Испытание повышенным напряжением силового кабеля: Методика испытаний высоковольтного кабеля 10 кВ

Испытание кабелей повышенным напряжением

Оглавление

В соответствии с ПУЭ, ПТЭЭП, СНиП и другими нормативно-техническими документами, все кабельные линии с номинальным рабочим напряжением более 1 кВ подвергают испытанию повышенным напряжением. Периодичность таких испытаний кабеля зависит от класса напряжения, типа изоляции, срока эксплуатации, способа монтажа, наличия видимых дефектов. Обязательно подвергают испытаниям вновь вводимые в эксплуатацию кабельные линии, которые прошли капитальный ремонт, а также периодически через определенные промежутки времени.

Испытание кабельных линий с номинальным напряжением до 1 кВ проводят при помощи мегомметра на напряжение 2500 В на протяжении 1 минуты. В этом случае осуществляют замеры величины сопротивления изоляции между токоведущими жилами и заземленной оболочкой, отдельно между каждой жилой. Методика испытания изоляции кабельной линии на более высокое напряжение предполагает использование мегомметра в качестве вспомогательного инструментария. С его помощью определяют явные дефекты в виде обрыва целостности токопроводящей жилы, пробой и другие виды повреждений электрической изоляции. Основным видом контроля таких изделий является испытание изоляции повышенным напряжением. Его выполняют с использованием выпрямленного напряжения или напряжения промышленной частоты.

Зачем проводить испытание кабеля повышенным напряжением

Во время монтажа и последующей эксплуатации на кабельную линию могут воздействовать различные негативные факторы внешней среды:

• резкие колебания температуры;
• изгиб кабеля более разрешенного радиуса;
• сдвиг почвы и механические удары;
• длительная работа в режиме токовой перегрузки.

Высоковольтные испытания кабеля позволяют создать в его изоляции повышенную напряженность электрического поля. Это дает возможность выявить дефекты, которые невозможно диагностировать другими методами контроля. Для определения электрической прочности изоляции еще не придумали более точного и простого метода, чем высоковольтные испытания. Характеристика электрической прочности изоляции зависит от длительности приложения повышенного напряжения, скорости его подъема, наличия тепловых, механических воздействий на кабель в процессе монтажа или эксплуатации. Благодаря проведению таких испытаний можно качественно контролировать состояние изделия и своевременно проводить его ремонт. Результатом будет длительная и безотказная работа на протяжении всего заявленного производителем срока эксплуатации.

Нормы испытаний кабельных линий

Нормативные значения величины испытательного напряжения и времени его приложения изложены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) и Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

Для силовых кабелей, проложенных по воздуху, которые имеют всего одну токоведущую жилу с пластмассовой изоляцией и кабелей с изоляцией из резины на напряжение до 1 кВ, испытания не проводят. Продолжительность испытаний для изделий с пластмассовой или бумажно-масляной изоляцией  с номинальным напряжением до 35 кВ включительно, составляет десять минут. Для кабелей с резиновой изоляцией с номинальным рабочим напряжением от 3 до 10 кВ длительность испытаний оставляет пять минут. Кабели с номинальным напряжением 110 – 500 кВ испытывают на протяжении пятнадцати минут.

Испытание кабельных линий повышенным напряжением сопровождается контролем над величиной тока утечки через изоляцию. На основании полученных данных для каждой токоведущей жилы рассчитывают коэффициент асимметрии, который равен отношению максимального значения тока утечки к его минимальному значению. Нормы испытаний подробно изложены в ПУЭ:

Силовые кабели должны иметь стабильное значение тока утечки, который во время проведения испытаний должен уменьшаться. Если этого не происходит, величина тока утечки нестабильна или увеличивается, тогда испытание проводят до обнаружения дефекта, но не более 15 минут.

Подготовка к испытанию и техника безопасности

Испытание силового кабеля повышенным напряжением сопровождается высокой потенциальной опасностью для персонала и испытываемого электрооборудования. По этой причине методика испытания кабеля повышенным напряжением четко регламентирует последовательность всех действий и мероприятий, связанных с охраной труда и техникой безопасности. Основными требованиями при проведении таких работ являются:

1. К работе допускаются только совершеннолетние лица, которые прошли медицинский осмотр и периодическую проверку знаний по электробезопасности.
2. Оформление работ нарядом-допуском. Весь персонал, который принимает участие в высоковольтных испытаниях, должен пройти соответствующий инструктаж.
3. Подготовка рабочего места. Кабель отключается от электрической сети, а все его металлические элементы, на которые не предусмотрена подача повышенного напряжения, подлежат заземлению.
4. Перед подключением испытательного оборудования, все металлические части кабеля ненадолго заземляют для удаления остаточного заряда.
5. Перед подачей повышенного напряжения кабельную линию осматривают на наличие визуально определимых дефектов.
6. Отрицательная температура окружающего воздуха является противопоказанием к проведению высоковольтных испытаний. Если температуры воздуха составляет 0 ⁰С или ниже, тогда испытания кабеля повышенным напряжением проводят исключительно в аварийных случаях.
7. Перед подачей высокого напряжения токоведущие жилы обязательно проверяют при помощи мегомметра целостность жил, сопротивление изоляции между фазами и металлической оболочкой.
8. Все используемые диэлектрические средства защиты должны иметь отметку с проверкой их пригодности и проходят предварительный визуальный осмотр перед применением.

Как проходит процесс испытаний

Испытание кабеля повышенным напряжением проводят с использованием постоянного тока. Это позволяет использовать негромоздкие мобильные установки с большой мощностью. Частичные разряды в этом случае развиваются очень слабо, потери активной мощности являются минимальными и тепловыделение практически отсутствует. Непосредственно перед проведением высоковольтных испытаний и после их проведения обязательно проверяют сопротивление электрической изоляции при помощи мегомметра с напряжением на 2,5 кВ.

Для увеличения эффективности работы персонала и сокращения трудоемкости проводимых операций, допускается проводить испытание кабелей без их отсоединения от системы сборных шин. Изделия, проложенные в грунте, проверяют в летний период года. В случае пробоя будет значительно проще раскопать место с дефектом и провести ремонтные работы. Для подачи повышенного напряжения применяют специальные высоковольтные выпрямительные установки стационарного, переносного или передвижного типа. Конструкция испытательных установок включает: трансформатор, выпрямитель, пульт управления. Ток утечки контролируют через миллиамперметр, который подключен к вторичной обмотке трансформатора.

Методика испытания кабеля повышенным напряжением

1. Поочередно проверить изоляцию всех токоведущих жил друг относительно друга и по отношению к металлической заземленной оболочке с помощью мегомметра на напряжение 2500 В.
2. Подключить токоведущую жилу к выводу испытательной установки, металлический экран и броню заземлить. Если кабель имеет другие токоведущие жилы, их также необходимо заземлить.
3. С противоположной стороны кабеля выполнить разводку оголенных концов на расстояние порядка 150 мм.
4. Методика измерений предполагает плавное постепенное увеличение испытательного напряжения со скоростью порядка 1 кВ в секунду.
5. После достижения необходимого значения величины напряжения начинают отсчет времени и фиксируют значение тока утечки.
6. После завершения замеров регулировочная ручка устанавливается в нулевое положение, отключается питание от испытательной установки, включается блокировка от случайной подачи напряжения на кабельную линию, высоковольтный вывод обязательно заземляется.
7. После выполнения всех профилактических и защитных мероприятий допускается приступить к разборке схемы испытаний.

Если изоляция кабельной линии выполнена из сшитого полиэтилена, тогда такое изделие не испытывают выпрямленным током по причине возможного скопления большого количества объемных зарядов в толще изоляции. Такие изделия проверяют с помощью переменного напряжения низкой частоты, что позволяет исключить образование объемного заряда.

Схемы испытаний

В указанной схеме приведен пример подключения испытательной установки АИД-70, которая обеспечивает приложение переменного напряжения величиной до 50 кВ или напряжения постоянного тока с величиной до 70 кВ. При использовании измерительного оборудования других типов схема подключения силового кабеля принципиально не изменится.

Испытание грозовыми импульсами

Испытание электрооборудования с помощью грозовых импульсов строго регламентируется ГОСТ 1516.3 – 96. Испытание силового кабеля проводят стандартным грозовым импульсом с фронтом 1,2 мкс и длительностью до полуспада 50 мкс. Такой вид контроля параметров изоляции значительно отличается от стандартного напряжения с промышленной частотой 50 Гц. Испытания грозовыми импульсами характеризуются более крутой вольт-амперной характеристикой.

Испытание оболочки СПЭ-кабеля

Кабель из сшитого полиэтилена на напряжение 110 – 500 кВ не испытывают постоянным напряжением в связи со значительным сокращением его срока службы при таких проверках. Для решения этой проблемы используют контроль с помощью повышенного напряжения синусоидальной формы с низкой частотой (0,01 – 0,1 Гц). В этом случае время испытаний может достигать одного часа. Такой метод испытаний широко используется в США, где получил название VLF (Very Low Frequency). Действующие нормативно-правовые акты РФ никоим образом не нормируют испытания повышенным напряжением для кабельных изделий на напряжение 110 – 500 кВ с изоляцией из СПЭ. Основными видами проверок в этом случае будут рекомендации завода-изготовителя.

Оболочка кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, вследствие различных механических воздействий, может повреждаться. Если своевременно и быстро не устранить этот дефект основная изоляция токоведущих жил быстро потеряет свои защитные свойства. Нормы испытания кабеля СПЭ, а именно его оболочки включают следующие требования:

Напряжение кабельной линии, кВ	Испытательное напряжение постоянного тока, кВ	Длительность приложения испытательного напряжения
10-20	5	10 мин

Проверку оболочки кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена осуществляют в следующих случаях:

• Перед вводом кабеля в эксплуатацию.
• После ремонта кабеля.
• Периодически в процессе эксплуатации, первый раз через 2,5 года, а далее каждые 5 лет.
• После проведения раскопок в охранной зоне конкретного кабеля.

Для выполнения проверки кабелей СПЭ используют специализированное диагностическое оборудование, адаптированное для проверки таких кабельных линий.

Проведение испытаний промышленной частотой распределительных устройств

Испытание кабеля повышенным напряжением промышленной частоты проводят для кабельных линий на напряжение 110 кВ – 500 кВ. Этот вид проверки заменяет собой испытания с помощью выпрямленного тока. Величина испытательного напряжения в этом случае составляет 145 кВ для кабелей на напряжение 110 – 220 кВ, 288 кВ для кабельных линий на напряжение 220 – 500 кВ. Продолжительность таких испытаний составляет пять минут.

Испытание силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией

Испытание кабеля с пропитанной бумажной изоляцией повышенным напряжением характеризуется своими особенностями:

1. При наличии токопроводящего экрана проводят его гальваническое соединение с оболочкой.
2. Сначала подают испытательное напряжение величиной 40% от требуемого, после чего постепенно доводят его до требуемого значения.
3. Если повышение испытательного напряжения проводят плавно, тогда скорость его подъема должна составлять не более 1 кВ в секунду. Если регулирование осуществляют ступенчато, тогда скорость подъема за один раз должна составлять не более 5% от полного значения.

Высоковольтные испытания обязательно проводят перед вводом КЛ в эксплуатацию, что обеспечивает надежную и стабильную работу электрооборудования. Систематические проверки кабельных линий с пропитанной бумажной изоляцией высоким напряжением совмещают с визуальным осмотром, проверкой сопротивления изоляции.

Периодичность проведения проверки

Нормы испытания кабеля повышенным напряжением включают следующие требования периодичности для изделий на напряжение 6 – 35 кВ:

• Вновь уложенные перед включением, перед засыпкой, после перекладки.
• Эксплуатируемые кабели после ремонта, по графику планово-предупредительного ремонта, внепланово после аварийных ситуаций.

Кабельные линии с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 6 – 35 кВ испытывают повышенным напряжением со следующей периодичностью:

• Один раз в год для КЛ, питающих особо ответственные объекты.
• Один раз в три года для КЛ, питающих всех остальных потребителей.
• Один раз в пять лет для распределительных КЛ.

Допускается не проводить испытания для кабельных линий, которые подлежат выводу из работы в ближайшие пять лет или являются выводами из ТП, РП на воздушные линии электропередач.

Изделия с изоляцией из сшитого полиэтилена проверяют повышенным напряжением после каждого ремонта и перед вводом в эксплуатацию. Защитные оболочки таких кабелей дополнительно проверяют после проведения раскопок в охранной зоне КЛ и периодически один раз в 5 лет (первый раз через 2,5 года).

Оформление результатов испытаний в виде протокола (пример)

Протокол испытания кабеля представляет собой технический отчет о проделанной работе. Он подтверждает работоспособность проверяемого электрооборудования и возможность его дальнейшей эксплуатации. Проверка действующих кабельных линий позволяет исключить их пробой во время эксплуатации, что может вызвать длительный перерыв в электроснабжении потребителей. Информация из протокола испытаний кабеля может использоваться для отслеживания состояния изоляции и прогнозирования его дальнейшего состояния.

В состав протокола включают следующие данные:

• Техническая информация: марка, сечение, номинальное напряжение.
• Описание кабельной линии: длина, место прокладки.
• Результаты измерений по каждой фазе.
• Сведения относительно испытаний муфт и оболочки.
• Данные об испытательном оборудовании с указанием заводского номера.
• Заключение специалиста, который выполнял измерения.
• Состояние погодных условий: температура и уровень влажности окружающего воздуха.
• Ссылки на официальные документы, на основании которых проводились испытания и измерения.
• Подпись лица, ответственного за проведение измерений, указание его должности и группы по электробезопасности.
• Номер лицензии компании, которая проводит высоковольтные испытания.

Испытание силовых кабельных линий напряжение до 20 кВ

 

ООО «ЭнергоАльянс»

 

ЭЛЕКТРОЛАБОРАТОРИЯ

 

  

1.                Назначение

 

Силовые кабельные линии напряжением до 10 кВ испытываются согласно гл. 1.8.37, п.18.40 – п.п.3; табл.1.8.39 ПУЭ-7, ПТЭЭП-03 главы.2.4; приложения 3 п.6 – п.п.6.3; приложения 3.1 табл.10; 11. и включает в себя следующий объем испытаний:

 

1. Проверка целости и фазировки жил кабеля.

 

2. Измерение сопротивления изоляции.

 

3. Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.

 

Перед испытанием силовых кабельных линий проводят внешний осмотр: проверяют правильность прокладки и монтажа кабелей, состояние концевых разделок (концевые разделки должны быть чистыми, не иметь следов подтека заливочной массы, трещин и вспучивания последней, сколов изоляторов и т. п.), достаточность изоляционных расстояний между жилами кабеля и заземленными элементами, надежность заземления концевых воронок, металлической оболочки и брони кабеля.

    

2.                Средства измерения

  Таблица 1.

 

№ п/п	Тип прибора или установки	Пределы измерений	Погрешность
1.	Мегаомметр Е6-24 или аналог	0,01 – 300ГОм	5%
2.	ЭТЛ-35К	переменное — до 100 кВ выпрямленное — до 60 кВ	Не более +/- 5%

 

Все приборы должны быть поверены, а испытательные установки аттестованы в соответствующих государственных органах. Допускается применение аналогичных приборов, с классом точности не ниже указанного, в соответствии с инструкциями завода-изготовителя.

  

3.                Метод испытаний

 

3.1.         Основным методом испытания кабельных линий является кратковременное приложение повышенного постоянного напряжения отрицательной полярности. При этом постоянное напряжение распределяется по слоям изоляции пропорционально сопротивлению изоляции, это более выгодно, чем распределение по емкостям на переменном напряжении. Дело в том, что сопротивление увлажненных слоев бумаги, являющейся основой бумажно-масляной изоляции современных кабелей, в десятки и сотни раз меньше сопротивления нормальной изоляции. Поэтому практически все постоянное напряжение прикладывается к оставшейся неувлажненной части изоляции, способствуя выявлению дефектов. При испытании на переменном напряжении выявление дефектов затруднено, поскольку емкость увлажненной изоляции гораздо меньше отличается от емкости нормальной изоляции. При подавляющем большинстве дефектов кабельной изоляции пробивное напряжение на отрицательной полярности на 5-15 % ниже, чем на положительной.

 

3.2.         Применение отрицательной полярности удешевляет испытательные установки. Постоянное испытательное напряжение оказывает пренебрежимо малое воздействие на неповрежденную изоляцию, чего нельзя сказать о переменном испытательном напряжении равной амплитуды. Следует также отметить малую потребляемую мощность (а, следовательно, и низкую стоимость) испытательных установок постоянного напряжения, зависящую лишь от токов утечки в изоляции. Основой профилактического действия испытаний является выявление дефектов в изоляции на ранней стадии их возникновения и в удобных для эксплуатации условиях, включая выбор времени выявления повреждения. Раннее выявление дефекта обеспечивается повышенной величиной испытательного напряжения по сравнению с рабочим и отмеченным выше свойством постоянного напряжения.

 

3.3.         Оптимальные условия – это проведение испытаний в режимах минимальных нагрузок (выходные дни, ночное время, отключенное состояние токоприемников и т.п.), при подготовленных резервах, ремонтных материалах, предупреждении персонала и т.д. В этих условиях ущерб от пробоя испытуемой изоляции кабеля минимален и во много раз меньше ущерба от внезапного аварийного пробоя изоляции под рабочим напряжением. Наибольшее распространение получил метод испытаний путем поочередного отключения кабельных линий от сети. После испытаний (а в случае пробоя – после ремонта) линию вновь включают в работу. Нормы и сроки испытания кабельных линий регламентируются официальными документами. Согласно этим документам постоянные испытательные напряжения и время выдержки под напряжением лежат в следующих диапазонах для кабелей различных номинальных напряжений.

 

  

4.                Условия проведения измерений

 

 

4.1 Измерения производятся  при отсутствии атмосферных осадков и пыли.

 

4.2 Нормальные условия проведения измерений:

 

-температура воздуха – от минус 30 до +40°С;

 

-относительная влажность – до 80% при 25^оС;

 

-атмосферное давление – 630-800 мм рт.ст.;

 

4.3 Для присоединения мегаомметра к испытываемому объекту необходимо  иметь гибкие провода с двойной изоляции, с изолирующими ручками и ограничительным кольцом на концах, длина проводов должна  возможно меньшей.

 

4.4 Сопротивление изоляции проводов должно быть не менее 10 мОм.

 

Сопротивление изоляции одного и того же электрооборудования рекомендуется измерять при одинаковой температуре.

 

 

5.                Подготовка к выполнению измерений

 

 

При подготовке к выполнению измерений необходимо проверить режимы работы и протестировать приборы.

  

 6.                Проведение измерений

  

6.1.         Проверка целости и фазировки жил кабеля.

 

Целостность жил и соответствие фаз кабеля проверяют прозвонкой (с помощью мегаомметра и т. п.). При параллельно включенных (под одни зажимы) кабелях правильность их включения проверяют до подачи напряжения. Убеждаются в том, что нет коротких замыканий между фазами, что подключение кабелей к ошиновке выполнено в соответствии с маркировкой или расцветкой шин. Перед включением кабельной линии в эксплуатацию производится фазировка ее под напряжением.

 

6.2.         Измерение сопротивления изоляции.

 

Производится мегаомметром на 2500 В до и после испытания кабеля повышенным напряжением. Для силовых кабелей напряжением до 1000 В значение сопротивления изоляции должно быть не менее 0.5 МОм. Для силовых кабелей напряжением выше 1000 В значение сопротивления изоляции не нормируется.

 

У трехжильных кабелей испытанию подвергается изоляция каждой жилы относительно металлической оболочки и других заземленных жил. У кабелей однофазных или с отдельно освинцованными жилами испытывается изоляция жилы относительно металлической оболочки.

  

6.3.         Испытание повышенным выпрямленным напряжением.

 

При испытании выпрямленным напряжением значение испытательного напряжения при приема — сдаточных нормах приведены в таблице 2.

 

Испытанию должны быть подвергнуты кабели, не имеющие видимых наружных повреждений. Перед испытанием производится тщательный осмотр доступных для осмотра частей кабеля, изоляторов, муфт, концевых разделок, очистить их поверхность от пыли и грязи. На действующих кабелях допускается проведение испытаний их с опорными изоляторами ошиновки до линейного разъединителя.

 

Испытуемые кабели должны быть на концах разделаны или снабжены концевыми муфтами (заделками) для исключения перекрытия по поверхности концов в процессе испытания. Концы испытуемых кабелей, находящиеся при испытании под напряжением относительно друг друга, должны быть разделены между собой промежутком, исключающим возможность его пробоя под действием испытательного напряжения.

  

Порядок работы ЭТЛ-35 в режиме испытания объекта высоким постоянным напряжением до 60 кВ

   Объектом испытаний выбран высоковольтный силовой кабель. Подвод испытательного напряжения к объекту производится высоковольтными кабелями барабанов  3, 4, 5.

   ВНИМАНИЕ! УБЕДИТЕСЬ ПЕРЕД ПОДКЛЮЧЕНИЕМ В ОТСУТСТВИИ    НАПРЯЖЕНИЯ НА ОБЪЕКТЕ ИСПЫТАНИЯ!

   6.3.1.           Оградить ЭТЛ-35 с помощью штатного комплекта ограждений. Выполнить все требуемые по ПТБ организационные и технические мероприятия по безопасному проведению работ.

   Убедиться в том, что рубильник «СЕТЬ» с видимым разрывом цепи на  стойке управления разомкнут. Открыть высоковольтный отсек ЭТЛ-35.

   Размотать провод защитного заземления (сечением 10 мм2  на барабане 1) на необходимую длину, пропустив его через люк  в задней двери автомобиля. Провод защитного  заземления для повышения долговечности помещен в прозрачный шланг. Для подключения провода к шине   заземления на нем закреплены токосъемники (через 3- 4 метра по его длине).

   Соединить один конец провода (ближайший токосъемник) с шиной защитного заземления и корпусом машины (зажим с маркировкой   ). Второй конец провода  соединить с контуром заземления подстанции.

    Рекомендуется подключить его к шине заземления распределительного щита, от которого будет питаться лаборатория.

   При таком заземлении, в случае короткого замыкания фазы питающего напряжения на корпус автомобиля, в цепи потечёт ток больше 80 А  и автоматический выключатель в сетевом щитке отключит лабораторию от питающей сети.

   Размотать сетевой кабель с барабана 2 на необходимую длину, пропустив его через люк  в задней стенке автофургона.

   Снять напряжение с распределительного щита, от которого будет питаться лаборатория.

   Подключить концы кабеля  с зажимом “крокодил”  к выводу фазы распределительного щита, а с зажимом «струбцина» к нулевому проводу.

 

  Внимание! Не перепутайте проводники!

 

  Допускается подключение ЭТЛ-35 к сети 220В с изолированной нейтралью. В этом случае порядок подключения проводников может быть любой.

   Внимание! Категорически запрещается подключать или отключать зажимы “крокодил” при наличии напряжения на точках подключения.

   Вставить вилку электропитания ЭТЛ-35 в розетку, которая  размещается на барабане 2.

   Подать напряжение  сети от распределительного щита подстанции на ЭТЛ-35.

   6.3.2.  Размотать высоковольтные кабели барабанов   3, 4, 5 на необходимую длину, пропустив их  в отверстие в задней стенке автофургона.

   Оболочки кабелей соединить с клеммами рабочего заземления лаборатории, расположенными на корпусе электрического короткозамыкателя и с низкопотенциальным выводом объекта (оболочкой испытуемого кабеля).

   Жилы кабелей барабанов соединить с клеммами  А, В, С  электрического короткозамыкателя фаз. Вторые концы жил кабелей (концы с зажимами “крокодил”) соединить с жилами испытуемого  кабеля.

 

  6.3.3. Закрыть высоковольтный отсек автомобиля.

 

  6.3.4. Проверить исходное положение органов управления:

 

• рубильник видимого разрыва “СЕТЬ”  на стойке управления — выключен;

 

• автоматы  “СЕТЬ” на блоке управления – выключен;

 

• тумблер “~/ -”  блока управления    —   в положении “-”;

 

• тумблер “АВТ / РУЧН” — в положении “РУЧН”.

 

• ручка регулировочного автотрансформатора должна находиться в нулевом положении.

 

  6.3.5. Высоковольтный переключатель одной из фаз поставить в положение “ИСПЫТАНИЕ”, а два других – в положение   (“ЗАЗЕМЛЕНО»).

 

  6.3.6. Установить переключатель режимов работы на блоке управления в сектор «ИСПЫТАНИЕ».

 

  6.3.7. Включить рубильник с видимым разрывом “СЕТЬ” на стойке управления.

 

  6.3.8. Включить автоматы “СЕТЬ” на блоке управления.

 

          Нажать кнопку “ПУСК” на лицевой панели блока управления.  На время нажатия кнопки звучит сирена, зажигается красный светильник световой сигнализации на задней стенке автомобиля.

 

  6.3.9. На блоке управления  включить заземлитель фазы, выбранной  для работы.

 

  6.3.10. Произвести необходимое испытание выбранной   жилы испытываемого кабеля. Регулировка  напряжения осуществляется ручкой автотрансформатора. Контроль величины испытательного напряжения производится по показаниям прибора “кВ” на блоке управления (предел измерения 70 кВ по верхней шкале), а величина тока утечки – по показаниям прибора “мА” на блоке управления, вся шкала которого соответствует 50 мА, а при нажатии кнопки “1 мА ” соответствует 1 мА.

 

  При пробое объекта испытания сработает устройство защиты блока управления и отключит питание лаборатории.

 

  Повторное включение лаборатории возможно после её отключения нажатием кнопки «СТОП» и выдержки паузы  в 5-10 секунд.

 

  6.3.11. После проведения испытания одной из жил испытываемого кабеля следует вывести ручку автотрансформатора в начальное положение, и подождать, пока кабель разрядится через измерительный делитель БВИ-60/50 до напряжения 20 кВ. Дальнейший разряд кабеля можно осуществить переключением тумблера «~/-» в положение «~» Внимание: перед проведением разряда кабеля необходимо убедится в том, что ручка РНО находится в нулевом положении. Лампа «Готов» на блоке управления горит. Несоблюдение данного условия может привести к выходу из строя блока высоковольтных испытаний, и коммутационных цепей блока управления.

 

  6.3.12. Нажать кнопку “СТОП” блока управления.

 

  6.3.13. При необходимости испытания сразу другой жилы высоковольтный переключатель этой жилы поставить в положение “ИСПЫТАНИЕ»,  а два других в положение   (» ЗАЗЕМЛЕНО «) и выполнить п. 6.2.8. — 6.2.11.

 

  6.3.14. После завершения работы в режиме “ИСПЫТАНИЕ” сделать   следующее:

 

• выполнить п. п.  6.2.11 — 6.2.12;

 

• выключить автоматы “СЕТЬ” блока управления,

 

• выключить рубильник с видимым разрывом “СЕТЬ” на стойке управления;

 

• отсоединить испытательные кабели и уложить их на барабаны.

 

6.3.15. Если других работ выполнять не требуется, произвести следующие    операции:

 

• снять напряжение, питающее ЭТЛ-35, с распределительного щита подстанции;

 

• отсоединить сетевой кабель и уложить его на барабан;

 

• отсоединить провод защитного заземления и уложить его на барабан.

 

 

Способы подключения жил кабелей:

 

— без общей металлической оболочки, экрана, брони:

 

1 против 2+3

 

2 против 1+3

 

— с общей металлической оболочкой, экраном. Броней:

 

1 против 2+3+0

 

2 против 1+3+0

 

3 против 1+2+0

 

или

 

1+2 против 3+0

 

1+3 против 2+0

 

 

Схема приложения испытательного напряжения.

 

 

 

 

При испытании однофазным напряжением изоляции кабелей одна жила или группа электрически соединенных жил должна быть соединена с выводом высокого напряжения испытательной установки. Другая группа, жил, а также общая металлическая оболочка, броня, экран должна быть соединены электрически между собой и с заземленным выводом установки.

 

Значение испытательного напряжения следует поддерживать с допустимым отклонением ±5% в течение испытания.

 

Снятие напряжения до 40% значения испытательного напряжения должно производиться плавно при любой скорости, после чего установка может быть отключена.

 

При испытании постоянным напряжением заземляют отрицательный полюс установки.

 

При возникновении пробоя на разделенном конце кабеля или в концевой муфте (заделке) испытуемый кабель должен быть вновь разделан или снабжен концевой муфтой (заделкой) и испытание должно быть проведено повторно в соответствии с требованиями настоящей методики.

  

 Таблица 2.

 

Тип кабеля	Испытательное напряжение, кВ, для кабелей на рабочее напряжение, кВ						Продолжительность приложения испытательного напряжения, мин
	2	3	6	10	20	35
Кабели с бумажной изоляцией	12	18	36	60	100	175	10
Кабели с резиновой изоляцией	—	6	12	—	—	—	5
Кабели с пластмассовой изоляцией	—	15	—	—	—	—	10

 

Для кабелей на напряжение до 35 кВ с бумажной и пластмассовой изоляцией длительность приложения полного испытательного напряжения составляет 10 мин.

 

При проведении испытаний кабельных линий, находящихся в эксплуатации, производить испытания с учетом требований п. 6 приложения 1 ПТЭЭП, при этом продолжительность прикладывания испытательного напряжения 5 минут.

 

При проведении испытаний необходимо обращать внимание на характер изменения тока утечки. Абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. Как показывает опыт эксплуатации, при удовлетворительном состоянии изоляции значения тока утечки для кабелей с бумажной изоляцией на напряжение до 10 кВ не превышают 3000 мкА, на напряжение 20 -35 кВ — 800 мкА. Для коротких кабельных линий (длиной до 100 м) на напряжение 3 — 10 кВ без соединительных муфт допустимые токи утечки не должны превышать 2 -3 мкА на 1 кВ испытательного напряжения.

 

Таблица 1.8.40 ПУЭ

 

Токи утечки и коэффициенты асимметрии для силовых кабелей

 

Кабели напряжением, кВ	Испытательное напряжение, кВ	Допустимые значения токов утечки, мА	Допустимые значения коэффициента асимметрии (Imax/Imin)
6	36	0,2	8
10	60	0,5	8
20	100	1,5	10
35	175	2,5	10
110	285	Не нормируется	Не нормируется
150	347	То же	То же
220	610	«	«
330	670	«	«
500	865	«	«

 

Результаты испытаний повышенным напряжением считаются удовлетворительными, если в течении времени испытаний не было скользящих разрядов, толчков тока утечки или нарастания установившегося значения тока, пробоев или перекрытий изоляцией и сопротивление изоляции после испытаний повышенным напряжением осталось прежним. Следует помнить, что испытаниям повышенным напряжением должен предшествовать тщательный внешний осмотр испытываемого оборудования. Если в результате осмотра выявлены явные дефекты изоляции, то не зависимо от результатов испытаний данное электрооборудование подлежит ремонту или замене.

 

  7.                Требования безопасности

  

7.1.         Испытательные установки (электролаборатории) должны быть зарегистрированы в органах Госэнергонадзора.

 

7.2.         Особое внимание следует обратить на недопустимость одновременного проведения испытаний и других работ разными бригадами в пределах одного присоединения.

 

7.3.         Перечень необходимых технических мероприятий определяет лицо, выдающее наряд в соответствии с ПОТЭЭ.

 

7.4.         Особое внимание следует обратить на следующие мероприятия:

 

—              присоединение испытательной установки к испытываемому электрооборудованию и отсоединение ее, а также наложение и снятие переносных заземлений производятся каждый раз только по указанию руководителя испытаний одним и тем же членом бригады и выполняются в диэлектрических перчатках;

 —              провода, кабели, перемычки, которыми выполняются временные соединения при сборке испытательной схемы, должны четко отличаться от стационарных соединений электрооборудования;

 —              место испытаний, временные соединения, испытываемые цепи и аппараты должны быть ограждены и выставлен наблюдающий, двери помещений, в которых находятся противоположные концы испытываемых кабелей, должны бать заперты, на ограждениях и дверях должны быть вывешены плакаты: «Испытания, опасно для жизни». Если двери не заперты, должна быть выставлена охрана из членов бригады, имеющих группу по электробезопасности.

  

 

8.                Требования к квалификации операторов

  

К испытаниям допускаются лица, прошедшие обучение и стажировку по данной методике, а также проверку знаний по ПТБ и ПЭЭП. Испытания проводит бригада не менее чем из 2-х человек с квалификационной группой по электробезопасности – IV до и выше 1000В и III с привлечением в качестве охраны работников со II квалификационной группой по электробезопасности. Все члены бригады обязаны иметь с собой удостоверения по электробезопасности.

  

9.  Контроль погрешности результатов испытаний

 

Контроль точности результатов измерений обеспечивается ежегодной поверкой приборов в органах Госстандарта РФ.

  

10. Оформление результатов испытаний

  

По результатам испытаний оформляется протокол.

  

Электролаборатория Краснодар. Электролаборатория Краснодарский край

 

 

Испытательное напряжение кабеля СНЧ Стандарт IEEE

5.1.1 Параметры испытаний на выдерживаемое напряжение переменного тока СНЧ

Целью испытаний на выдерживание является проверка целостности испытуемого кабеля. Если испытательный кабель имеет дефект, достаточно серьезный при выдерживаемом испытательном напряжении, в изоляции возникнет электрическое дерево, которое будет расти. Начало электрического дерева и время роста канала зависят от нескольких факторов, включая испытательное напряжение, частоту и амплитуду источника, а также геометрию дефекта. Чтобы электрическое дерево от кончика иглы в PE-изоляции в лабораторных условиях полностью проникло в изоляцию в течение продолжительности испытания, были установлены испытательные уровни переменного напряжения СНЧ и продолжительность испытаний для двух наиболее часто используемых источников испытательного напряжения, косинусоидального -прямоугольная и синусоидальная формы волны. Однако время до отказа будет варьироваться в зависимости от типа изоляции, такой как полиэтилен, бумага и резина. Таким образом, скорость роста электрического дерева не одинакова для всех материалов и дефектов.

Уровни напряжения (установка и приемка) основаны на наиболее часто используемых во всем мире практиках от менее 2 U0 до 3U0, где U0 — номинальное среднеквадратичное напряжение между фазой и землей, для кабелей с номинальным напряжением от 5 кВ до 69 кВ. Уровень эксплуатационных испытаний составляет около 75% от уровня приемочных испытаний. Можно уменьшить испытательное напряжение еще на 20 %, если напряжение прикладывается в течение более длительного времени (Бах [B2]; Баур, Могаупт и Шлик [B6]; Крефтер [B27]). Доказательства (Hernandez-Mejía, et al. [B21]) показывают, что повышение напряжения выше 3U0 для компенсации сокращения циклов испытаний (времени) не воспроизводит характеристики ни при испытаниях, ни в эксплуатации по сравнению с более низкими напряжениями и более длительными испытаниями.

В таблице 3 перечислены уровни напряжения для испытаний экранированных силовых кабельных систем на устойчивость к СНЧ с использованием косинусно-прямоугольных и синусоидальных сигналов (Бах [B2]; Игер и др. [B9]; Крефтер [B27]; Мох [B28]). Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение составляет 0,707 от пикового значения при условии, что гармонические искажения составляют менее 5%. Предполагается, что среднеквадратичное и пиковое значения косинусно-прямоугольного сигнала равны. Следует отметить, что может потребоваться добавление концевых заделок, чтобы избежать перекрытия при монтажных испытаниях кабелей с номинальным напряжением выше 35 кВ. Относительно времени тестирования:

Рекомендуемое минимальное время испытаний для простого испытания на выносливость старых кабельных цепей составляет 30 мин при частоте 0,1 Гц (Гудвин, Отьен и Пешель [B13]). Если цепь считается важной, например, фидерные цепи, то следует рассмотреть возможность увеличения времени тестирования до 60 мин при частоте 0,1 Гц (Hampton, et al. [B19].

Рекомендуемое минимальное время тестирования для установки и /или приемо-сдаточные испытания новых кабельных цепей составляют 60 мин при частоте 0,1 Гц

Время испытания в диапазоне 15–30 мин может быть рассмотрено, если контролируемая характеристика остается стабильной в течение не менее 15 мин и не происходит отказов.  Следует отметить, что рекомендуемое время испытания на выдерживаемость составляет 30 мин.

Приемочные и эксплуатационные испытания электрических силовых кабелей среднего напряжения

С течением времени и старением кабельной системы объемная диэлектрическая прочность системы ухудшается. Во время этого процесса старения артефакты, такие как водяные деревья, расслоение, пустоты и коррозия экрана, увеличивают местное напряжение, воздействующее на кабель во время нормальной работы. Точный способ снижения прочности устройства зависит от многих факторов, включая напряжение, термические нагрузки, методы обслуживания, возраст системы, технологию и материалы кабельной системы, а также окружающую среду.

По мере роста требований к надежности были разработаны методы тестирования, которые могут обеспечить лучшую индикацию целостности кабелей, сращиваний и концевых заделок. Чтобы эффективно использовать эти методы, оператор должен понимать механизмы старения и выхода из строя кабельных систем.

Варианты тестирования кабелей

За прошедшие годы появилось несколько методов и/или подходов к тестированию подземных силовых кабелей в полевых условиях. Комитет по изолированным проводникам IEEE Power & Energy Society разделил эти методы или принципы на две основные категории: полевые испытания типа 1 и полевые испытания типа 2.

Испытания типа 1 предназначены для обнаружения дефектов изоляции кабельной системы с целью повышения эксплуатационной надежности после удаления дефектной части и выполнения соответствующего ремонта. Эти испытания обычно осуществляются приложением умеренно повышенного напряжения к изоляции в течение заданного периода времени. Такие тесты классифицируются как пройдено/не пройдено. Испытания типа 1 включают:

• Устойчивость к постоянному току: IEEE 400.1, Руководство по полевым испытаниям многослойных диэлектриков, экранированных силовых кабельных систем с номинальным напряжением 5 кВ и выше и высоким напряжением постоянного тока
• Устойчивость к СНЧ: IEEE 400.2, Руководство по полевым испытаниям экранированных систем силовых кабелей, использующих очень низкие частоты (СНЧ)
• Высокопотенциальная частота питания: Обычно это считается заводским, а не полевым испытанием.

Испытания типа 2 предназначены для выявления признаков износа системы изоляции; следовательно, они называются диагностическими тестами. Тесты типа 2 включают:

• Коэффициент рассеяния (тангенс дельта) Тестирование: IEEE 400.2, Руководство по полевым испытаниям экранированных силовых кабельных систем, использующих очень низкие частоты (ОНЧ)
• Частичный разряд: IEEE 400. 3, Руководство по испытаниям экранированных систем силовых кабелей на частичный разряд в полевых условиях
• Затухающий переменный ток: IEEE 400.4, Руководство по полевым испытаниям экранированных силовых кабельных систем с номинальным напряжением 5 кВ и выше с затухающим напряжением переменного тока (DAC)

Испытание высоким напряжением постоянного тока (постоянным током)

В течение многих лет испытание высоким напряжением постоянного тока было традиционно общепринятым методом оценки работоспособности кабелей среднего напряжения. Испытания постоянным током хорошо зарекомендовали себя при проведении испытаний высокого потенциала и оценки состояния кабеля с бумажной изоляцией и свинцовым покрытием (PILC). Когда в 1960-х годах впервые были представлены кабели с пластиковой изоляцией, предпочтительным методом оставался постоянный ток.

Шло время, кабели с пластиковой изоляцией становились все более распространенными, и их срок службы начал проявляться. Постоянный ток продолжал оставаться доминирующим тестом, но начали расти опасения по поводу эффективности этого теста. В начале 19В 90-х годах начали появляться отчеты, указывающие на то, что испытания с высоким потенциалом постоянного тока могут быть причиной скрытых повреждений экструдированной изоляции кабелей среднего напряжения (сшитый полиэтилен и этиленпропиленовый каучук). Получив эти отчеты, Исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) профинансировал исследование (отчет EPRI TR-101245), связанное с кабелями из сшитого полиэтилена (XLPE) и этилен-пропиленового каучука (EPR), в результате которого были сделаны три заключения относительно кабеля из XLPE:

1. Испытание кабеля с высоким потенциалом постоянного тока, подвергнутого старению в полевых условиях, сокращает срок его службы.
2. Испытание кабеля с высоким потенциалом постоянного тока, подвергнутого старению в полевых условиях, обычно увеличивает рост водяного дерева.
3. Испытание высоким потенциалом постоянного тока перед подачей питания на новый кабель среднего напряжения не приводит к сокращению срока службы кабеля.

Текущие версии большинства отраслевых рекомендаций больше не включают испытания экструдированных кабелей (сшитого полиэтилена и этиленпропиленового каучука) высоким потенциалом постоянного тока в качестве эксплуатационных испытаний. Из тех, кто все еще делает, все сократили рекомендуемую продолжительность теста с 15 минут до всего лишь 5 минут. Ни один из них не поддерживает испытания высоким потенциалом постоянного тока в качестве заводских испытаний для экструдированных кабелей, но большинство документов по-прежнему включают испытания высоким потенциалом постоянного тока в качестве приемочных испытаний вновь установленного экструдированного кабеля. Эти отраслевые рекомендации и руководства также больше не поддерживают испытания высоким потенциалом постоянного тока в качестве эксплуатационных испытаний для экструдированных кабелей, находящихся в эксплуатации более пяти лет.

Испытания с высоким потенциалом, проводимые на частоте сети

Как полевые испытания, испытания на частоте сети имеют серьезный недостаток: при повышенных уровнях напряжения для испытательных установок требуются тяжелые, громоздкие и дорогие трансформаторы. Портативные испытательные комплекты переменного тока с высоким потенциалом и частотой промышленной частоты используются во всем мире для полевых испытаний вакуумных баллонов, распределительных устройств, реклоузеров, автоматических выключателей и т. д. Эти устройства обычно имеют мощность от 3 до 7 кВА, они портативны и экономичны для этих приложений. .

Причина, по которой для тестирования кабелей требуются большие трансформаторы, связана с емкостью тестируемой нагрузки. Емкостное реактивное сопротивление (X _c ) изменяется в зависимости от частоты, как показано в следующей формуле:

Следовательно, если мы протестируем кабель с номинальным напряжением 15 кВ длиной примерно 10 000 футов, емкость будет около 1 мкФ. Исходя из формулы, емкостное реактивное сопротивление при 60 Гц будет равно 2654 Ом:

Для применения испытательного напряжения 22 кВ, рекомендованного IEEE, потребуется источник питания, рассчитанный на 8,3 А или 183 кВА:

Физические размеры и вес трансформатора, способного выдержать такой номинал, явно не подходят для использования в качестве переносного полевого устройства.

Испытания с высоким потенциалом, проводимые на очень низкой частоте (VLF)

Основное преимущество испытаний на очень низкой частоте заключается в том, что они значительно уменьшают размер, вес и стоимость требуемого источника питания и, таким образом, обеспечивают большую привлекательность для полевых испытаний кабелей среднего напряжения. Если испытательную частоту понизить до 0,1 Гц, емкостное сопротивление, рассчитанное ранее, становится равным 1,6 МОм. Те же 22 кВ теперь будут потреблять только 14 мА или 0,303 кВА. Таким образом, размер, вес и портативность источника питания становятся очень удобными для использования в полевых условиях. Источники питания СНЧ могут иметь выходной сигнал косинусно-импульсной (прямоугольной) или синусоидальной формы.

Косинусно-импульсный сигнал VLF

Косинусно-импульсный вариант построен с использованием испытательного комплекта постоянного тока, который действует как источник высокого напряжения. Затем преобразователь постоянного тока в переменный преобразует постоянное напряжение в тестовый сигнал переменного тока СНЧ. Преобразователь состоит из высоковольтного дросселя (дросселя) и вращающегося выпрямителя, меняющего полярность проверяемой кабельной системы каждые 5 секунд. Это генерирует биполярную волну с частотой 0,1 Гц. Резонансный контур, состоящий из высоковольтной катушки индуктивности и конденсатора, включенных параллельно емкости кабеля, обеспечивает синусоидальное изменение полярности в диапазоне частот сети. Использование резонансной схемы для изменения полярности напряжения в кабеле сохраняет энергию, запасенную в кабельной системе. В кабельную систему должны подаваться только потери утечки во время отрицательной половины цикла.

Цель теста формы косинусоидального импульса ОНЧ состоит в том, чтобы генерировать биполярную импульсную волну с частотой 0,1 Гц, которая синусоидально меняет полярность. Синусоидальные переходы в диапазоне частот промышленной мощности при этом инициируют частичный разряд на дефекте изоляции, который импульсной волной 0,1 Гц развивает в канал пробоя. Во время тестового периода, обычно в течение нескольких минут, дефект может быть обнаружен и принудительно устранен. После прорыва дефекта и повреждения его можно локализовать с помощью стандартного легкодоступного оборудования для поиска повреждений кабеля. Выявленные неисправности могут быть устранены во время планового простоя. Когда кабельная система проходит испытание СНЧ, ее можно вернуть в эксплуатацию.

Синусоидальный сигнал VLF

Тестовый набор VLF генерирует синусоидальные волны с частотой менее 1 Гц (0,1 Гц, 0,05 Гц или 0,02 Гц). Когда локальная напряженность поля в месте дефекта кабеля превышает диэлектрическую прочность изоляции, начинается частичный разряд. Локальная напряженность поля зависит от приложенного испытательного напряжения, геометрии дефекта и пространственного заряда. После инициирования частичного разряда каналы частичного разряда превращаются в каналы прорыва в течение установленного периода испытаний. Когда дефект вынужден прорваться, его можно обнаружить с помощью стандартного оборудования для обнаружения неисправностей во время запланированного простоя.

Коэффициент рассеяния (Tan δ ) Тестирование

Измерение коэффициента рассеяния, также называемое тангенсом δ или испытанием угла потерь, является диагностическим методом тестирования кабелей для определения качества изоляции кабеля. Это делается для того, чтобы попытаться спрогнозировать ожидаемый оставшийся срок службы и определить приоритетность замены и/или инжекции кабеля. Инъекционная технология, также известная как омоложение изоляции кабеля, является альтернативой замене кабеля. Технология инжекции кабеля включает в себя инжекцию диффузионного, вступающего в реакцию с водой материала в жилу проводника подземного силового кабеля, изолированного твердыми диэлектрическими материалами. Оказавшись внутри кабеля, жидкость диффундирует в изоляцию кабеля и химически соединяется с содержащейся внутри водой. Этот процесс замедляет рост водяных деревьев, что является причиной выхода из строя старого кабеля с твердым диэлектриком.

Tan δ также полезен для определения того, какие другие тесты, такие как устойчивость к ОНЧ или частичный разряд, могут оказаться полезными.

Если изоляция кабеля свободна от таких дефектов, как водяные деревья, электрические деревья, влага и воздушные карманы, кабель приближается по свойствам к идеальному конденсатору. Он очень похож на конденсатор с параллельными пластинами, в котором проводник и нейтраль представляют собой две пластины, разделенные изоляционным материалом. В идеальном конденсаторе напряжение и ток сдвинуты по фазе 90 градусов, а ток через изоляцию емкостной (рис. 1).

Рис. 1: Идеальная модель для изоляции

Если в изоляции есть примеси, сопротивление изоляции уменьшается, что приводит к увеличению резистивного тока через изоляцию. Это уже не идеальный конденсатор. Ток и напряжение больше не будут смещены на 90 градусов, а будут сдвинуты на что-то меньшее, чем 90 градусов. Степень, в которой фазовый сдвиг составляет менее 90 градусов, свидетельствует об уровне загрязнения изоляции и, следовательно, о качестве/надежности. Этот угол потерь измеряется и анализируется (рис. 2).

Рис. 2: Типовая модель изоляции

Измеряется тангенс угла дельта. Это указывает на уровень сопротивления изоляции. Измеряя IRp/ICp, мы можем определить качество изоляции кабеля. В идеальной изоляции кабеля угол был бы почти нулевым. Увеличение угла обычно указывает на увеличение резистивного тока через изоляцию, что означает загрязнение. Однако имейте в виду, что различные изоляционные материалы имеют более высокие или более низкие диэлектрические потери; поэтому значение угла или тангенса δ может быть выше для некоторых изоляционных материалов из-за связанных с ними диэлектрических потерь.

Для питания тестируемого кабеля необходимо напряжение питания. Хотя можно использовать частоту сети, и она используется при заводских испытаниях, СНЧ обычно выбирают в качестве источника питания для полевых приложений. Как упоминалось ранее, для тестирования кабеля с частотой 60 Гц требуется очень мощный источник питания. При тестировании в полевых условиях нецелесообразно — или возможно во многих местах — тестировать несколько тысяч футов кабеля с питанием 60 Гц. Типичная частота СНЧ 0,1 Гц требует менее 0,2 процента мощности для тестирования того же кабеля по сравнению с 60 Гц и, следовательно, обеспечивает значительное преимущество в размерах, весе и стоимости при полевых испытаниях. Во-вторых, величина чисел тангенса дельта увеличивается с уменьшением частоты, что упрощает измерение. Как показано в следующем уравнении, чем ниже частота (f), тем выше число тангенса δ.

Испытание на частичный разряд

Очевидным преимуществом онлайн-тестирования частичных разрядов является то, что оно не требует отключения или отключения. Основным недостатком при испытании кабелей в эксплуатации является то, что испытание проводится только на уровне рабочего напряжения и не может быть отрегулировано. По сравнению с автономным тестированием, когда напряжение можно регулировать для имитации переходных процессов или других условий перенапряжения, онлайн-методы обнаруживают меньший процент дефектов в системе изоляции кабеля.

Напряжение возникновения и прекращения частичного разряда

Для возникновения частичного разряда к системе должно быть приложено достаточное напряжение, чтобы соответствовать минимальному напряжению, необходимому для начала частичного разряда. Это известно как начальное напряжение частичного разряда (PDIV). После достижения PDIV напряжение может быть снижено, и частичные разряды будут оставаться при более низких напряжениях до тех пор, пока они, наконец, не исчезнут при так называемом напряжении затухания частичных разрядов (PDEV). Таким образом, PDEV меньше, чем PDIV. Если уровень напряжения PDEV ниже рабочего напряжения системы (фаза-земля), это означает, что выброс перенапряжения в изолирующей системе может вызвать частичный разряд. Активность частичного разряда может продолжаться, даже когда напряжение в системе возвращается к норме. Поэтому частичные разряды, которые могут продолжаться при рабочем напряжении, с большей вероятностью приведут к повреждению изоляции, чем ЧР, которые прекращаются при превышении нормального рабочего напряжения.

Частота сети и альтернативные источники испытательного напряжения

Как указано, для возникновения частичного разряда к системе должно быть приложено достаточное напряжение, чтобы соответствовать минимальному напряжению, необходимому для начала частичного разряда. При тестировании кабелей метод онлайн-тестирования использует системное напряжение постоянной фиксированной величины. При автономном подходе потребуется временный источник напряжения.

Источники напряжения, которые используются для имеющихся в продаже систем измерения частичных разрядов в полевых условиях, относятся к общим категориям источников промышленной частоты и альтернативных источников напряжения, таких как сверхнизкочастотные (СНЧ).

Испытательное напряжение СНЧ

В зависимости от типа дефекта для источников синусоидального напряжения СНЧ (обычно 0,1 Гц) для экструдированных диэлектрических систем может потребоваться более высокое испытательное напряжение для создания того же уровня частичных разрядов по сравнению с испытаниями, проводимыми с напряжениями промышленной частоты. . Например, проводимость поверхности полости, подвергшейся воздействию частичного разряда, увеличивается, что позволяет любым зарядам, нанесенным на поверхность частичным разрядом, утекать; это снижает электрическое поле в резонаторе. Поскольку между переменами полярности на ОНЧ может утечь больше заряда, чем на промышленной частоте, PDIV на синусоидальном СНЧ будет больше, чем на промышленной частоте. Если ранее не было активности частичного разряда для увеличения проводимости поверхности резонатора, PDIV на синусоидальном СНЧ и частоте сети будет аналогичным (IEEE 400.3).

Форма волны косинусоидального импульса ОНЧ генерирует биполярную импульсную волну частотой 0,1 Гц, которая синусоидально меняет полярность. Поскольку синусоидальные переходы находятся в диапазоне частот сети, измерение PDIV будет сравнимо с частотой сети. Косинусно-импульсное напряжение СНЧ работает по принципу технологии наклона 50/60 Гц. Это особенно важно для диагностики ЧР, поскольку для надежной оценки результатов измерений требуется прямое сравнение с частотой сети. Характеристики частичного разряда изменяются в случае большой разности частот, что делает невозможным надежную оценку частоты сети. Технология наклона 50/60 Гц обеспечивает сопоставимость обеих форм волны напряжения.

На рис. 3 показан типичный пример того, как выполняется измерение частичных разрядов во время наклона приложенного напряжения. Хорошо видна крутизна наклона косинусоидального импульса ОНЧ по сравнению с синусоидой частотой 0,1 Гц. Именно этот рост напряжения так важен для напряжения возникновения частичных разрядов. Таким образом, испытательное синусоидальное напряжение 0,1 Гц нельзя напрямую сравнивать с частотой сети 50/60 Гц, и поэтому критические дефекты частичного разряда не всегда надежно обнаруживаются.

Рис. 3. Синусоидальная волна СНЧ и косинусоидальная волна СНЧ

Затухание переменного напряжения (ЦАП)

Метод переменного напряжения (DAC). В целях анализа частичных разрядов испытуемый кабель заряжается до предварительно выбранного пикового значения от источника высокого напряжения постоянного тока в течение нескольких секунд, а затем закорачивается с помощью электронного переключателя через резонансную катушку. Это создает синусоидальное колебательное переменное напряжение с малым затуханием (рис. 4). Частота фиксируется в диапазоне от 50 Гц до нескольких сотен Гц в зависимости от емкости объекта контроля. Поскольку частота испытательного напряжения близка к номинальным условиям эксплуатации, все измеренные действия частичных разрядов можно эффективно оценить и сравнить с частотой сети.

Рис. 4: Затухание напряжения переменного тока

Из-за затухающей амплитуды испытательного напряжения можно легко определить напряжение гашения частичных разрядов.

Заключение

Многочисленные испытания изоляции могут помочь в оценке качества и состояния изоляции кабеля. Тесты «годен/не годен» позволяют выявить грубые дефекты, а диагностические тесты дают нам представление о серьезности разрушения или степени загрязнения изоляции.

Технологии и подходы к тестированию продвинулись вперед и подтолкнули к решениям профилактического обслуживания. Ключевым элементом профилактического обслуживания является отслеживание динамики результатов диагностических тестов. Не все тесты подходят для всех обстоятельств, и ни один тест не может дать вам полный ответ. Каждый тип теста служит окном в состояние кабеля, и вы создаете более полную картину, объединяя несколько различных тестов.

Томас Д. Сандри — менеджер по развитию обучения в Shermco Industries. Он работает в области электроэнергетики и телекоммуникаций более 30 лет. За свою карьеру он разработал множество учебных пособий и учебных пособий, а также провел внутренние и международные семинары. Tom поддерживает широкий спектр приложений по техническому обслуживанию электрических и телекоммуникационных систем. Он принимал непосредственное участие в поддержке испытательного и измерительного оборудования более 20 лет и считается отраслевым экспертом в прикладных дисциплинах, включая тестирование и техническое обслуживание батарей и систем постоянного тока, кабели среднего и высокого напряжения, наземные испытания и анализ частичных разрядов. Том имеет степень BSEE Университета Томаса Эдисона в Трентоне, штат Нью-Джерси.