Zaawansowane pomiary i diagnostyka kabli w działaniu: ocena stanu starszych kabli

Skuteczna konserwacja kabli zasilających ma kluczowe znaczenie dla minimalizacji awarii, wydłużenia okresu eksploatacji aktywów i zapewnienia niezawodności sieci. W ostatnim artykule blogowym z serii Pomiary i diagnostyka kabli średniego napięcia podkreśliliśmy, w jaki sposób wykorzystanie pełnego zakresu napięć wzbudzenia zapewnia znaczącą przewagę w pomiarach i diagnostyce. W tym artykule blogowym przedstawiono rzeczywiste studium przypadku, w którym wykorzystano te metody do oceny stanu starszego kabla średniego napięcia.

Stosując napięcie DAC, VLF CR / technologię nachylenia oraz sinusoidalne napięcia wzbudzenia VLF 0,1 Hz, technicy ocenili integralność izolacji i zlokalizowali krytyczną usterkę. Wyniki wskazują na najważniejsze różnice w czułości wykrywania pomiędzy poszczególnymi metodami pomiarowymi oraz podkreślają znaczenie wyboru właściwego podejścia diagnostycznego w celu utrzymania niezawodności instalacji kablowej.

Tan delta i diagnostyka wyładowań niezupełnych przy 3 napięciach wzbudzenia

W ramach strategii konserwacji przedsiębiorstwa przeprowadzono ocenę stanu starszego kabla energetycznego. Badany kabel to kabel XLPE 12/20 kV, zainstalowany w 2007 roku, o łącznej długości 995 metrów. Dokładna liczba i pozycje złączy były nieznane. W ramach oceny jako źródło napięcia pomiarowego wykorzystano montowaną w furgonie wersję TDM4540 wyposażoną w wewnętrzny sprzęgacz do pomiarów wyładowań WNZ.

Ocena obejmowała pomiar strat dielektrycznych (tan delta) w celu oceny stanu izolacji i wykrycia potencjalnego pogorszenia jej jakości. Wykonano również pomiary wyładowań niezupełnych (WNZ), wykorzystując pełen zakres napięć wzbudzenia — DAC, VLF CR / technologię nachylenia i napięcie sinusoidalne VLF 0,1 Hz — w celu zidentyfikowania usterek izolacji w różnych warunkach naprężenia.

Te badania diagnostyczne dostarczają krytycznych informacji na temat starzenia się kabla i potencjalnych zagrożeń wystąpienia awarii. Uzyskane dane pozwalają świadomie planować konserwację, co pomaga wydłużyć okres eksploatacji aktywów, zminimalizować przestoje i zapewnić niezawodność systemu.

Pomiar strat dielektrycznych

Pomiar strat dielektrycznych wykazał zwiększone straty we wszystkich fazach, a wyniki uznano za krytyczne zgodnie z załącznikiem I do normy IEEE 400.2-2014, wskazując na potrzebę dalszych badań. Faza L2 wykazała znacznie większe straty w porównaniu z pozostałymi dwiema fazami, co sugeruje problem miejscowy, taki jak usterka złącza lub zakończenia.

W związku z tym, że pomiar strat dielektrycznych zapewnia jedynie globalną ocenę

stanu kabla, nie pozwala on precyzyjnie zlokalizować problemu. W celu zlokalizowania problemu zaleca się wykonanie pomiaru wyładowań niezupełnych (WNZ) lub próby wytrzymałości. Należy zauważyć, że

próba wytrzymałości pozwala zlokalizować problem tylko wtedy, gdy usterka jest wystarczająco poważna, aby spowodować natychmiastową awarię podczas badania.

Pomiar wyładowań niezupełnych

Przedsiębiorstwo użyteczności publicznej zdecydowało się na przeprowadzenie pomiaru wyładowań niezupełnych na kablu przy trzech napięciach wzbudzenia, aby w pełni wykorzystać możliwości swojego przyrządu TDM. Na serii wykresów 1 przedstawiono mapowania wyładowań niezupełnych przy napięciu nominalnym Uo dla następującego zakresu napięć wzbudzenia: DAC, VLF CR / technologii nachylenia i napięcia sinusoidalnego VLF 0,1 Hz. Napięcie DAC i VLF CR / technologia nachylenia pozwoliły zidentyfikować usterkę w fazie L2 około 280 m, co pokrywa się z wcześniej zaobserwowaną anomalią z pomiaru strat dielektrycznych, wskazując na prawdopodobny problem w złączu.

Co ciekawe, ten słaby punkt nie został wykryty przy użyciu sinusoidalnego napięcia wzbudzenia VLF 0,1 Hz, co podkreśla różnice w czułości pomiędzy poszczególnymi metodami pomiaru.

Na serii wykresów 2 przedstawiono mapowania wyładowań niezupełnych przy napięciu probierczym o 1,7 raza wyższym niż napięcie nominalne Uo — standardowe maksymalne napięcie probiercze dla pomiarów wyładowań niezupełnych na kablach średniego napięcia. Zgodnie z oczekiwaniami nagromadzenie i intensywność wyładowań niezupełnych w zlokalizowanym słabym punkcie (~280 m) w porównaniu z pomiarami przy napięciu nominalnym wzrastały zarówno przy napięciu DAC, jak i VLF CR / technologii nachylenia.

Jednak nawet przy 1,7 U0 słaby punkt zidentyfikowany zarówno z wykorzystaniem napięcia DAC, jak i VLF CR / technologii nachylenia pozostał niewykryty przy zastosowaniu napięcia sinusoidalnego VLF 0,1 Hz, co podkreśla znaczną różnicę w możliwościach wykrywania pomiędzy poszczególnymi metodami pomiaru.

Po przeprowadzeniu pomiarów strat dielektrycznych i wyładowań niezupełnych przedsiębiorstwo użyteczności publicznej podjęło decyzję o zajęciu się słabym punktem znajdującym się około 280 m, który został zidentyfikowany jako wadliwe złącze. Po rozcięciu wykryto problemy związane z jakością wykonania, w szczególności z użyciem niewystarczającej ilości pasty montażowej i taśmy uszczelniającej do wypełnienia ubytków, jak pokazano na ilustracjach.

Po wymianie złącza przeprowadzono dodatkowy pomiar wyładowań niezupełnych, potwierdzając, że słaby punkt został pomyślnie wyeliminowany, a stan kabla jest optymalny.

Wnioski

Niniejsze studium przypadku potwierdza skuteczność łączenia pomiarów strat dielektrycznych i wyładowań WNZ w celu identyfikacji i lokalizacji krytycznych problemów z kablami, takich jak wykryta w tym przypadku usterka złącza. Dzięki wykorzystaniu napięcia DAC i VLF CR / technologii nachylenia pomiar wyładowań niezupełnych pozwolił skutecznie zlokalizować słaby punkt, pokazując aktywność wyładowań niezupełnych już przy napięciu nominalnym Uo, co doprowadziło do podjęcia proaktywnej decyzji o wymianie złącza jeszcze przed wystąpieniem awarii.

Co najważniejsze, sinusoidalne napięcie wzbudzenia VLF 0,1 Hz nie umożliwiło wykrycia opisywanej krytycznej usterki, co wskazuje na ograniczenia związane z tą metodą. Przypadek ten podkreśla znaczenie wyboru odpowiednich narzędzi diagnostycznych w celu zapewnienia dokładnego wykrywania usterek i zachowania integralności instalacji kablowych.

W kolejnym artykule blogowym z naszej serii Pomiary i diagnostyka kabli średniego napięcia omówimy kolejne studium przypadku pokazujące, w jaki sposób rozwiązania Megger wykorzystujące pełen zakres napięć wzbudzenia pozwoliły skutecznie zidentyfikować wcześniej przeoczoną usterkę — ostatecznie zapobiegając poważnej awarii.