Диагностика кабельных линий методом измерения частичных разрядов


Дата публикации: 13/04/2013

Одним из общепринятых методов, достоверно выявляющим скрытые дефекты и, как следствие, эффективно повышающим надёжность энергосистемы, является метод измерения частичных разрядов (ИЧР).

ЧР — локализованный электрический разряд, частично шунтирующий изоляцию между проводниками, который может возникать как в прилегающих, так и в не прилегающих к проводнику объёмах изоляции. Разряды не замыкают изоляцию и проводник и могут быть обнаружены в следующих местах:

  • полностью внутри изоляции (полости);
  • вдоль мест соприкосновения изоляционных материалов (например в гарнитурах).

Характеристики частичных разрядов зависят от типа, размера и местоположения дефекта, изоляционного материала, приложенного напряжения, температуры кабеля, а также изменяются с течением времени (рис. 1 и 2). Повреждения из-за ЧР зависят от ряда факторов и могут изменяться в диапазоне от незначительных величин до опасных, приводящих к отказам в сроки от нескольких дней до нескольких лет.

Частичные разряды в изоляции кабеля с СПЭ и БПИ изоляциями

Сущность реализации метода основана на подаче высокого напряжения в кабельную линию и инициировании в ней на несколько долей секунд переменного затухающего напряжения (DAC), иначе именуемого как демпфирующее, под действием которого в дефектных участках и полостях кабельной линии возгораются частичные разряды. В дальнейшем по известной или заблаговременно измеренной длине кабельной линии и руководствуясь определённой скоростью распространения электромагнитного импульса, методом рефлектометрии определяется локальное место сосредоточения частичных разрядов.

Установка HVA120 с системой измерения частичных разрядов PD90-2Результатом диагностики инновационным методом ИЧР является карта распределения ЧР, на которой определяются наличие или отсутствие скрытых дефектов по длине кабельной линии, возможность ранжирования линий по критериям состояния — «хорошая», «плохая» или «критичная». Благодаря методу возможно определение как общего состояния линии, так и конкретных дефектных мест, а также прогнозирование развития дефекта и определения затрат, связанных с плановым ремонтом линии, а не с аварийным. В большинстве случаев, имея дело с изношенными КЛ, целесообразнее использовать финансовые потоки, направленные на замену состарившихся линий, выбирая из нескольких наиболее критичные, подлежащие первоочередной замене.

Одним из лидеров в области производства диагностических установок является австрийская компания b2 electronic GMBH, занимающаяся производством средств испытания и диагностики кабельных линий. Компания производит высоковольтные испытательные установки серии HVA и диагностические модули HV Diagnostics PD и PD/TD (с функцией измерения тангенса угла диэлектрических потерь). В комплексе данные установки, работающие с любым типом изоляции, в полной мере дают картину о техническом состоянии кабельных линий (рис. 3 - высоковольтная СНЧ установка HVA120 и измеритель частичных разрядов PD90).

Наиболее часто встречаемыми причинами образования скрытых дефектов является нарушение целостности внешней защитной оболочки — образование древовидных структур, пустоты, неоднородности или вкрапления в изоляции кабеля, отслаивание изоляции. В большинстве случаев испытания их не выявляют, как и в кабелях с БПИ. Благодаря методу ИЧР стало возможным определить как общее состояние линии, так и конкретных дефектных мест, спрогнозировать развитие дефекта и спланировать затраты, связанные с плановым ремонтом линии, а не с аварийным ремонтом.

Практика эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена показывает, что наиболее опасные места и часто пробиваемые в конструкции кабельной линии — это соединительные муфты и концевые разделки. Вследствие ошибок при монтаже, дефекта материала, повышенной термической нагрузки многие муфты выходят из строя (рис. 4—5).

Внедряемый метод диагностики позволяет на стадии приёмо-сдаточных испытаний выявлять дефекты, связанные с ошибкой монтажа, и на ранней стадии их устранять. Для эксплуатирующих организаций появилась возможность контролировать качество прокладки кабеля и монтажа соединительных и концевых гарнитур перед постановкой кабельной линии на баланс.

Данная тема наиболее актуальна в свете последних сведений о частом выходе из строя кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена в концевых и соединительных гарнитурах, которые были введены в эксплуатацию в 2008—2010 гг., классом напряжения 6—35 кВ.

В комплекте к измерителям частичных разрядов HV Diagnostics идёт программное обеспечение b2 Suite, пример его работы приведён на нижерасположенном рисунке: