Содержание статьи:
- Мониторинг чр в кабельной линии
- Как присоединить датчики для мониторинга
- Виды мониторинга кабеля
- Факторы, которые влияют на оценку эксплуатационной опасности ЧР
- Характеристики импульса
- Оборудование для измерения и мониторинга ЧР
- Содержание отчета о мониторинге кабельной линии
- Заключение
- Нормативные документы Частичный разряд, один раз возникнув, остается навсегда. Он методически начинает «прогрызать» изоляцию, разрушая ее химически. Появляется дерево ЧР (дендрит) и когда дендрит перекрывает половину или две трети толщи изоляции, оставшейся целой части не хватает, чтобы удержать рабочее напряжение, имеющееся в кабеле, плюс разряды. Происходит пробой.
Это классический пример роста частичных разрядов. Пробой происходит, отнюдь не за 10 лет, он случается гораздо раньше.
Есть факторы, которые усиливают процесс. Например, муфта в силовом кабеле. Если ее делал дилетант, знакомый с кабельным делом, всего лишь по инструкции монтажа, то она может стрельнуть через один – шесть месяцев после ввода в эксплуатацию. Причин – уйма. Попала грязь, задир на жиле, неровно легла термоусадка, образовались пустоты. Процесс начинает развиваться и через полгода, раньше, произойдет пробой.
Для оборудования ЧР ключевой момент заключается не в одном измерении, потому как по одному измерению сложно сказать о состоянии изоляции. Нам нужен постоянный или периодический контроль для прослеживания динамики.
Есть такое понятие в ЧР – трэнд. Это рост частичных разрядов, интенсивность и скорость их продвижения. Знание роста ЧР позволяет решать, когда выводить оборудование в ремонт и что с ним делать.
Мониторинг ЧР в кабельной линии
Тестирование частичных разрядов в кабельной линии в on-line режиме в процессе работы без отключения кабеля от сети стало возможным в Англии в конце 90 годов XX века.
В процессе измерения участвовал высокочастотный трансформатор тока HFCT (HIGH Frequency Current Transformer) с разъёмным сердечником в виде токовых клещей. Второй неизменный участник исследований датчики TEF-антенны, которые крепятся вокруг заземлителя и кабельной жилы в распределительном устройстве или на трансформаторе без отключения оборудования от сети.
Тестирование кабеля в рабочем режиме стало наиболее остро востребованным из-за потребности заказчика не выводить кабель в ремонт из-за тестирования состояния изоляции. Так как тестирование с отсоединением кабеля требует изоляции обоих концов кабеля, то есть отсоединения его от системы электроснабжения и применения переносного стороннего источника питания.
Благодаря регистрации и анализу частичных разрядов в изоляции кабельной линии можно не только диагностировать факт возникновения дефектов, но и эффективно локализовать найти их место нахождения. Причем в процессе работы кабельной линии, без ее отключения.
Как присоединить датчики для мониторинга
Установка датчиков – начинается с определения возможности присоединения датчика без отключения. Само по себе присоединение должно происходить безопасно. Один из удобных способов осуществить мониторинг - это использование датчиков HFCT (трансформатор тока высокочастотный).
Рис.1. Разъемный датчик для мониторинга
Разъёмный и разъемный датчик – токовые клещи. Разомкнул, обнял косичку заземления и замкнул. На смыкающихся губках – феррит, как у стандартных токоизмерительных клещей. Неразъемные датчики используются для постоянного мониторинга, их не снимают с места диагностики.
Рис. 2. Правила подключения разъемного датчика для мониторинга кабеля в районе кабельной муфты
Ограничения в установке датчиков HFCT в подходящей точке касаются старых бронированных кабелей со свинцовой оболочкой и бумажной изоляцией БМИ с кабельной муфтой, заполненной кабельной массой в виде эпоксидной смолы.
В этом случае существует особенность подключения, так как заземление кабеля и заземление распредустройства соединены между собой.
Рис. 3. Правильная схема присоединения датчиков для мониторинга кабельной линии
Рис. 4. Установка датчика на заземление и на корпус электроустановки
Для кабеля БМИ применяют датчик HFCT. Состоит из ферритового сердечника и нескольких витков обмотки. Работает до 80 МГц. Когда в кабеле случается частичный разряд, то он с токоведущей жилы проходит по известному пути. Сквозь изоляцию на экран. По экрану стекает на «землю». Обычно, именно в месте заземления экрана, в точке разделки с поводком, вокруг поводка заземления надевают токовые клещи. Все частичные разряды стекают в это место ловятся прибором и здесь измеряются.
Рис. 5. Неудобные условия для присоединения датчика. Для того чтобы в этих условиях подключить датчик, требуется разборка схемы
Рис. 6. Установка датчиков с разъемным сердечником для мониторинга кабеля
Основные задачи при измерении частичных разрядов:
1. Выделение импульсов ЧР из всего многообразия сигналов.
2. Идентификация их принадлежности к определенному узлу обследуемого оборудования.
3. Определение количественных характеристик ЧР и оценивание уровень опасности.
Виды мониторинга кабеля
- Периодический контроль (испытания) изоляции КЛ в режиме off-line, т. е. на линии, выведенной в ремонтное состояние. Измерение происходит за счет переносных датчиков и приборов. Поскольку частичные разряды в зонах дефектов возникают только под воздействием высокого напряжения, такие испытания и исследования требуют применения дополнительных высоковольтных источников.
- Периодический мониторинг на работающей линии в режиме on-line при помощи переносных измерительных приборов. Мониторинг производится как угодно часто, так как работает за счет ранее установленных стационарных датчиков частичных разрядов, сигнальные кабели от которых выводятся в удобное и безопасное для проведения измерений место.
- Постоянный мониторинг в режиме on-line при помощи стационарно установленных датчиков и измерительных приборов. Измерения частичных разрядов в таких системах производятся практически непрерывно и без участия оперативного персонала. Если в системе мониторинга присутствует эффективное экспертное ядро, то чаще всего нет необходимости в привлечении к работе и диагностического персонала.
- Удаление места дефекта от датчика частичных разрядов – чем дальше дефект будет располагаться от датчика, тем меньше будет амплитуда импульсов частичных разрядов.
- Частота повторяемости импульсов – влияет на расчетную мощность дефекта.
- Вид выявленного дефекта в изоляции кабельной линии – дефекты имеют различную степень опасности и по-разному влияют на возможность дальнейшей эксплуатации линии.
На практике применяются три системы мониторинга и оценки технического состояния высоковольтных кабельных линий по частичным разрядам:
Тб. Таблица характеристик ЧР при постоянном мониторинге
Самый эффективный путь повышения надежности работы высоковольтных кабельных линий – использование систем диагностического мониторинга.
Факторы, которые влияют на оценку эксплуатационной опасности ЧР
На оценку дефекта влияют несколько условий:
Характеристики импульса
Каждый зарегистрированный импульс частичного разряда характеризуется: амплитудой, частотой и длительностью. Все эти параметры импульса несут в себе диагностическую информацию и способствуют анализу процессов в дефектной зоне изоляции. Это два главных стандартизованных параметра, в остальном производитель изобретает свои характеристики на что хватает его фантазии. Всего – это 20 – 30 всяких параметров и методов обработки.
Особенностью эксплуатации высоковольтных кабельных линий является высокая вероятность возникновения в них дефектов, срок развития которых до момента катастрофического пробоя может составлять месяцы, недели и даже дни. Больше всего это касается кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Для них характерна высокая вероятность возникновения дефектов, срок развития которых до момента катастрофического пробоя может составлять месяцы, недели и даже дни.
Внешне надежно выдержавший периодическое испытание кабель, может выйти из строя раньше, чем наступит срок следующего, например, ежегодного испытания. Более того, часто сами испытания провоцируют возникновение быстро развивающихся критических дефектов.
Самый эффективный путь повышения надежности работы высоковольтных кабельных линий – использование систем диагностического мониторинга.
Оборудование для измерения и мониторинга частичных разрядов
● Если предполагается производить контроль состояния изоляции только муфт, на которых и смонтированы датчики частичных разрядов, то в создаваемой системе мониторинга можно использовать аппаратуру, работающую в любом из трех диапазонов частот.
● Если предполагается использовать систему мониторинга для контроля состояния концевых и соединительных муфт и самого кабеля, то наилучшие результаты получаются при использовании аппаратуры, работающей в ВЧ диапазоне частот.
Инжиниринговая Группа Компаний «ГК Ресурс» предлагает аппаратно-техническую базу и переносные приборы для измерения частичных разрядов Aquila, компании TECHIMP, которые работают по принципу математической обработки сигналов и выявления опасных частичных разрядов из общего шума, получаемого при диагностике.
Универсальная портативная система для локализации частичных разрядов в изоляции методом TF-MAP и измерения параметров под рабочим напряжением обеспечивает полный набор возможностей диагностики оборудования с помощью частичных разрядов. Мы имеем возможность одновременного мониторинга до 6 линий/каналов (объектов). Датчики для трехфазного подключения в комплекте. Это индукционный (HFCT) и ёмкостный датчики (TEV) этой же компании.
Рис. 7. Оборудование для измерения частичных разрядов
● Портативная система диагностики ЧР PD-TaD 80
● Индуктор частичного разряда tracy
● PD-TaD 62 Портативная система диагностики ЧР BAUR
Рис. 8. Оборудование для мониторинга частичных разрядов
● Портативная система для локализации частичных разрядов Smart PDBOX
● Портативная система для локализации частичных разрядов AQUILA TECHIMP
Содержание отчета о мониторинге ЧР
По окончании диагностических мероприятий система предоставляет результаты измерений и тестирования, по которым составляется технический отчет. Это один из очень важных этапов мониторинга, потому как в отчете концентрируется все статистическая информация и делаются понятные выводу по обследованию.
Отчёт о проведении диагностики кабельной линии включает следующую информацию:
● Исходные данные о кабельной линии
● Количественные характеристики (количество импульсов ЧР, зарегистрированное в процессе измерения и принятое к анализу).
● Уровень ЧР по каждой из фаз
● Места развития дефектов на кабельной линии (в метрах от точки подключения прибора к кабелю или в процентах от общей длины кабеля)
● Частота затухающих колебаний в кабеле
● Напряжение гашения импульсов ЧР
● Напряжение возникновения импульсов ЧР
● Емкость кабеля
● Тангенс диэлектрических потерь
● Графическую информацию по выбору пользователя
● Рекомендации по дальнейшей эксплуатации КЛ
Заключение
Тестирование и диагностика ЧР позволяет запланировать ремонт кабельной линии ранее предполагаемого его выхода из строя, вызванного обнаруженным дефектом. Мониторинг дает возможность запланировать следующие измерения.
На основании тренда ЧР позволяет принимать решение о целесообразности установки стационарной системы мониторинга ЧР
Нормативные документы
ГОСТ Р 55191-2012 (МЭК 60270:2000) Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов.
ГОСТ 20074-83 (СТ СЭВ 3689-82) Метод измерения характеристик частичных разрядов.