Pokročilé testování a diagnostika kabelů v akci: hodnocení stavu kabelů opotřebovaných provozem

Účinná údržba silových kabelů je nezbytná pro minimalizaci poruch, prodloužení životnosti zařízení a zajištění spolehlivosti sítě. V našem posledním blogu seriálu Testování a diagnostika kabelů VN jsme zdůraznili, že využití kompletního rozsahu budicích napětí poskytuje při testování a diagnostice významnou výhodu. Tento blog představuje případovou studii z reálného prostředí, ve které bylo provedeno posouzení stavu vysokonapěťového kabelu opotřebovaného provozem s využitím těchto metod.

Přivedením budicího DAC, VLF CR/Slope a 0,1Hz VLF Sinus napětí technici vyhodnotili integritu izolace a lokalizovali kritickou závadu. Zjištění poukazují na klíčové rozdíly v citlivosti detekce mezi jednotlivými metodami testování a zdůrazňují význam výběru správného diagnostického přístupu pro zachování spolehlivosti kabelového systému.

Diagnostika tangens delta a částečných výbojů se 3 budicími napětími

V rámci strategie údržby této společnosti bylo provedeno posouzení stavu silového kabelu opotřebovaného provozem. Jednalo se o kabel XLPE 12/20 kV, instalovaný v roce 2007, o celkové délce 995 metrů. Přesný počet a umístění spojek nebyl znám. Jako zdroj zkušebního napětí byla použita verze TDM4540 namontovaná v kabelovém měřicím voze a vybavená interním vazebním členem částečných výbojů.

Součástí hodnocení bylo měření dielektrických ztrát (tangens delta) pro vyhodnocení celkového stavu izolace a zjištění případné degradace. Byly také provedeny zkoušky částečných výbojů s využitím celého rozsahu budicích napětí – DAC, VLF CR/Slope a 0,1Hz VLF Sinus – pro zjištění poruch izolace za různých zátěžových podmínek.

Tyto diagnostické zkoušky poskytují důležité informace o stárnutí kabelu a potenciálních rizicích vzniku poruch. Data podporují informované plánování údržby, pomáhají prodlužovat životnost zařízení, minimalizovat prostoje a zajišťovat spolehlivost systému.

Měření dielektrických ztrát

Měření dielektrických ztrát odhalilo zvýšené ztráty ve všech fázích, přičemž výsledky byly podle přílohy IEEE 400.2-2014 považovány za kritické, což naznačuje potřebu dalšího zkoumání. Zejména fáze L2 vykazovala výrazně vyšší ztráty než ostatní dvě fáze, což může ukazovat na lokální problém, například poruchu ve spojce nebo v koncovce kabelu.

Vzhledem k tomu, že měření dielektrických ztrát poskytuje pouze globální posouzení stavu kabelu

nemůže přesně lokalizovat problém. Pro přesné určení závady se doporučuje provést měření částečných výbojů a napěťovou zkoušku. Je třeba poznamenat,

že napěťová zkouška odhalí problém pouze tehdy, pokud je porucha natolik závažná, že při testování způsobí okamžité selhání.

Měření částečných výbojů

Distribuční společnost se rozhodla provést měření částečných výbojů na kabelu s využitím tří budicích napětí, aby plně využila možnosti svého přístroje TDM. V sérii grafů 1 jsou znázorněna mapování částečných výbojů při budicím napětí DAC, VLF CR/Slope a 0,1Hz VLF Sinus. Jak napětí DAC, tak i napětí VLF CR/Slope identifikovaly závadu ve fázi L2 ve vzdálenosti přibližně 280 m, která se shoduje s dříve pozorovanou anomálií z měření dielektrických ztrát, což pravděpodobně naznačuje problém ve spojce.

Zajímavé je, že toto slabé místo nebylo detekováno při použití budicího napětí 0,1Hz VLF Sinus, což poukazuje na rozdíly v citlivosti jednotlivých zkušebních metod.

V sérii grafů 2 jsou zobrazena mapování částečných výbojů při zkušebním napětí 1,7násobku jmenovitého napětí Uo, což je standardní maximální zkušební napětí pro měření částečných výbojů na vysokonapěťových kabelech. Podle očekávání se koncentrace a intenzita částečných výbojů v lokalizovaném slabém místě (~280 m) zvýšila při napětí DAC a VLF CR/Slope ve srovnání s měřením při jmenovitém napětí.

Nicméně i při 1,7Uo zůstává slabé místo zjištěné pomocí měření při napětí DAC a VLF CR/Slope nedetekováno pomocí napětí 0,1Hz VLF Sinus, což poukazuje na významný rozdíl v detekčních schopnostech mezi zkušebními metodami.

Na základě výsledků měření dielektrických ztrát a částečných výbojů se společnost rozhodla řešit slabé místo nacházející se přibližně ve vzdálenosti 280 m, které bylo identifikováno jako vadná spojka. Po vyjmutí a rozebrání spojky byly zjištěny problémy související se zpracováním při montáži, konkrétně nedostatečné použití montážní pasty a tmelové pásky k vyplnění dutin, jak je vidět na obrázcích.

Po výměně spojky bylo provedeno kontrolní měření částečných výbojů, které potvrdilo, že lokální slabé místo bylo úspěšně odstraněno a kabel je nyní v optimálním stavu.

Závěr

Tato případová studie poukazuje na účinnost kombinace měření dielektrických ztrát a částečných výbojů pro identifikaci a lokalizaci kritických problémů s kabely, jako je například vadná spojka zjištěná v tomto případě. Díky využití napětí DAC a VLF CR/Slope lokalizovalo měření částečných výbojů úspěšně slabé místo vykazující aktivitu částečných výbojů již při jmenovitém napětí Uo, což vedlo k proaktivnímu rozhodnutí vyměnit spojku dříve, než dojde k poruše.

Rozhodující je, že budicí napětí 0,1Hz VLF Sinus tuto kritickou vadu nezjistilo, což ukazuje, že spoléhání se na tuto metodu má určitá omezení. Tento případ podtrhuje důležitost výběru správných diagnostických nástrojů pro zajištění přesné detekce závad a zachování integrity kabelových systémů.

V dalším blogu z našeho seriálu Testování a diagnostika kabelů VN se budeme zabývat další případovou studií, která ukazuje, jak řešení společnosti Megger s využitím celého rozsahu budicích napětí účinně identifikovalo dříve přehlíženou závadu – a nakonec zabránilo závažnému selhání..