Продолжаем публикацию статей, подготовленных начальником отдела маркетинга ООО «ЭЛЕКТРОНПРИБОР» Ириной Кузьменко. Компания «ЭЛЕКТРОНПРИБОР» является экспертом по комплексным поставкам оборудования для энергетики, и готова делиться с вами знаниями о рынке современного оборудования. Сегодня речь пойдет о новых технологиях диагностики состояния кабельных линий.
Виды оборудования для диагностики кабеля методом измерения частичных разрядов
В настоящее время самым распространенным методом оценки состояния кабельных линий является испытание повышенным напряжением. С одной стороны, это простой и надежный способ, позволяющий получить на выходе однозначный результат либо «прошел испытания», либо «не прошел испытания», и принять решение о пригодности или непригодности кабеля к дальнейшей эксплуатации.
С другой стороны, у данного метода есть ряд ограничений и недостатков:
1. Основную массу всего кабельного хозяйства энергосетевых предприятий России составляют кабели со сроком службы в несколько десятков лет. Испытание данных кабелей повышенным напряжением приводит к значительному ухудшению их состояния и к сокращению остаточного ресурса кабеля.
2. В настоящее время существует проблема качества прокладки и монтажа концевых и соединительных гарнитур, вводимых в эксплуатацию кабельных линий: зачастую, состояние таких линий даже хуже, чем проложенных десятки лет назад, и данные линии также нежелательно подвергать интенсивной нагрузке.
3. Положительные результаты испытаний повышенным напряжением не гарантируют последующей безаварийной работы кабельных линий. Как правило, в ближайшие месяцы после испытаний некоторые из успешно прошедших испытания линий выходят из строя, что связано с разрушением изоляции частичными разрядами.
4. На данный момент существует много вопросов, касающихся испытаний кабельных линий 110 кВ и выше с изоляцией из сшитого полиэтилена, а именно: чем испытывать и как. Мы знаем, что согласно Европейским стандартам при испытаниях кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена испытательное напряжение рассчитывается по следующей формуле: Uисп. = 3 х Uo, где Uo фазное напряжение, Uo= Uном.√3. Для того чтобы испытать кабельную линию с Uном. = 110 кВ, согласно формуле Uo*3, нам потребуется Uдействующее = 190 кВ (Uo = 110//√3 = 63,438; Uдействующее(испытательное) = 63,438*3 = 190 кВ).
Как известно, значение действующего напряжения СНЧ-установки зависит от формы выходного сигнала: синус или косинус (прямоугольник). При синусоидальной форме напряжения его значения не равны в разные моменты времени, поэтому при описании характеристик установок применяются два понятия: Uпиковое и Uдействующее(испытательное). Uпиковое — это максимальное значение напряжения, которое выдает установка на пике синусоиды, значения же действующего напряжения (Uдействующее) — которое собственно и является испытательным напряжением, вычисляется по формуле Uпиковое√2. При косинусоидальной форме напряжения Uпиковое = Uдействующее(испытательное).
Таким образом, для того чтобы получить действующее напряжение 190 кВ, в установке с синусоидальной формой напряжения Uпиковое должно быть 270 кВ (Uдействующее(испытательное)*√2), а в установке с косинусои-
дальной формой напряжения — 1 90 кВ (Uпиковое = Uдействующее). Оборудования для СНЧ-испытаний с подобными характеристиками в настоящее время нет в серийном производстве, в первую очередь, это связано с тем, что оно достаточно крупногабаритное, тяжелое и дорогое.
Используя наиболее популярные, предлагаемые сегодня модели СНЧ-установок с самыми максимальными значениями действующего напряжения, можно испытывать кабели 110 кВ, используя формулу Uисп. = 1,7 х U0. Такие рекомендации дают производители СНЧ-установок, однако, у многих специалистов возникают сомнения, насколько корректно проводить испытания подобным образом.
В случаях, когда испытания повышенным напряжением проводить нецелесообразно или невозможно, единственным способом получать достоверную информацию о техническом состоянии кабельных линий остается внедрение эффективных щадящих, неразрушающих методов диагностики, во время которых нет необходимости подвергать изоляцию кабеля интенсивной нагрузке с помощью высоких значений испытательного напряжения.
Одним из таких методов, достоверно выявляющих скрытые дефекты, является метод измерения частичных разрядов. При использовании данного метода диагностическое напряжение, воздействующее на кабель, прикладывается на очень короткое время, равное интервалу от нескольких миллисекунд до нескольких секунд при уровне напряжения, не превышающего 1,7U0.
Частичный разряд — это электрический разряд, длительность которого составляет несколько наносекунд, он частично шунтирует изоляцию кабельной линии, появляясь под воздействием напряжения в слабом месте кабельной линии, и приводит к постепенному разрушению изоляции. Сущность метода измерения частичных разрядов заключается в следующем. Испытательный объект на несколько секунд заряжается линейно изменяющимся напряжением, а затем отключается от напряжения и замыкается на землю через большую индуктивность, способствуя возникновению осциллирующего напряжения. Колеблющееся напряжение побуждает актуальные повреждения в кабеле к частичным разрядам. В момент появления частичного разряда в кабельной линии возникает два коротких импульсных сигнала, которые распространяются к разным концам кабельной линии. Измеряя импульсы, достигшие начала кабеля, можно определить расстояние до места их возникновения и уровень. Кроме того, важным диагностическим показателем является наблюдение за тем, активен ли источник частичного разряда уже при U0 (номинальное напряжение) или при 1,7хU0 (напряжение при замыкании на землю).
Оборудование, предназначенное для диагностики кабельных линий методом измерения Ч Р, можно условно разделить на две группы по вариантам исполнения. Первую группу представляют специализированные полностью независимые от другого оборудования установки, такие как OWTS (Seba Spektrum), CPDA (DIM-RUS). Вторая группа — оборудование в виде неких модулей и приставок, работающее совместно с СНЧ-установками, например модуль PD, работающий совместно с СНЧ-установкой HVA (HV Diagnostics), или модуль PD в установке PHG (Baur). Функционал оборудования второй группы, помимо диагностики Ч Р, обязательно предполагает испытания повышенным напряжением, что связано с наличием СНЧ-установки как неотъемлемой части диагностического комплекса. В оборудовании первой группы данная функция встречается редко, в основном как дополнительная опция.
В функционал оборудования обеих групп, как правило, может быть дополнительно добавлена функция диагностики методом измерения тангенса угла диэлектрических потерь tanδ, использование которой совместно с методом измерения ЧР дает наиболее полную картину о состоянии кабеля.
Наличие или отсутствие дополнительных функций зависит от модели оборудования конкретного производителя. Так, CPDA предназначена только для диагностики методом измерения ЧР, а в OWTS есть встроенная опция измерения tanδ.
Все оборудование для диагностики методом измерения частичных разрядов используется совместно с персональным компьютером, с помощью которого, с использованием специального программного обеспечения, осуществляется управление установкой и обработка полученных результатов.
На что необходимо обратить внимание при выборе оборудования? В первую очередь, на действующее значение напряжения установки (модуля), необходимое для диагностики кабельных линий определенного номинала. Необходимое напряжение для диагностики методом измерения частичных разрядов рассчитывается по формуле U = 1,7хU0, где U0 фазное напряжение U0= Uном.√3. Не стоит забывать, что при синусоидальной форме выходного сигнала максимальное пиковое значение напряжения установки (обычно значение пикового напряжения отображается в названии — OWTS M 28, HVA-94+PD/TD94, СPDA-60) не равно действующему: Uдействующее = Uисковое√2. Так, например, в установке OWTS M 28 пиковое напряжение = 28 кВ, а действующее значение = 20 кВ.
Другие технические параметры, на которые стоит обратить внимание: ток зарядки кабельной линии, диапазон измерения ЧР, ширина полосы при локализации ЧР, емкость испытуемого кабеля — в различных моделях установок они могут варьироваться.
Оборудование для диагностики кабельных линий методом измерения частичных разрядов еще не получило широкого распространения, поэтому его выбор лучше осуществлять не самостоятельно, а обратившись за помощью к профильным специалистам компании-поставщика. Также необходимо отметить, что владение методикой интерпретации результатов измерения ЧР требует определенной подготовки и навыков, поэтому еще до приобретения установки мы рекомендуем выяснить, сможет ли предполагаемый поставщик организовать обучение ваших специалистов — научиться правильно осуществлять диагностику и интерпретировать ее результаты очень важно.
Удачного вам выбора и перехода на новые современные технологии работы!
Подразделение аналитики и маркетинга
ООО «ЭЛЕКТРОНПРИБОР»
www.electronpribor.ru
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», № 2 (50), 2013
