ƒиагностика высоковольтных кабельных линий. ќпыт внедрени€

ƒиагностика высоковольтных кабельных линий. ќпыт внедрени€

¬ последние годы ведутс€ интенсивные исследовани€ с целью разработки и внедрени€ эффективных щад€щих и неразрушающих методов диагностики силовых кабельных линий в услови€х эксплуатации, во врем€ которых изол€ци€ кабельной линии не подвергаетс€ интенсивной нагрузке, в отличие от испытаний посто€нным напр€жением.

Ёто касаетс€ кабельных линий, наход€щихс€ в эксплуатации уже несколько дес€тков лет. ƒанные кабели составл€ют основную массу всего кабельного хоз€йства энергосетевых предпри€тий –оссии. ƒанна€ задача затрагивает и вновь вводимые кабельные линии, качество прокладки и монтажа концевых и соединительных гарнитур которых на очень низком уровне, что приводит к их преждевременному выходу из стро€. —осто€ние таких линий зачастую гораздо хуже тех, что проложены несколько дес€тков лет назад.

Ќаиболее распространЄнными из множества внедр€емых, зарекомендовавших себ€ как эффективные, €вл€ютс€ методы:
• измерени€ и оценки параметров частичных разр€дов („–) и вы€влени€ мест их сосредоточени€ с целью прогнозировани€ будущего повреждени€ в кабельной линии ( Ћ), вызванного их наличием, и недопущени€ аварийного отключени€;
Х измерени€ и анализа параметров возвратного напр€жени€, примен€емый дл€ повсеместно распространЄнных кабелей с бумажно-пропитанной изол€цией (Ѕѕ»), и изотермического тока релаксации, а также дл€ наход€щихс€ в эксплуатации кабелей с изол€цией из сшитого полиэтилена (—ѕЁ).

ѕо результатам диагностики кабельных линий можно достоверно сказать о степени старени€ изол€ции и увлажнЄнности, местах наличи€ дефектов, выраженных концентрацией частичных разр€дов, их уровне и интенсивности. –анее невозможное определение скрытых дефектов в изол€ции сегодн€ €вл€етс€ решаемой задачей, с высокой точностью достоверности расчЄта выхода их из стро€. ƒиагностика даЄт полную картину развити€ скрытых дефектов на всей прот€жЄнности кабельной линии. Ёто одни из преимущественных и отличительных особенностей диагностических методов по сравнению с примен€емыми испытани€ми повышенным напр€жением.


Ёффективное средство обеспечени€ надежности и стабильной поставки электроэнергии

ќтличительной особенностью внедр€емых методов диагностики по сравнению с испытани€ми €вл€етс€ специфика неразрушающего обследовани€ без ухудшени€ состо€ни€ и сокращени€ остаточного ресурса кабел€. ƒиагностическое напр€жение, воздействующее на кабель, прикладываетс€ на очень короткое врем€, равное интервалу от нескольких секунд до нескольких миллисекунд, при уровне напр€жени€, не превышающем двукратной величины номинального рабочего напр€жени€ кабел€. ¬ то врем€ как целью и возможностью высоковольтных испытаний €вл€етс€ только определение €вно выраженных дефектов в конструкции  Ћ. Ёто серьЄзные ошибки, вызванные нарушением или несоблюдением технологии монтажа, которые привод€т к пробою линии в кратчайшие сроки, сразу после включени€  Ћ в эксплуатацию, или нарушением целостности внешней защитной оболочки кабел€ — одиночные значительных размеров водные триинги.


ƒиагностика местных неисправностей в кабельных системах при помощи измерени€ „–


ќдним из общеприн€тых методов, достоверно вы€вл€ющим скрытые дефекты и, как следствие, эффективно повышающим надЄжность энергосистемы, €вл€етс€ метод измерени€ частичных разр€дов (»„–).

„– – локализованный электрический разр€д, частично шунтирующий изол€цию между проводниками, который может возникать как в прилегающих, так и в не прилегающих к проводнику объЄмах изол€ции. –азр€ды не замыкают изол€цию и проводник и могут быть обнаружены в следующих местах:
Хполностью внутри изол€ции (полости);
Х вдоль мест соприкосновени€ изол€ционных материалов (например в гарнитурах).


’арактеристики частичных разр€дов завис€т от типа, размера и местоположени€ дефекта, изол€ционного материала, приложенного напр€жени€, температуры кабел€, а также измен€ютс€ с течением времени (рис. 1 и 2). ѕовреждени€ из-за „– завис€т от р€да факторов и могут измен€тьс€ в диапазоне от незначительных величин до опасных, привод€щих к отказам в сроки от нескольких дней до нескольких лет.

—ущность реализации метода основана на подаче высокого напр€жени€ в кабельную линию и инициировании в ней на несколько долей секунд переменного затухающего напр€жени€ (DAC), иначе именуемого как демпфирующее, под действием которого в дефектных участках и полост€х кабельной линии возгораютс€ частичные разр€ды. ¬ дальнейшем по известной или заблаговременно измеренной длине кабельной линии и руководству€сь определЄнной скоростью распространени€ электромагнитного импульса, методом рефлектометрии определ€етс€ локальное место сосредоточени€ частичных разр€дов.

–езультатом диагностики инновационным методом »„– €вл€етс€ карта распределени€ „–, на которой определ€ютс€ наличие или отсутствие скрытых дефектов по длине кабельной линии, возможность ранжировани€ линий по критери€м состо€ни€ Ч «хороша€», Ђплоха€ї или Ђкритична€ї. Ѕлагодар€ методу возможно определение как общего состо€ни€ линии, так и конкретных дефектных мест, а также прогнозирование развити€ дефекта и определени€ затрат, св€занных с плановым ремонтом линии, а не с аварийным. ¬ большинстве случаев, име€ дело с изношенными  Ћ, целесообразнее использовать финансовые потоки, направленные на замену состарившихс€ линий, выбира€ из нескольких наиболее критичные, подлежащие первоочередной замене.

ќдним из лидеров в области производства диагностических установок €вл€етс€ немецкий концерн SebaKMT Ч установка CDS интегральной диагностики  Ћ и установка OWTS-диагностики методом измерени€ частичных разр€дов. ¬ комплексе данные установки, работающие с любым типом изол€ции, в полной мере дают картину о техническом состо€нии кабельных линий (рис. 3).

ѕричины возникновени€ „– в кабел€х с бумажно-пропитанной изол€цией

¬ городских услови€х кабельные сети с Ѕѕ» составл€ют пор€дка 90% и характеризуютс€:
Х сильной изношенностью;
Х значительным количеством проблемных мест;
Х частой повреждаемостью;
Х сложностью поиска проблемных мест и мест повреждений.

 онструкци€ кабелей с Ѕѕ» не предусматривает отсутстви€ „– в самой изол€ции. ѕропиточна€ масса может перемещатьс€ из-за термической нагрузки и перепада уровн€ прокладки кабел€. “ермическа€ нагрузка может привести к расширению свинцовой оболочки Ч сухие области в верхней части кабел€ с Ѕѕ». ¬се эти факторы €вл€ютс€ предпосылками к образованию пустот в изол€ции и зарождению в них „–. ѕрисутствуют также такие эффекты, как Ђсамолечениеї, благодар€ перемещению пропиточной массы при высокой нагрузке и по€влению угольных дорожек от „–.

 роме „– в изол€ции кабел€ рассматриваютс€ разр€ды в соединительных и концевых муфтах, вследствие ошибок монтажа, особенно в переходных муфтах, отсутстви€ масла в гарнитурах или вытекани€ его из-за коррозии свинцовой оболочки и негерметичности, увеличени€ напр€жЄнности электрического пол€ из-за плохого соединени€ жил и контрол€ за перенапр€жением.


¬озможные места и причины возникновени€ „– в кабеле с изол€цией из —ѕЁ


Ќа смену кабел€м с Ѕѕ» приход€т кабели с изол€цией из сшитого полиэтилена. Ќо наличие скрытых дефектов в самой изол€ции или вызванных некачественным монтажом присутствует и здесь. Ќаиболее часто встречаемыми причинами образовани€ скрытых дефектов €вл€етс€ нарушение целостности внешней защитной оболочки Ч образование древовидных структур, пустоты, неоднородности или вкраплени€ в изол€ции кабел€, отслаивание изол€ции. ¬ большинстве случаев испытани€ их не вы€вл€ют, как и в кабел€х с Ѕѕ». Ѕлагодар€ методу »„– стало возможным определить как общее состо€ние линии, так и конкретных дефектных мест, спрогнозировать развитие дефекта и спланировать затраты, св€занные с плановым ремонтом линии, а не с аварийным ремонтом.

ѕрактика эксплуатации кабелей с изол€цией из сшитого полиэтилена показывает, что наиболее опасные места и часто пробиваемые в конструкции кабельной линии Ч это соединительные муфты и концевые разделки. ¬следствие ошибок при монтаже, дефекта материала, повышенной термической нагрузки многие муфты выход€т из стро€ (рис. 5).

ѕоследстви€ такой безалаберности, или правильнее сказать Ч нарушени€ технологии производства работ, всегда неутешительны и ведут к большим проблемам Ч снижению эффективности и надЄжности системы электроснабжени€, порче электрооборудовани€, штрафным санкци€м со стороны потребител€ и громадным финансовым затратам на замену оборудовани€ и восстановление нормальной работоспособности.

¬недр€емый метод диагностики позвол€ет на стадии приЄмо-сдаточных испытаний вы€вл€ть дефекты, св€занные с ошибкой монтажа, и на ранней стадии их устран€ть. ƒл€ эксплуатирующих организаций по€вилась возможность контролировать качество прокладки кабел€ и монтажа соединительных и концевых гарнитур перед постановкой кабельной линии на баланс.

ƒанна€ тема наиболее актуальна в свете последних сведений о частом выходе из стро€ кабельных линий с изол€цией из сшитого полиэтилена в концевых и соединительных гарнитурах, которые были введены в эксплуатацию в 2008Ч2010 гг., классом напр€жени€ 6Ч35 к¬.


ћетодика оценки технического состо€ни€  Ћ

Ќа основании многолетних исследований и измерений пользовател€ми диагностических установок OWTS и CDS была разработана применительно дл€ российских условий Ђћетодика оценки технического состо€ни€  Ћ 6Ч110 к¬ по результатам диагностического обследовани€ щад€щими и неразрушающими методамиї с определЄнными критери€ми оценки. — помощью данных критериев стало возможным быстро и детально определ€ть и достаточно точно прогнозировать, в период какого времени дойдут до пробивного значени€ вы€вленные скрытые дефекты.

Ќа основе данной методики, в частности, в ќјќ ЂЋенэнергої были разработаны, внедрены и успешно примен€ютс€ ЂќбъЄм и нормы щад€щих и неразрушающих методов испытани€ и диагностики кабельных линий 6Ч110 к¬ї, за что ќјќ ЂЋенэнергої было награждено дипломом за 1-е место в конкурсе по качеству Ђ—делано в —анкт-ѕетербургеї 2010 г., в номинации ЂЋучший проект в области мониторинга электрооборудовани€ї, а также знаком качества Ђ—делано в —анкт-ѕетербургеї.



–езультаты применени€ щад€щих и неразрушающих методов

—ледстви€ внедрени€ диагностических методов:
Х экономически и технически оправданный переход от Ђ“ехнического обслуживани€ по необходимостиї, т.е. при аварийном выходе из стро€ кабельной линии (при котором выражено Ч Ђќтсутствие контрол€ за финансовыми ресурсами. ѕродолжительное врем€ перерывов в энергоснабжении. ¬ысокие расходы вследствие неконтролируемого времени отключени€ энергоснабжени€ї), к Ђ“ехническому обслуживанию, ориентированному на состо€ниеї;
Х эксплуатаци€ продиагностированных кабельных линий показала, что результаты диагностики могут достаточно точно определ€ть места предпробойного состо€ни€ кабельной линии и соответственно заблаговременно производить еЄ ремонт, что позволит во многом сократить аварийность на производстве, спланировать график проведени€ ремонтных работ, получить ощутимый экономический эффект;
Х помогают значительно экономить на затратах, св€занных с внеплановыми ремонтно-восстановительными работами;
Х позвол€ют более эффективно планировать вывод эксплуатируемого оборудовани€ и кабельных линий в планово-профилактические ремонты;
Х дают возможность проверки качества прокладки и монтажа гарнитур кабельных линий дл€ контрол€ подр€дных организаций и вы€влени€ дефектов на ранних стади€х.

ƒмитрий  опченков,

руководитель »спытательно-диагностического центра

Ђѕ Ѕ Ђ–Ёћї

∆урнал " јЅ≈Ћ№-news"

  • ƒата публикации: 23.07.2013
  • 4012
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150