Мудрые мысли веков

Только кончая задуманное сочинение, мы уясняем себе, с чего нам следовало его начинать.
Блез Паскаль
Печать

Диагностика линий с СПЭ изоляцией на напряжение 110кВ

В настоящее время в России достаточно широко внедряются силовые кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 110 кВ и более. Аппаратура для проведения необходимого комплекса испытаний перед сдачей таких линий в эксплуатацию в стране не выпускается. Существующие рекомендации заводов изготовителей, а также сетевых компаний не достаточны для качественной оценки технического состояния линий, поэтому не редки случаи выхода их из строя в течение нескольких лет эксплуатации.

Предприятием «Вибро-центр», г. Пермь, разработаны и выпускается ряд приборов для диагностики высоковольтных кабельных линий. Эти приборы внесены в реестр Госстандарта, но измерения ими не нормированы и потому не могут использоваться  для количественной оценки испытаний. Приборы успешно используются для качественной оценки технического состояния изоляции. Аппаратура для диагностики высоковольтной изоляции из сшитого полиэтилена до 250 кВ выпускается фирмой Seba KMT, Германия, но в распоряжении ООО «ТестСервис» отсутствует.

Так как напряжения имеющейся в ООО «ТестСервис» установки OWTS  не достаточно для испытаний таких линий под номинальным напряжением, то были использованы два дополнительных прибора, ССМ-6 для измерения частичных разрядов под рабочим напряжением и AR-700 для акустического контроля разрядов в муфтах, производства фирмы «Вибро-Центр». Приборы предназначены для измерений при работе линий под номинальным напряжением до 110кВ. 

Специалистами ООО «ТестСервис» была разработана технология диагностики линий на напряжение 110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена с использованием OWTS среднего напряжения, CDS и приборов фирмы «Вибро-центр». Технология успешно была реализована в диагностике около десятка линий. Ниже приведен пример таких диагностических испытаний.

                                                                          Заключение

по диагностическому обследованию изоляции силовой кабельной линии

     Предприятие: Филиал ОАО “Сетевая компания Казанские электрические сети”                             Объект: П/ст.     «Новокремлевская»  опора № 39 ввод 2                                             

     Длина КЛ:                    60             м.    Марко-размер:        АПвПу2Г 1х500/95                      

     Год прокладки:            2004             Номинальное напряжение:                 110                     кВ

 

По результатам обследования кабельной линии аппаратурой OWTS при уровне испытательного напряжения до 37 кВ частичные разряды зафиксированы не были. В фазах  А, В, С и в резервной фазе измерены помехи до 500 пКл. Обследование кабельной линии методом тока релаксации аппаратурой CDS результатов не дало ввиду большого уровня помех. По результатам обследования линии аппаратурой ССМ-6 под рабочим напряжением частичные разряды отсутствовали. Во всех фазах были измерены помехи уровнем до 0,03 В.

По результатам обследования аппаратурой AR-700 под рабочим напряжением в кабельных муфтах фаз А, В, С со стороны подстанции «Новокремлевская»  частичных разрядов не установлено.

Вывод: Состояние изоляции кабельной линии - удовлетворительное.

Рекомендации:

  • повторное обследование линии через 5 лет;
  • для контроля состояния изоляции возможна установка системы мониторинга частичных разрядов в режиме on-line.

Приложения:

1. Протокол 145-08 обследования аппаратурой OWTS 

2. Протокол  26-08 обследования аппаратурой ССМ-6

3. Протокол 27-08 обследования аппаратурой  AR-700                                              

 

Протокол № 145-08

обследования кабельной линии аппаратурой OWTS

 

Дата:    24.06.2008г.

Исп. объект:    Филиал ОАО “Сетевая компания Казанские электрические сети

                       подстанция    «Новокремлевская»,  опора № 39, ввод 2

Длина кабельной линии: 60 м

Марко-размер:  АПвПу2Г 1х500/95

Год прокладки: 2004

Номинальное напряжение:   110 кВ

Скорость распространения импульса по всем фазам   163,64 м/мкс.

Результаты измерений

 

 

Напряжение возникновения
разрядов

Um  ,кВ

Уровень ЧР при Um,пКл

Напряжение гашения разрядов

Ue, кВ

Ёмкость фаз, мкФ

Tan ?

фаз

х10-3

Уровень ЧР при

Uисп. =37  кВ

 

 

А

 

 

нет

 

нет

 

нет

 

0,025

 

6.03

Измерены помехи уровнем до 500 пКл.

Частичные разряды отсутствуют.

 

B

 

 

нет

 

нет

 

нет

 

0,023

 

6.12

Измерены помехи уровнем до 450 пКл.

Частичные разряды отсутствуют.

 

C

 

 

нет

 

нет

 

нет

 

0,023

 

6.07

Измерены помехи уровнем до 300 пКл.

Частичные разряды отсутствуют.

Ре­зерв

 

нет

 

нет

 

нет

 

0,025

 

5,94

Измерены помехи уровнем до 500 пКл.

Частичные разряды отсутствуют.

 

Количество приложений к протоколу – 1

Заключение:

      При уровне испытательного напряжения до 37 кВ частичные разряды обнаружены не были. В фазах  А, В, С и резервной фазе измерены помехи со средним уровнем до 500 пКл. Техническое состояние линии при испытаниях напряжением до 37 кВ удовлетворительное.

 

Амплитуда фазного напряжения составляет около 90 кВ, поэтому необходимы дополнительные измерения разрядов, другими методами, для уточнения состояния изоляции. Для этих целей были использованы ССМ-6, для измерения разрядов под рабочим напряжением, и AR-700 для акустического зондирования муфт. Датчик частичных разрядов ССМ-6  помещается  в цепи заземляющего проводника экранов кабелей.

 

Приложение 1 к протоколу № 145-08

 Фаза  АФаза A

   Фаза ВФаза B

 Фаза СФаза C

 Резервная фаза Резервная фаза

На приведенных осциллограммах: верхние графики – создаваемое осциллирующее напряжение в линии, нижние графики – регистрируемые сигналы. По причине отсутствия частичных разрядов операция по их локализации не проводилась.

Кабельные линии на номинальное напряжение 110кВ в России имеют глухо-заземленную нейтраль. Поэтому здесь возможно испытание при напряжении заряда линии равном амплитуде фазного напряжения (? 89,6 кВ). Имеющееся максимальное напряжение OWTS равно 37кВ, что примерно вдвое меньше напряжения при фазном угле равном 45 градусов, в районе которого обычно возникают разряды.

 

Протокол № 26-08

обследования линии аппаратурой ССМ-6 на наличие ЧР под рабочим напряжением

 

Дата:    24.06.2008г.

Исп. объект:    Филиал ОАО «Сетевая компания Казанские электрические сети»

                         подстанция  «Новокремлевская»,  опора № 39, ввод 2

Длина кабельной линии: 60 м

Марко-размер:  АПвПу2Г 1х500/95

Год прокладки: 2004

Номинальное напряжение: 110 кВ

Основные параметры измерения:

Уровень генерируемых импульсов калибратора: 3000 пКл. 

Время регистрации при одном измерении:           100 периодов сети 50 Гц

Количество замеров:                                           10 на каждую фазу.

Количество приложений к протоколу – 1

Заключение:

      Под рабочим напряжением линии 110 кВ частичные разряды в фазах А, В, С отсутствуют. Измерены помехи в фазах А, В, С уровнем до 0,05 В.

 В отличие от установки OWTS аппаратура ССМ-6 не позволяет выполнять локализацию разрядов. Графическая информация ССМ-6 представляется в виде фазовых зависимостей измеренных разрядов. Количество разрядов отдельно графически не представляется, а отмечается на фазовых характеристиках цветом. Дополнительно рассчитывается параметр PDI, который характеризует мощность разрядов.

Параметр PDI для анализа частичных разрядов в изоляции кабельных линий малопригоден, т.к. представляет собой произведение величины и количества разрядов. Накануне пробоя изоляции в кабельных линиях уровень разрядов растет, а их количество уменьшается. Поэтому, параметр PDI может остаться без изменения. Параметр может использоваться для измерения искровых пробоев в изоляции обмоток трансформаторов.

Обычно время измерения ССМ-6 составляет десять периодов промышленной частоты, но может задаваться отдельно. В установке OWTS время измерения фиксировано и составляет 2,56млс. Оно не зависит от частоты колебаний приложенного напряжения. В OWTS индуктивность колебательного контура постоянна, а частота колебаний зависит от емкости линии. При этом частота колебаний может быть несколько  сотен герц.

Как было установлено специалистами итальянской фирмы CESI, характер разрядов в кабельной изоляции при частоте напряжения воздействия 50 Гц и частоте колебаний несколько сот герц, характерных для OWTS, практически одинаков. Это позволяет сравнивать разряды в этой полосе частот напряжения воздействия на изоляцию.

Следует иметь в виду, что амплитуда разрядов зависит от частоты напряжения воздействия на изоляцию. Поэтому необходима калибровка разрядов измеренных ССМ-6 и их приведение к разрядам измеренным OWTS. Кроме того, необходимо, чтобы время измерения амплитуды разрядов в обеих установках было одинаковым. Калибровку приборов следует выполнять с помощью одного и того же калибратора. Установлено, что формы калибровочных частичных разрядов в этих приборах различны.

 

Приложение 1 к протоколу № 26-08

Амплитудно-фазовые диаграммы фаз А, В, С при одном измерении

(амплитуда в фазе В) Фаза А

 Фаза B

Фаза С

 При измерении частичных разрядов аппаратурой ССМ-6 под рабочим напряжением также были обнаружены помехи не опасного по величине уровня.  Вместе с тем, измеренный шум возрос в 2-3 раза по сравнению с шумом измеренным OWTS. Предположительно причинами этого явления могут быть дополнительные помехи от источника рабочего напряжения и большая степень поляризации диэлектрика при номинальном напряжении источника питания.

Отсутствие частичных разрядов в линии и наличие помех было подтверждено дополнительными измерениями акустическим методом, с помощью аппаратуры AR700, на кабельных муфтах. Результаты этих исследований приведены в протоколе № 27-08.

 

Протокол № 27-08

обследование кабельных муфт под рабочим напряжением

акустическим методом аппаратурой AR700

Дата:    24.06.2008 г.

Исп. объект:    Филиал ОАО «Сетевая компания Казанские электрические сети»

                       подстанция    «Новокремлевская»,  опора № 39, ввод 2

Длина кабельной линии: 60 м

Тип кабельных муфт:  полимер, производство АВВ

Год прокладки: 2004

Номинальное напряжение: 110 кВ

Акустический сигнал на нижнем фланце муфты фазы А

Фаза А

 

Акустический сигнал на нижнем фланце муфты фазы В

Фаза B

 

Акустический сигнал на нижнем фланце муфты фазы С

Фаза C

 

Частичных разрядов в кабельных муфтах со стороны ЗРУ-110 кВ не обнаружено. На верхних графиках каждой фазы показан зарегистрированный сигнал на временном отрезке 0,1сек.  На нижних графиках его частотный спектр.

Таким образом, с помощью имеющегося в ООО «ТестСервис» набора диагностической аппаратуры возможна диагностика линий на напряжение 110кВ. Тем не менее, лучшие результаты можно было бы получить при наличии установки OWTS для линий высокого, а не среднего напряжения. Кроме того, при производстве испытаний под рабочим напряжением трудно отстроится от имеющихся помех в линии.

Измерение разрядов акустическим методом, несомненно, положительно, прежде всего, из-за возможности снижения влияния помех в линии. Метод индикаторный, но прибор можно откалибровать с помощью установки OWTS. Кроме того, метод можно использовать для диагностики высоковольтных трансформаторов тока и высоковольтных вводов.