Обзор современного состояния технологий измерения ЧР в высоковольтной кабельной арматуре на переменном токе

Page 1

Page 2

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

иловые высоковольтные (ВВ) кабельные
линии (КЛ) и кабельная арматура (КА) пред-
ставляют жизненно важные элементы сети,
поэтому от них требуется надёжная работа

даже после окончания заявленного срока жизни, т.к.
выходы из строя КЛ и КА автоматически приводят к
большим эксплуатационным затратам. Для изучения
состояния ВВ КА всё чаще применяется диагности-
ка с помощью измерений частичных разрядов (ЧР).
В данной статье будут рассмотрены фундаменталь-
ные основы ЧР и их измерения для ВВ КА на пере-
менном токе. Освещены различные методики изме-
рений ЧР, их объяснение и сравнение. В заключение
будут приведены результаты измерений типовых ЧР
и их влияние на работоспособность ВВ КА.

ВВЕДЕНИЕ

Ожидаемый срок службы ВВ КА должен быть та-

ким же, как и у применяемого электрооборудования,
то есть по крайней мере не ниже 35 лет. Многие фак-

торы влияют на срок службы КА [1, 2]. И как след-
ствие, в последнее время оценка качества ВВ КА
становится наиболее актуальным вопросом. Одним
из основных методов оценки качества КА является
измерение ЧР. В данной статье показаны основы и
текущее состояние технологий измерения ЧР для ВВ
КА на переменном токе. Фокус будет сделан на КА
для КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ).

ЧТО ТАКОЕ ЧР

ЧР — это разряды в изоляционной системе, ко-

торые происходят без контакта с электродами (ВВ
и заземлённым). Соответственно ЧР разрушают ма-
териал изоляции локально и уменьшают срок жизни
КА в целом [3, 4]. В отличие от бумажно-масляной
изоляции, которая обладает определённой стой-
костью к ЧР, изоляционные материалы с твёрдой
структурой, такие, как СПЭ, этилен-пропиленовая
резина (ЭПР), силиконовая резина (СР) и т.д., со-
всем не допускают ЧР.

Обзор cовременного
состояния технологий
измерения ЧР в
высоковольтной кабельной
арматуре на переменном токе

Александр АЙГНЕР, к.т.н.,

Tyco Electronics Raychem GmbH,

Оттобрунн, Германия

Игорь МАРКЕЛОВ,

«Тайко Электроникс РУС»,

Москва

Page 3

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

Одним из необходимых условий для возникнове-

ния ЧР (кроме образования лавинообразного пото-
ка свободных электронов) является электрическое
поле внутри или снаружи КА. Обычно в КА напря-
жённость электрического поля (НЭП) ниже уровня
критической величины (как результат примене-
ния соответстующих систем выравнивания НЭП
(ВНЭП) [5]. Для того чтобы зажечь и затем про-
должить процесс разряда, необходимо превысить
уровень пробоя соответствующего изоляционного
материала. Уровни пробоев изоляционных матери-
алов (на частоте 50 Гц), наиболее часто применяе-
мых в КА, приведены ниже [6], кВ/мм:

• воздух

2,7;

• силиконовое масло

12;

• СПЭ

18;

• ЭПР

12;

• СР

15;

• элегаз

8,9;

• эпоксидная смола

50.

Здесь нужно принимать во внимание то, что ука-

занные величины применимы для длительной ра-
боты, а не для кратковременных воздействий или
импульсов. В качестве примера приведём рис. 1,
который показывает изоляционный материал с воз-
душным включением (возможно, как результат не-
качественного изготовления). Электрическая схема
замещения будет включать ёмкость С3, представля-
ющую весь изоляционный материал, ёмкость С2 —
материал выше и ниже пустоты и ёмкость С1 — соб-
ственно пустота. Напряжение сети U

подаётся на

весь материал. Следовательно, в случае изоляции
без пустот всё напряжение распределяется на ём-
кости С3. Когда же есть воздушое включение, на-
пряжение будет перераспределяться между С2 и С1.
В этом случае очень сложно предположить, как бу-
дет перераспределяться напряжение, так как в це-
лом не определены многие параметры этого вклю-
чения: размер, свойства материала, расположение
и соответственно ёмкость [7, 8].

При превышении падения напряжения в воз-

душном включении U

(t) уровня пробоя U

и нали-

чия свободных электронов в воздушном включе-
нии начинается разряд в течение наносекунд. Как
следствие — напряжение разряда U

(t) принимает

пилообразную форму и инициирует ток I

(t) в схе-

ме замещения. Этот процесс реверсивный. Для
определения ЧР ток I

(t) измеряется в отношении к

(t). Анализируя расположение, амплитуду, время

и форму кривой тока, возможно сделать заключе-
ние о характере повреждения, которое вызывается
ЧР. Это даёт возможность оценить, с некоторыми
ограничениями, состояние существующей изоляции
(рис. 2).

Как можно увидеть на рис. 1, устройство для из-

мерения ЧР имеет доступ только к внешним точкам

подключения. Внутренняя ёмкость С3 изоляцион-
ной системы известна, а других внутренних ёмко-
стей нет. Следовательно, ток в точке подключения
является результирующим и почти соответствует в
каком-то отношении реальному току в повреждён-
ном участке внутри изоляционной системы. Поэто-
му измерение ЧР всегда опосредовано, и оно не
измеряет ток в повреждённом участке напрямую, а
значит, результат измерения разрядов в пК не яв-
ляется прямым измерением носителя разряда и не
предполагает простого (хорошего/плохого) заклю-
чения о нём.

Рис. 1. Схема замещения, представляющая

воздушное включение в изоляции

Рис. 2. Распределение напряжения и тока в схеме

замещения

(t)

, I

-U

(t)

Page 4

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

ИЗМЕРЕНИЕ ЧР НА РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ

Измерение ЧР аналогично для всех напряжений

различных форм и частот. В настоящее время кро-
ме измерений на промышленной частоте 50 Гц [9]
применяются и другие частоты [10, 11, 12]. В зависи-
мости от применяемой частоты методики измерения
ЧР можно разделить на несколько групп [13]: 50 Гц;
0,1 Гц; система OWST; постоянный ток (ПТ).

Для всех этих методик важно, чтобы реактивная

мощность, которая необходима для того, чтобы за-
рядить силовой кабель, была максимально снижена
и позволяла тем самым производить измерения на
рабочей площадке [14, 15, 16].

Tабл . 1. Сравнение различных методик для

измерения ЧР на КЛ и КА [17]

20—300 Гц 0,1 Гц OWST

ПТ

ВВ лабораторные
испытания

Рабочие испытания

Результаты ЧР

Влияние на ВНЭП

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

НА ЧАСТОТЕ 50 ГЦ

В настоящее время измерения ЧР на частоте 50

Гц наиболее распространены. Причина в том, что по
этой методике нет разницы между испытательным
напряжением и рабочим действующим напряжени-
ем и, следовательно, физические эффекты получа-
ются одними и теми же. Но для силовых ВВ КЛ и КА
эта методика имеет недостатки, т.к. требует боль-
шой мощности питания из-за высокой ёмкости КЛ.
Только при испытаниях в стационарной лаборатории
этот вопрос может быть решён. При испытаниях КЛ
большой длины, например, приёмо-сдаточные ис-
пытания в полевых условиях, эта методика ограни-
чивается определённой длиной КЛ и всегда требует
большегрузных автомобилей для перевозки испыта-
тельного оборудования, включая ВВ трансформато-
ры.

Рис. 3 показывает простую установку, которая

включает только трансформатор, делитель напря-
жения сигнала ЧР и объект испытания.

МЕТОДИКА РЕЗОНАНСНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

НА ЧАСТОТАХ 20—300 ГЦ

При измерении с резонансной испытательной си-

стемой физические эффекты разряда схожи с про-
должительными испытаниями на частоте 50 Гц, так
как частота находится в этом же диапазоне (рис. 4).
В настоящее время в соответствии со стандартом
допускается диапазон от 20 до 300 Гц. Основное от-
личие этой методики — в получении напряжения.
В этом случае частота 50 Гц не напрямую идёт с
трансформатора, а генерируется контуром индук-
тивности и ёмкости (см. уравнение 1):

(1).

Ёмкость С представлена ёмкостью КА совмест-

но с КЛ, в то время как индуктивность должна быть
обеспечена схемой дополнительно. Благодаря низ-
кому потреблению по этой методике размер реакто-

Табл. 1 показывает обзор ме-

тодик, использующих различные
типы напряжения для измерения
ЧР в КЛ и КА. Измерения на сину-
соидальном напряжении частотой
50 Гц применялись в качестве от-
правной точки. Измерения ЧР на
постоянном токе имеют серьёзные
технические недостатки по срав-
нению с другими методами и не
должны применяться для оценки
работы изоляции из СПЭ для ВВ
КА, поэтому и не будут рассматри-
ваться (и сравниваться в табл. 1)
в данной статье.

Рис. 3. Установка измерений ЧР на частоте 50 Гц

ЧР

Рис. 4. Испытательная установка для измерения ЧР на базе

резонансного метода

ЧР

Page 5

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

ра намного меньше по сравнению со
стандартным силовым трансформато-
ром частотой 50 Гц. Более того, индук-
тивность может быть подстроена под
различные ёмкости, а значит, под раз-
личные длины КЛ. Однако эта методи-
ка не позволяет испытывать ВВ КА без
какой-либо длины кабеля. В качестве
альтернативы трансформатор малой
мощности, который создаёт индуктив-
ность, может запитываться от регули-
руемого источника питания.

ИЗМЕРЕНИЯ

НА ЧАСТОТЕ 0,1 ГЦ (VLF)

Для измерения ЧР на частоте 0,1

Гц применяются две стандартные
формы напряжения: синусоидальная
и прямоугольная. Благодаря низкой
частоте зарядный ток для испытания
образца снижается и соответственно
мощность испытательной установки
также уменьшается, а значит, и её
стоимость по сравнению со стандарт-
ным оборудованием уменьшается
(рис. 5).

В сравнении с частотой 50 Гц по-

вторение ЧР на частоте 0,1 Гц меньше,
так как меньше переходов напряжения
через 0 [18]. Следовательно, этот па-
раметр нельзя сравнивать с аналогич-
ным при испытаниях на стандартной
частоте. Более того, особое внимание нужно уделять
ВВ КА с системой ВНЭП, основанной на материалах
с нелинейными характеристиками, в отличие от гео-
метрической системы ВНЭП. Указанные материалы
будут работать по-другому на пониженной частоте.
Поэтому результаты испытаний могут быть неудо-
влетворительными, а КА на самом деле работоспо-
собна.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ЧР

СИСТЕМОЙ OWTS

Система OWTS (Oscilating Wave Test System)

основана на комбинации ВВ выключателя с резо-
нансной цепочкой (индуктивность и ёмкость) [19].
В этом случае силовой кабель заряжается постоян-
ным напряжением и постепенно разряжается. Бла-
годаря индуктивному и ёмкостному элементам, ко-
торыми являются КЛ и сама КА, в цепи появляется
затухающее резонансное напряжение (рис. 6). Эта
методика применялась ранее для среднего класса
напряжения, а теперь она всё больше и больше рас-
пространяется на высоком напряжении [20].

С технической точки зрения эта методика имеет

преимущество в том, что изначально она питается

постоянным током, который затем трансформиру-
ется в переменный и прикладывается к КА только
на короткий промежуток времени. Соответственно
нет необходимости заряжать большую ёмкость на
длительное время, и поэтому размер и выходная
мощность снижены. В дополнение к этому период
осциллирующего напряжения длится всего сотни
миллисекунд и ограничивает стресс на кабель и ка-
бельную арматуру.

ИЗМЕРЕНИЕ ТИПОВЫХ ЧР

НА ВВ КА

В этой главе показаны различные теоретические

результаты измерений ЧР [21, 22]. Более того, тео-
ретические дефекты привязаны к результатам, ко-
торые могут быть найдены в рабочих условиях на
базе ВВ концевой муфты наружной установки. Но
в общем, эти результаты также распространяются
и на другую КА, например, соединительные муф-
ты, штекерные муфты и т.д. Результаты показаны
для методики стандартного напряжения часто-
той 50 Гц, но они с некоторыми поправками могут
быть распространены на измерения ЧР и на других
частотах [23].

Рис. 5. Испытательная установка для измерения ЧР

на частоте 0,1 Гц

Рис. 6. Установка для измерений ЧР системой OWTS

Page 6

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

КОРОНА

ЧР, которые вызваны наружными разрядами

(например, острые кромки на ВВ электроде в воз-
духе), могут быть идентифицированы очень точ-
но потому, что имеют характерную особенность.
Благодаря тому факту, что разряды происходят в
воздухе, не остаётся никаких носителей заряда в
месте разряда, которые вызывали бы смещение
этого разрядного тока относительно напряжения.
Следовательно, разряды появляются всегда в зоне
максимума амплитуды приложенного напряжения,
и для этого типа ЧР напряжения зажигания и га-

шения имеют одно и то же значение. С увеличением
напряжения ширина зоны разряда увеличивается.

В случае ЧР на ВВ потенциале (например, на

жиле, коронном кольце и т.п.) разряд появляетя в
отрицательной полуволне (рис. 7). Для коронного
разряда на заземлённом потенциале зона разряда
перемещается в положительную полуволну. Когда
испытательное напряжение увеличивается и дости-
гает определённого уровня, положительные разряды
на фазе 90° становятся доминирующими вследствие
того, что носители положительных зарядов прева-
лируют и покрывают отрицательные заряды с ма-
лой амплитудой. Уровень коронных разрядов много
выше уровней разрядов других типов дефектов КА.

Рис. 8 показывает область, в которой случаются

коронные разряды. Для концевых муфт этим ме-
стом обычно является точка подключения к шлейфу
воздушной ЛЭП. Например, плохо установленные
коронные кольца, проводники слишком маленького
диаметра или аппаратные зажимы с неподходящи-
ми болтами могут привести к такому виду разрядов.
Такие неисправности могут быть легко устранены.
К тому же этот тип разряда не влияет на срок жиз-
ни ВВ КА. Для штекерных и соединительных муфт
коронные разряды не актуальны из-за отсутствия
внешней воздушной изоляции.

ВОЗДУШНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ

Типовой график для ЧР в воздушном промежутке

располагается в положительной и отрицательной по-
луволнах. Амплитуды разрядов в полуволнах отли-

Рис. 7 . Образец типового графика коронного

разряда

Рис. 8. Типичное место коронных разрядов на

ВВ концевой муфте наружной установки

Место
подключения

, I

Рис. 9. Образец типового графика ЧР

в воздушном включении

, I

Page 7

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

чаются друг от друга примерно в 3 раза. Более того,
высота амплитуды в одной полуволне не на одном
уровне. Разряд происходит не на пике, а в зоне на-
растания полуволны (рис. 9) [24].

Напряжение зажигания и гашения ЧР отличает-

ся из-за наличия носителей зарядов в воздушном
включении. В этом случае напряжение гашения
ниже напряжения зажигания. При увеличении на-
пряжения амплитуда ЧР остаётся неизменной, ча-
стота разрядов увеличивается. Со време-
нем график этого типового разряда может
меняться, т.к. могут меняться свойства
воздушного включения (например, вну-
тренняя поверхность может стать прово-
дящей, увеличится внутреннее давление
и т.д.). Обычно такие разряды начинаются
уже на уровне пК и критичны для работы и
показателей КА.

Типичными примерами ЧР в воздушных

включениях (рис. 10) являются пустоты в
элементах ВНЭП, примеси в изоляции кабе-
ля или некачественный монтаж. Очень часто
такого рода включения создаются во время
монтажа ВВ КА. Например, некачественная
шлифовка поверхности изоляции (оставши-
еся неровности или надрезы) может позже
привести к образованию воздушных вклю-
чений на недостаточно покрытой силиконо-
вой смазкой поверхности.

Другой типичной

причиной для ЧР в пустотах является чрез-
мерная смазка. Во время установки стресс-
конуса слой смазки может содержать воз-
душные пузыри или загрязнения, которые
выявляются во время измерений ЧР.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ РАЗРЯДЫ

Поверхностные разряды обычно относятся к

участкам, в которых НЭП направлена касательно
(тангенциально) к изоляции (устройство Тэплера).
Напряжение зажигания соотносится к падению на-
пряжения вдоль этого участка (подобно внутреннему
разряду в пустотах). Но так как разряд распростра-
няется по поверхности, картина меняется, как пока-
зано на рис. 11. Это относится к переходу процесса
разряда к стримерному разряду вдоль поверхности.
Плотность тока стримерных разрядов — в преде-
лах 10

А/см

, и соответственно они имеют намного

выше амплитуду в сравнении с другими видами ЧР.
Поэтому поверхностные разряды находятся по край-
ней мере на уровне от 100 до 1000 пК. Из-за того,
что разряды могут охватывать большие расстоя-
ния, они почти всегда критичны для изоляционной
системы. Более того, на фазовой диаграмме может
быть определено место поверхностных ЧР: в случае,
если место ЧР находится в области ВВ электрода, то
б льшая амплитуда у ЧР — в негативной полу-
волне.

Напряжение зажигания и гашения различно, так

как носители заряда, которые существуют на по-
верхности, меняют электрическое поле локально и
снижают этот уровень. Разряды всегда появляются
после пересечения нуля потому, что эта перемена
напряжения вызывает рост электрического поля, ко-
торое вызывает ЧР.

Типичные ЧР по поверхности в ВВ КА появляются

в полостях жильной изоляции (рис. 12). Если эта по-

Рис. 10. Типичные места для ЧР в воздушных

включениях на ВВ концевой муфте наружной

установки

Некачественная
изоляция кабеля

Некачественная

подготовка кабеля

Некачественная

смазка

Некачественный
конус ВНЭП

Рис. 11. Образец типового графика ЧР по поверхности

, I

Page 8

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

верхность загрязняется и ухудшаются свойства изо-
ляции, то появляются ЧР по поверхности. Обычно
это случается в области стресс-конуса из-за самого
высокого перепада НЭП. Другой типовой случай для
возникновения ЧР по поверхности — влага внутри
концевой муфты. В случае большого количества
воздуха, насыщенного влагой, в изоляторе после его
конденсации могут образоваться ЧР внутри муфты.

Другим дефектом, который может быть виден как

ЧР по поверхности, являются протяжённые пустоты
между слоями изоляции, такие, как деламинация.
Характерный пример этому — неправильная подго-
товка кабеля (полировка в месте перехода изоляции
в полупроводящий экранный слой). Если установить
на это место стресс-конус, то образуется большая
пустота, которая и послужит источником ЧР по по-
верхности. Аналогичные дефекты могут появляться
в соединительных и штекерных муфтах, так как они
имеют схожую конструкцию.

ПЛОХОЙ КОНТАКТ

Контактные разряды появляются, когда два про-

водящих материала неправильно соединены друг с

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

Рис. 12. Типичные места для ЧР по поверхности

ВВ концевой муфты наружной установки

Некачественная
подготовка кабеля

Грязная внешняя

поверхность

изолятора

Отсутствие

контакта

заземления

Влажность внутри
муфты

Плохой контакт

Рис. 14. Типичные места для ЧР при плохом кон-

такте на ВВ концевой муфте наружной установки

другом. В случае, когда прикладывается напряжение
к плохому контакту, получается падение напряже-
ния. Однажды это падение напряжения и электриче-
ское поле станут слишком большими и начнутся ЧР.
Этот процесс будет повторяться при смене напряже-
ния на плохом контакте. Таким образом, фазовый
график будет очень симметричным вокруг области
пересечения 0 (рис. 13).

Амплитуда такого типа ЧР достаточно высока

по сравнению с другими дефектами и находится
на уровне 1000 пК. С увеличением напряжения ам-
плитуда ЧР не увеличивается, а растёт ширина об-
ласти вокруг 0. Разряды появляются аналогично в
положительной и отрицательной полуволнах, и так-
же симметричны. Напряжение зажигания и гашения
одинаково, так как оно не зависит от свободных но-
сителей зарядов, которые могут испортить локально
электрическое поле.

Очевидные места для таких дефектов — в зоне

контактов ВВ КА (рис. 14). Например, плохая опрес-
совка наконечника (неправильная матрица/голов-
ка) влечёт за собой плохой контакт между жилой
кабеля и наконечником, что может выразиться в

типовом ЧР при плохом контакте. Такого рода
ЧР не влияют на уменьшение срока жизни кабе-
ля, так как они происходят не в изоляции. Дру-
гой типичный пример — чрезмерное применение
силиконовой смазки во время установки стресс-
конуса. В результате может образоваться изоля-
ционный слой между экраном кабеля и дефлек-
тором стресс-конуса.

ПЛАВАЮЩИЕ ЧАСТИЦЫ В ИЗОЛЯЦИИ

Плавающие частицы обычно могут появиться

в газовой изоляции (например, элегаз или азот).

Рис. 13. Образец типового графика ЧР плохого контакта

, I

Page 9

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

В этом газовом объёме возможны проводящие ча-
стицы, которые заряжаются электрическим полем.
Соответственно эти частицы находятся не под опре-
делённым напряжением, их потенциал меняется со
временем.

Типовой график ЧР при плавающих частицах по-

казан на рис. 15. Это зоны с одной амплитудой, кото-
рые перемещаются и не фиксированы относительно
определённой фазы. С увеличением напряжения
амплитуда не увеличивается, но зоны ЧР появляют-
ся чаще.

В ВВ КА такие ЧР могут быть найдены только

в газонаполненных муфтах, например, в ответви-
тельной муфте или в концевой наружной установки
(рис. 16).

ВЫВОДЫ

В настоящее время технологии измерения ЧР

являются одними из самых эффективных диагно-
стических методов для исследования работоспо-
собности ВВ КА. Основное преимущество этой
методики заключается в том, что исследуется пол-
ностью смонтированная КА в её конечном исполне-
нии и соответственно оценивается опосредованно
качество её монтажа. Однако это преимущество
может быть и недостатком, т.к. при измерении ЧР
на КА результаты измерений могут включать ЧР
других источников, например, кабеля, внешний
фон, помехи, коронные разряды, а также ЧР, ко-
торые происходят за экраном кабеля или КА, ко-

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

Инородные частицы в газовой

изоляции

Рис. 15. Образец типового графика ЧР

при плавающих частицах

Рис. 16. Типичные места для ЧР при плавающих

частицах на ВВ соединительной муфте

Рис. 17. Примеры графиков ЧР на мониторе прибора

Рис. 18. Общие принципы анализа ЧР по типовым

показателям

торые не связаны с процессами в изоляции и не
влияют на её срок службы. В этом случае большой
уровень измеренных ЧР может неадекватно от-
ражать реальное состояние КА и в результате мо-
жет быть дана неправильная оценка пригодности

U(кВ)

log q

(nK)

Контактный разряд

Тлеющий разряд

Коронный

разряд

Стримерный

разряд

Маленькая

пустота

Большая

пустота

Разряд по

поверхности

(стример)

, I

Page 10

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2013, www.kabel-news.ru

Тема номера

ÈÇÌÅÐÅÍÈß ×ÀÑÒÈ×ÍÛÕ ÐÀÇÐßÄÎÂ

данной муфты к эксплуатации. Например, если в
месте соединения концевой муфты и шлейфа воз-
душной ЛЭП остались острые кромки или установ-
лены аппаратные зажимы с неподходящими бол-
тами, то уровень ЧР коронных разрядов, которые
обязательно появятся в этих местах, будет намно-
го выше допустимых пределов по уровню ЧР. Тот
же эффект может получиться при ЧР на плохом
контакте в том же месте подключения. В резуль-
тате амплитуда таких ЧР может достичь уровня
1000 пК. Чтобы выделить ЧР, относящиеся непо-
средственно к изучаемому объекту, а также понять
их природу и в результате сделать правильную ди-
агностическую оценку, необходимы специальные
знания и достаточный опыт анализа ЧР на кабелях
и КА. На рис. 17 показаны примеры типовых ЧР в
КА. Характер, амплитуда, разница между напря-
жением зажигания и гашения, фазовое смещение
дают возможность проанализировать природу и
возможное местоположение ЧР в КА. Рис. 18 по-
казывает общие принципы определения типа ЧР.
Более того, развитие других методик и технология
измерения ЧР потребует ещё более углублённых
знаний. Таким образом, технология измерения
ЧР для исследования состояния ВВ КА становит-
ся эффективным диагностическим инструментом,
но только в руках квалифицированных и опытных
специалистов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Hampton, N.; Hartlein, R.; Lennartsson, H.; Orton, H.;

Ramachandran, R.: Long-life XLPE insulated power
cable. Jicable ‚07.

2. Wei

enberg, W.: Feldsteuertechnik in Kabelgarni-

turen und Durchf

hrungen — Stand und Entwicklung-

stendenzen. ETG-Workshop Werkstoffe mit nichtlin-
earen dielektrischen Eigenschaften“, Stuttgart 13.
M

rz 2008.

3. Peschke, E.; von Olshausen, R.: Cable Systems for

High and Extra-High Voltage, Development, Manu-
facture, Testing, Installation and Operation of Cables
and their Accessories. Publicis MCD Verlag, Erlan-
gen and Munich, 1999.

4. Densley, J.: Aging mechanisms and diagnostics for

power cables — An overview, IEEE Electrical Insula-
tion Magazine, 17, 1, pp. 14—22, 2001.

5. Eigner, A.; Semino, S.: Feldsteuertechnologien bei

Kabelgarnituren —

berblick und Stand der Technik.

Elektrizit

tswirtschaft, Jahrgang 107, 2008, Heft 15,

Seite 56—58.

6. Kahle, M.: Elektrische Isoliertechnik. Springer-Verlag,

1989.

7. Boggs, S. A.: Partial discharge: overview and sig-

nal generation. IEEE Electrical Insulation Magazine,
1990. 6(4): 33—39.

8. Kreuger, F. H.: Discharge Detection in High Voltage

Equipment. Temple Press Books Ltd, London, 1964.

9. IEC 60270: High voltage test technique — Partial dis-

charge measurements.

10. IEC 62067, Ed.1: Power cable systems — Cables

with extruded insulation and their accessories for rat-
ed voltages above 150 kV (Um = 170 kV) up to 500
kV (Um = 550 kV) — Test methods and requirements.

11. IEC 60840, Ed.3: Power cables with extruded insula-

tion and their accessories for rated voltages above
30 kV (Um = 36 kV) up to 150 kV (Um = 170 kV) —
Test methods and requirements.

12. Cenelec HD 629.1 S2: Test requirements on acces-

sories for use on power cables of rated voltage from
3,6/6(7,2) kV up to 20,8/36(42) kV Part 1: Cables with
extruded insulation.

13. Boone, W et al, 2000. “Modern diagnostic methods

for both paper and extruded cable systems for trans-
mission class voltages”, CIGRE Session 2000, paper
P1—10.

14. CIGRE TF 21-05: Experiences with AC tests after in-

stallation of polymeric (E) HV cable systems. CIGRE
technical report, 2001.

15. CIGRE WG 21.09: After laying tests on high voltage

extruded insulation cable systems. Electra No. 173,
pp. 33—41, 1997.

16. Schmidt, F.; Weissenberg, W.: St

ck und Inbetrieb-

nahmepr

fungen an Garnituren f

r VPE-isolierte

Hochspannungskabel.” Elektrizit

tswirtschaft Jg. 97

(1998) H. 26, pp. 26—29.

17. Wester, F.J.; Gulski E.; Smit J.: “Detection of PD

at Different AC Voltage Stresses in Power Cables”,
IEEE Electr. Insul. Mag., Vol. 23, No. 4, pp. 28—43,
2007.

18. Rethmeier K.; Mohaupt P.; Bergmann V.; Kalkner W.;

Voigt G.:, New studies on PD measurement on MV
cable systems at 50 Hz and sinusoidal 0.1 Hz (VLF)
test voltages, In: The19th International Conference
on Electricity Distribution-CIRED 2007, Vienna, May
2007, pp. 1—4.

19. Plath, R.: Oscillating voltages als Pr

fspannung zur

Vor-Ort Pr

fung und TE-Messung kunstoffisolierter

Kabel. Doctoral Thesis, TU Berlin (1994).

20. Wester, F.J.: Condition Assessment of Distribution

Power Cables using PD Diagnosis at Damped AC
Voltages, PhD Thesis TU Delft (2004).

21. Bartnikas R.:. Detection of partial discharges (co-

rona) in electrical apparatus. IEEE Transactions on
Electrical Insulation, 1990. 25(1): 111—124.

22. Morshuis, P.H.F.: Partial Discharge Mechanisms.

Ph.D. Thesis TU Delft.

23. K

chler, A.: Hochspannungstechnik. VDI-Verlag,

2009, ISBN 3540784128.

24. S. A. Boggs. Partial discharge. III. Cavity-induced PD

in solid dielectrics. IEEE Electrical Insulation Maga-
zine, 1990. 6(6): 11—16, 19—20.

Оригинал статьи: Обзор современного состояния технологий измерения ЧР в высоковольтной кабельной арматуре на переменном токе

Читать онлайн

В статье рассмотрены фундаментальные основы ЧР и их измерения для ВВ КА на переменном токе. Освещены различные методики измерений ЧР, их объяснение и сравнение. Приведены результаты измерений типовых ЧР и их влияние на работоспособность ВВ КА.