Тестирование кабеля СНЧ - Википедия - VLF cable testing

Тестирование кабеля СНЧ (Очень низкая частота) - это метод тестирования кабелей среднего и высокого напряжения (СН и ВН). Системы VLF имеют преимущество в том, что они могут быть небольшими и легкими; делая их полезными - особенно для полевых испытаний, когда транспорт и пространство могут быть проблемами. Поскольку внутренняя емкость силового кабеля должна заряжаться при включении питания, источники напряжения системной частоты намного больше, тяжелее и дороже, чем их низкочастотные альтернативы. Традиционно DC гипот Испытания использовались для полевых испытаний кабелей, но испытания на постоянном токе оказались неэффективными для испытаний на устойчивость современных кабелей с изоляцией на полимерной основе (XLPE, EPR). Также было показано, что испытания постоянным током сокращают оставшийся срок службы кабелей с устаревшей полимерной изоляцией.[1].

Испытания кабелей СНЧ поддерживаются стандартами IEC 60502 (до 35 кВ) и IEEE 400.2 (до 69 кВ). По мере разработки оборудования СНЧ с более высоким напряжением стандарты могут быть адаптированы для увеличения уровня напряжения для приложений.

Тест VLF можно использовать несколькими способами:

  • Применяйте СНЧ к кабелям, используя простой метод устойчивости, чтобы обнаружить потенциальные отказы (недостатки ) в кабеле изоляция во время планового отключения. Тестируемый кабель должен выдерживать Напряжение переменного тока в течение указанного времени тестирования без перекрытие. Этот метод дает инструкцию «прошел / не прошел». При испытании кабелей СНЧ используются волны различной формы, обычно синусоидальные и квадратные, и при описании используемого напряжения необходимо соблюдать осторожность. Среднеквадратичное и пиковое напряжения имеют разные отношения друг к другу в зависимости от формы волны, и IEEE 400.2 использует уровень пикового напряжения для уравнивания формы волны. Используемые частотные диапазоны находятся в диапазоне от 0,01 Гц до 0,1 Гц, где выбор частоты зависит от нагрузки, предоставляемой кабелем. Уровни испытательного напряжения рассчитываются либо с использованием кратного номинального напряжения фаза-фаза кабеля, либо с помощью таблиц в IEEE 400.2; обычно они находятся в диапазоне от 1,5 U0 до 3 U0. Время тестирования кабеля СНЧ варьируется от 15 до 60 минут. IEEE 400.2 устанавливает некоторые рекомендуемые значения испытательного напряжения и времени. Последующая работа CDFI показала отсутствие значительного изменения эффективности теста VLF, проводимого в диапазоне частот от 0,1 до 0,01 Гц, при использовании напряжений и времени IEEE 400.2.[2].
  • Применяйте СНЧ к кабелям в режиме контролируемой устойчивости, когда диагностические измерения выполняются до и во время проведения испытания на устойчивость. Мониторинг диагностики позволяет принять некоторые дополнительные решения до того, как будет достигнуто окончательное испытательное напряжение. Некоторые кабели не подходят для испытаний на устойчивость, а диагностические показания, полученные при более низком напряжении, могут исключить необходимость проведения испытаний на устойчивость. Во время теста можно использовать измерение диагностического параметра для оптимизации времени тестирования. Время тестирования может быть сокращено для кабелей с хорошими диагностическими показаниями или увеличено для кабелей, показывающих ухудшение диагностических измерений во время теста.
  • Примените VLF для измерения потери изоляции (т. е. коэффициент рассеяния изоляции или тангенциальный треугольник). В этом случае IEEE 400.2 устанавливает критерии оценки. Испытание обычно проводится в диапазоне испытательных напряжений от 0,5 Uo до 2 Uo в зависимости от стандарта / руководства, которому следуют.
  • Применить VLF для обнаружения и измерения частичная разрядка. В этом случае IEEE 400.3 описывает процедуру оценки, а МЭК 60270 обеспечивает основу для испытаний на частичный разряд высоковольтного оборудования. Испытание обычно выполняется в диапазоне испытательных напряжений для выявления различных дефектов, а также их начального и аварийного напряжений.

Испытания на устойчивость к СНЧ

Высокое напряжение Испытания на устойчивость используются вместе с измерениями частичных разрядов на кабелях с твердым диэлектриком и аксессуарах на производственных предприятиях, чтобы гарантировать качество готовых компонентов кабельной системы от среднего до сверхвысокого напряжения. Таким образом, вполне естественно, что коммунальные услуги также использовать испытания на устойчивость и частичный разряд в качестве испытаний при вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании кабельных систем в полевых условиях. Цель этих испытаний такая же, как и при заводских испытаниях, а именно обнаружение любых дефектных компонентов кабельной системы до отказа. Испытания на стойкость могут проводиться с использованием различных источников напряжения от постоянного тока до 300 Гц, они просты в эксплуатации, а оборудование может быть недорогим. Некоторые наблюдения для теста на устойчивость к VLF (на основе результатов CDFI)[3]:

  • VLF-тесты просты для выполнения утилитой и не требуют специализированных услуг.
  • Интенсивность отказов при тестировании кабельной системы находится в диапазоне от 0,2 до 4% для 30-минутных тестов, выполняемых при уровнях напряжения IEEE 400.2.
  • IEEE Std. 400.2 предоставляет рекомендуемые уровни времени и напряжения для испытаний, но точные параметры невозможны, поскольку скорость роста дефектов неизвестна и может широко варьироваться.
  • Тесты СНЧ на уровнях тестирования IEEE 400.2 не повреждают «хорошую» изоляцию кабельных систем, но используются для уменьшения существующих дефектов изоляции до отказа во время теста, а не в процессе эксплуатации. Причина заключается в том, что отказ тестируемого кабеля с низким энергопотреблением приводит к меньшему сопутствующему ущербу и снижению вероятности незапланированных отключений из-за отказа в процессе эксплуатации.
  • Данные были собраны с использованием обеих обычно используемых форм сигналов VLF, существует мало свидетельств существенной разницы в результатах частоты отказов, которые можно приписать форме волны напряжения при использовании рекомендуемых напряжений.

VLF Tan Delta Testing

Среднее напряжение распределительные кабели и их аксессуары составляют важную часть системы подачи энергии. В системах используются изоляционные материалы с низкой диэлектрической проницаемостью и низкими потерями. Диэлектрическая проницаемость и потери равны диэлектрик свойства изоляционного материала. По мере старения системы эти диэлектрические свойства могут изменяться. Диэлектрические потери можно оценить, поскольку они могут увеличиваться на несколько порядков в течение срока службы систем. Этот подход хорошо коррелирует с некоторыми потерями наростов в устаревшей полимерной изоляции, такой как водяные деревья.

Измерение тангенса дельта представляет собой метод диагностики кабеля, который оценивает общее состояние изоляции кабельной системы, которое может быть представлено в упрощенной эквивалентной схеме, состоящей из двух элементов; резистор и конденсатор. Когда к системе прикладывается напряжение, общий ток является результатом вкладов тока конденсатора и тока резистора. Тан-дельта определяется как отношение между резистивным током и емкостным током. Измерения проводятся в автономном режиме.

На практике удобно измерять диэлектрические свойства при СНЧ 0,1 Гц.[4] Это уменьшает размер и требования к мощности источника питания, а также увеличивает разрешение резистивной составляющей (близкой к составляющей постоянного тока) диэлектрических потерь (а не емкостной составляющей).

Используя IEEE 400.2, применяются три различных критерия для диагностики системы изоляции кабеля с использованием значения Tan δ. Один критерий использует величину значения Tan δ в качестве инструмента для диагностики, а другой использует разницу в значениях Tan δ для конкретных электрических напряжений или уровней напряжения. Последний широко известен как «наклон вверх» значения Tan δ.[5] Результаты для обоих критериев часто интерпретируются с использованием рекомендаций, приведенных в руководстве. В руководстве представлен иерархический уровень, на котором оценивается система изоляции кабеля. Основные недостатки этого подхода:

  • Для обнаружения источника потерь может потребоваться дальнейшее тестирование.
  • Для более длинных кабелей вклад потерь от поврежденных участков может быть уменьшен при измерении.
  • Некоторые дефекты изоляции не связаны с потерями.

Испытание частичного разряда VLF

Источник СНЧ может использоваться для питания изоляции и инициирования частичных разрядов из-за дефектов в изоляции. Поскольку испытание находится в автономном режиме, испытательное напряжение можно изменять, чтобы измерить напряжение начала и затухания частичного разряда. Для локализации источника разряда можно использовать методы TDR, а с помощью калибратора можно выполнить эталонное измерение, чтобы представить измеренное значение pd в пКл.

Измерения частичных разрядов в СНЧ имеют те же преимущества и ограничения, что и другие измерения частичных разрядов, и данные, полученные с использованием разных источников напряжения, имеют те же погрешности.

Следует отметить, что разные дефекты могут иметь разные характеристики в зависимости от окружающей среды и источника возбуждения. Влияние этого на окончательное решение, вероятно, незначительно. Даже при более высоких напряжениях критерии обнаружения (например, в Cigre WG B1.28) и расчет серьезности не определены и не зависят от измеренных свойств ЧР. Следовательно, обнаружение источников частичных разрядов в настоящее время более важно, чем определение характеристик дефектов.

Обнаружение дефектов особенно полезно для новых кабелей, где анализ серьезности, возможно, менее важен для принятия решения. Любые дефекты в новых установках должны быть исправлены. Для устаревших систем серьезность частичных разрядов может быть оценена путем рассмотрения различных характеристик частичных разрядов. К сожалению, не существует независимого руководства, которое можно было бы использовать для классификации степени тяжести после одного измерения. Тенденция может быть установлена ​​на основе повторных измерений, и поэтому важно, чтобы условия измерения тщательно контролировались и повторялись, чтобы сравнение повторных измерений было достоверным.

Типичные характеристики БП, которые могут способствовать анализу степени тяжести, включают:

  • Начальные и конечные напряжения
  • Классификация типов частичных разрядов (внутренний, поверхностный, коронный)
  • Величина частичного разряда (в мВ / пКл)
  • Частота повторения частичных разрядов
  • Расположение дефекта

Сравнение с другими источниками напряжения

В отрасли ведутся споры (в основном коммерческие) по поводу использования различных источников напряжения для подачи питания на кабели и о преимуществах различных методов диагностики при их использовании в сочетании с различными источниками.

Теоретический подход

Кабель подвергается эксплуатационным нагрузкам со стороны системного напряжения и частоты, а источники напряжения, которые отличаются (по величине, форме волны или частоте), будут оказывать на кабель другие нагрузки, чем те, которые испытываются в рабочих условиях. Дефекты и повреждения также могут реагировать по-разному, а диагностические показания могут отличаться в зависимости от типов дефектов. Сторонники этого подхода будут утверждать, что эти различия умаляют коммерческие преимущества, предлагаемые конкурирующими источниками напряжения.

Практический подход

Электрооборудование имеет частоту отказов, которая обратно пропорциональна его надежности. Методы тестирования направлены на повышение надежности системы изоляции, а анализ влияния тестирования на надежность тестируемой сети свидетельствует об эффективности метода тестирования; независимо от отличий от эксплуатационных нагрузок.

Вероятность

Нарушение изоляции - это случайный процесс, и ошибочно определять отдельные события и относить их к конкретному источнику. Отказ системы изоляции после хорошего диагностического показания (или наоборот) следует ожидать при любом испытании с использованием любого источника напряжения. Лучшие тесты будут лучшими предикторами состояния, но никакие тесты не должны считаться безошибочными.

Международные стандарты и руководства

  • DIN VDE 0276 (после прокладки новых кабелей)
  • МЭК 60502-2: 2014 Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (Um = 7,2 кВ) до 30 кВ (Um = 36 кВ) (после испытаний прокладки новых кабелей)
  • IEEE 400-2012 Руководство по полевым испытаниям и оценке изоляции экранированных силовых кабельных систем номиналом 5 кВ и выше
  • IEEE 400.2-2013 Руководство по полевым испытаниям экранированных силовых кабельных систем с использованием очень низких частот (VLF)
  • CENELEC HD620 S1 (после испытаний прокладки новых кабелей)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Шринивас, Н. Даффи, E.K .; Старретт, В. (январь 1993 г.). «Влияние испытания постоянным током на кабели с изоляцией из экструдированного сшитого полиэтилена». EPRI. OSTI  6688245. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ Hampton, N .; Hernandez-Mejia, J.C .; Кунцевич, М .; Perkel, J .; Томер, В. «Оценка влияния частоты СНЧ на эффективность диагностики устойчивости к СНЧ». NEETRAC, Атланта, США.
  3. ^ Хэмптон, Р.Н.; Hernandez, J.C .; Perkel, J .; Бегович, М .; Hans, J .; Riley, R .; Тищенко, П .; Доэрти, Ф .; Myrray, G .; Hong, L .; Pearman, M.G .; Fletcher, C.L .; Линте, Г. «Опыт проведения выдерживающих испытаний кабельных систем в США» (PDF). СИГРЭ 2010.
  4. ^ Нетерпеливый, G.S .; Katz, C .; Fryszczyn, B .; Densley, J .; Бернштейн, Б. (Апрель 1997 г.). «Высоковольтные СНЧ-испытания силовых кабелей». IEEE Transactions по доставке энергии. 12 (2): 565–570. Дои:10.1109/61.584323.
  5. ^ «IEEE 400.2: 2013, Руководство по полевым испытаниям экранированных силовых кабельных систем, использующих очень низкие частоты (VLF)». IEEE-SA.

внешняя ссылка