Исследование частичных разрядов в кабельной изоляции из сшитого полиэтилена

Тем не менее, кабельные линии, на которых были обнаружены повышенные уровни ЧР, взяты на дополнительный контроль и будут вновь подвергнуты ЧР диагностике через год после последних измерений. По результатам повторной диагностики и сравнении этих результатов с предыдущими измерениями, будет принято решение о дальнейшей эксплуатации данных КЛ (эксплуатация или ремонт).

3.3 Создание алгоритма технического мониторинга состояния КЛ на базе измерений ЧР

Осуществление контроля технического состояния кабельных линий методами высоковольтных испытаний обеспечивает выявление грубых местных дефектов, однако не гарантируют безаварийную работу, и, более того, часто сами приводят к сокращению срока службы КЛ [таблица 3.2].

Современные диагностические методы на настоящий момент не могут полностью заменить разрушающие методы контроля в силу своей недостаточной информативности [п. 2.3]. Применительно к силовым кабельным линиям с изоляцией из сшитого полиэтилена, обладающим высокой электрической прочностью и малыми токами утечки, среди разрушающих методов наиболее эффективным является щадящий метод испытаний напряжением сверхнизкой частоты 0,1 Гц [6].

Метод измерения частичных разрядов примечателен тем, что обладает способностью определения места ослабления электрической прочности в толще изоляции силового кабеля. Данное преимущество позволяет осуществлять контроль изоляции по нарастающей - от неразрушающего метода контроля к разрушающему (при необходимости).

На основе существующих методов неразрушающего контроля изоляции создан алгоритм оценки состояния изоляции как альтернативы существующей системе планово-профилактических испытаний для перехода к техническому обслуживанию и ремонту силовых КЛ по их фактическому техническому состоянию (приложение Б).

Традиционная система подразумевает собой проведение испытаний повышенным напряжением и диагностических исследований отдельно. Периодичность испытаний при СНЧ для СПЭ-кабелей устанавливается такой же, как и при испытании повышенным напряжением выпрямленного тока для кабелей с бумажно-масляной изоляцией и составляет 1 раз в 3 года [5]. В то же время производится измерение частичных разрядов, периодичность проведения диагностики не установлена нормативно и является параметром, рекомендуемым заводом-производителем диагностического комплекса и определяемым в соответствии с таблицей 3.4. Главные инженеры эксплуатирующих организаций уполномочены пойти на сокращение междиагностического интервала при такой возможности или необходимости по условиям обеспечения надежного электроснабжения особо важных потребителей.

Согласно предложенному алгоритму, на базе определения условий и режимов эксплуатации, а также данных, отраженных в исполнительной документации и на основании заявленной категории надежности потребителей, запитанных от КЛ, устанавливается перечень КЛ кабельного хозяйства эксплуатирующего предприятия, подвергаемых диагностике по измерению частичных разрядов. В соответствии с перечнем составляется график периодической диагностики, утверждаемый главным инженером эксплуатирующей организации.

Приемосдаточный контроль может быть выполнен на базе измерения частичных разрядов, в этом случае при возникновении ЧР при U?2U₀ рекомендуется ужесточить условия контроля и произвести испытание повышенным напряжением по установленной методике. Испытания при очень низких частотах со сменой полярности позволяют выявлять дефекты в изоляции без формирования объёмных зарядов в структуре полиэтиленовой изоляции.

По итогам проведенной диагностики делается вывод о состоянии КЛ по характеристикам частичных разрядов. В отличие от рекомендуемой производителем многоплановой оценки (таблица 3.4), рекомендуется произвести двухбалльную оценку состоянию изоляции. В условиях отсутствия нормативно-технической документации, регламентирующей пороговые значения характеристических параметров ЧР главный инженер единолично и на основании документации, предоставленной заводом-производителем диагностического комплекса определяет пороговое значение максимального уровня кажущегося заряда ЧР, превышение которого обуславливает испытание повышенным напряжением уже до пробоя в месте ослабления диэлектрической прочности изоляции. В таком случае ремонт производится традиционным способом - для определения места повреждения используются метод высокочастотной рефлектометрии, акустический метод, на этом этапе задача отдела изоляции энергетического предприятия считается выполненной, бригада участка по эксплуатации и ремонту КЛ осуществляет раскопку котлована и монтаж соединительных муфт, по окончании ремонта КЛ

3.4 Рекомендации по осуществлению нормативного регулирования области диагностирования КЛ по частичным разрядам

В настоящее время существует острая необходимость активизации работы по созданию современной нормативно-технической базы для области диагностики по частичным разрядам. Для этого необходимо создать рабочую группу с привлечением специалистов заинтересованных организаций с целью выработки технической политики и создания документа уровня национального стандарта. Возглавлять данную рабочую группу должна одна из организаций, имеющих опыт в разработке НТД по кабельной тематике, например, Филиал ОАО «ИЦ ЕЭС» -- «Фирма ОРГРЭС».

Однако первым шагом к созданию стандарта, регламентирующего нормально и предельно допустимые значения кажущегося заряда, относительное напряжения возникновения и гашения ЧР, частоты следования ЧР и другие характеристики ЧР необходимо осуществление периодических измерений частичных разрядов согласно алгоритму, рекомендованному в п.3.4.

Данная мера способствует формулированию достоверного заключения о техническом состоянии линии с СПЭ-изоляцией благодаря осуществлению сопоставления результатов по разным фазам каждой линии и по однотипным КЛ в подобных условиях эксплуатации. Иными словами, на данном этапе эффективное применение метода диагностики по ЧР требует создания определенной базы результатов локализации проблемных мест в КЛ, при этом особое внимание следует уделять вновь вводимым в эксплуатацию КЛ для наработки опыта по первичной диагностике и выявлению заводских дефектов либо дефектов монтажа.

Корректный метод диагностики состояния изоляции кабельной линии при приемке в эксплуатацию становится гарантом качественной работы как самой кабельной линии, так и проведенных мероприятий по прокладке и монтажу соединительных и концевых муфт, проводимых, как правило, подрядными организациями. Эксплуатирующие организации становятся защищены от потенциальных затрат на ремонт дефектных кабелей, принятых в эксплуатацию, а также от возможного ущерба от перерыва в электроснабжении особо важных потребителей. Предприятия, эксплуатирующие кабельные сети, лишь тогда могут принять на баланс без опасений за ее состояние, если обладают достоверной информацией о результатах измерении ЧР в её изоляции.

Выводы по третьей главе

Оценено техническое состояние кабельных линий Западного РЭС ПО УГЭС и изучены особенности КЛ, проложенных в зоне обслуживания данного района. Рассмотрены причины повреждения КЛ за 2016 г. как с СПЭ, так и с бумажно-масляной изоляцией.

Для определения корреляционной зависимости возможных причин выхода из строя КЛ вследствие старения была проведена диагностика кабельных линий с помощью лаборатории фирмы SebaKMT и прибора OWTS методом измерения частичных разрядов осциллирующим напряжением.

Установлено, что методика OWTS-диагностики позволяет локализовать место развития ЧР по трассе КЛ, однако нормативная база определения технического состояния КЛ по уровню максимального кажущегося заряда отсутствует. Таким образом, эксплуатирующие организации самостоятельно делают выводы о пригодности к эксплуатации КЛ с изоляцией из СПЭ по ненормированным уровням ЧР, опираясь на рекомендации заводов-изготовителей.

В связи с этим, предложен алгоритм принятия решений по техническому обслуживанию КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена, основанный на методе измерения частичных разрядов для сокращения доли разрушающего воздействия на кабельные линии, проложенные в агрессивной среде.

Заключение

1)В выпускной квалификационной работе произведено исследование особенностей изоляции из сшитого полиэтилена, изучены механизмы снижения электрической прочности полимерной изоляции в процессе эксплуатации.

2)Произведен анализ недеструктивных методов диагностического исследования кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена. Установлено, что для обеспечения нормативного срока службы необходимо учитывать особенности КЛ данного типа и применять методы щадящего испытания и диагностики.

3)Доказана необходимость создания базы протоколов измерения частичных разрядов для отслеживания изменений, сопровождающихся возникновением ЧР в динамике, даны рекомендации по осуществлению нормативного регулирования области диагностирования КЛ по частичным разрядам.

4)На основании проведенных измерений частичных разрядов составлен алгоритм оценки состояния изоляции как альтернативы существующей системе планово-профилактических испытаний для перехода к техническому обслуживанию и ремонту силовых КЛ по их фактическому техническому состоянию.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок ПУЭ (7-ое издание) - Утверждены Министерством энергетики Российской Федерации (Приказ от 08.07.2002 г. № 204)

2. ГОСТ Р 55191-2012 (МЭК 60270:2000) Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов: национальный стандарт Российской Федерации утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2012 г. N 1183-ст

3. ГОСТ Р 55025-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 до 35 кВ включительно. Общие технические условия»: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. N 486

4. РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» : Утв. Департаментом науки и техники РАО «ЕЭС России» 08.05.97; Разраб. АО «Фирма ОРГРЭС», АО ВНИИЭ, АО «Уралтехэнерго»: 6-е изд., с изменениями и дополнениями по состоянию на 01.10.2006. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2006. - 255 с.

5. Объем и нормы испытаний электрооборудования / Под общей ре­ дакцией Алексеева Б.А., Когана Ф.Л., Мамиконянца Л.Г. - 6-е изд., с изм. и до­ лю - М.: НЦ ЭНАС, 2002. - 256 с.

6. ГОСТ 20074-83. Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 24

7. Вдовико В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. - Новосибирск: Наука, 2007. - 155 с.

8. Коржов А.В Влияние электрического и магнитного полей на интенсивность частичных разрядов в изоляции // Кабели и Провода. М., 2012. № 1(332). С. 16-21

9. Коржов А.В, Сидоров А.И. Методы оценки состояния электрических сетей. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009.

10. Максудов Д.В., Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х. Неоднородный диэлектрик в электрическом поле // Проблемы энергетики. - 2001. - №3 - 4 .

11. Максудов Д.В., Федосов Е.М. Методы селекции сигналов частичных разрядов в изоляции силовых трансформаторов // Вестник УГАТУ, 2009.

12. Федосов Е.М. Методы диагностики состояния изоляции по характеристикам частичных разрядов // Электромеханика, электротехнические ком­ плексы и системы: Межвуз. научный сб. - Уфа: УГАТУ, 2008 - С.203-207.

13. IEC 60502-2:2005 "Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages from 1 kV up to 30 kV - Part 2: Cables for rated voltages from 6 kV up to 30 kV.

14. IEC 60270.Partial discharge measurements. - International standart. - 3-rd edition. - 2000-12. - 91P.

15. IEEE Std. 400TM-2001 Guide for Field Testing and Evaluation of the Insulation of Shielded Power Cable Systems (Руководство по полевым испытаниям и оценке состояния изоляции экранированных силовых кабельных систем)

16. DIN VDE 0276-620. Power cables - Distribution cables with extruded insulation for rated voltages from 3.6/6 (7.2) kV up to and including 20.8/36 (42) kV; German version HD 620 S2:2010, parts 0, 1 and 10-C

17. Kranz Hans-Gerd. Diagnosis of partial discharge signals using neural networks and minimum distance classification // IEEE Trans Elec. Insul. -1993. 28,N 6 . - С 1016-1024.

18. Moh S.C. Very low Frequency Testing - Its Effectiveness in Detecting Hidden Defects in Cables - CIRED, Barcelona, 2003.

19. Rorkowska В., Wlodek R. Pulse height analysis of partial discharges in air // IEEE Trans Elec. Insul.. -1993. 28, N6. - С 932 - 940.

20. Tandela R., Mirelli G. PD recognition by means of neural network. - Proc. 9th ISH, Graz. -1995

Размещено на Allbest.ru