Раннее выявление дефектов изоляции кабельных линий всех классов напряжений с использованием технологии затухающего переменного напряжения DAC

86

2

Приемо-сдаточные испытания

Диагностика ЧР

Offline

Offline

Online

Диагностика ЧР

TanDelta

Интегральная

диагностика

Эксплуатационные испытания

Общий

подход

к

выявлению

дефектов

изоляции

кабельных

линий

1 

— Состаренный участок

2

 — Соединительная муфта

3

 — Слабое место

4

 — Концевая муфта

Раннее выявление дефектов изоляции 
кабельных линий всех классов напряжений 
с использованием технологии затухающего 
переменного напряжения DAC

По материалам

VI Научно-практической конференции

«

КОНТРОЛЬ

ТЕХНИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ

ОБОРУДОВАНИЯ

ОБЪЕКТОВ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

»

Захаров

М

.

А

., 

начальник отдела диагностики ООО «Меггер»

О

бщеизвестно,  что  во  время  пускона-

ладочных  /  приемо-сдаточных  испы-

таний с помощью VLF/ DAC/ 50 Гц или 

резонансных  напряжений  могут  быть 

выявлены  только  основные  проблемы,  связан-

ные  с  некачественной  прокладкой/монтажом. 

Результатом  подобного  испытания  будет  один 

из двух вариантов: испытание пройдено или не 

пройдено. Кроме информации о пройденном или 

не пройденном испытании, мы не получаем ни-

какой  другой  информации,  позволяющей  стро-

ить предположения о том, что может случиться 

дальше  с  этой  кабельной  линией.  Это  одна  из 

основных причин, по которой в настоящее вре-

мя  повсеместно  растет  спрос  на  диагностику 

частичных разрядов (ЧР). Диагностика ЧР позво-

ляет выявить практически все проблемы с каче-

Примеры

типичных

ошибок

монтажа

кабельных

линий

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

87

Основной проблемой этих ме-

тодов  является  невозможность 

определения  реального  уровня 

ЧР  (поскольку  они  не  откали-

брованы),  но  они  могут  исполь-

зоваться  в  том  числе  и  при  при-

емо-сдаточных  испытаниях  для 

дополнительного  контроля  каче-

ства  монтажа,  при  этом  в  основ-

ном  используются  датчики  HFCT 

и UHF (высокая и ультравысокая 

частоты).

ДИАГНОСТИКА

ЧР

КАБЕЛЕЙ

ВЫСОКОГО

И

СВЕРХВЫСОКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Ранее использовались только ре-

зонансные  испытательные  уста-

новки,  сейчас  новые  технологии, 

такие  как  HV  DAC,  эффективно 

применяются  в  ходе  приемо-сда-

точных  испытаний  кабелей  высо-

кого и сверхвысокого напряжения. 

Преимуществами  систем  DAC  по 

сравнению  с  резонансными  сис-

темами  являются  вес  /  размеры 

и испытательная мощность.

В 2014 году появился между-

народный  нормативный  доку-

мент — IEEE 400.4 «Руководство 

по проведению полевых испыта-

ний экранированных силовых ка-

бельных систем с номинальным 

напряжением 5 кВ и выше с ис-

пользованием  затухающего  пе-

ременного  напряжения  (DAC)». 

Стандарты

диагностики

ЧР

Российские

Международные

МЭК 60270, ГОСТ Р 55192-2012

IEC 60270

СТО 56947007- 29.060.20.170-2014 (ФСК)

IEC 60885-3-PD

СТО 34.01-23.1-001-2017 (ПАО Россети) 

IEEE 400.4

ством  монтажа.  В  большинстве 

стран  диагностика  ЧР  в  режиме 

оffl  ine  уже  стандартизирована 

в  рамках  приемо-сдаточных  ис-

пытаний  при  вводе  кабельных 

линий в эксплуатацию.

В  большинстве  случаев  нека-

чественный  монтаж  связывается 

с подрядными организациями.

Основными причинами ошибок 

монтажа являются:

– спешка (необходимо смонтиро-

вать несколько муфт в день) — 

данное обстоятельство влияет 

на  решение  в  пользу  той  или 

иной подрядной организации;

– недостаточно 

пространства 

в  месте  монтажа  муфты  (то 

есть  недостаточно  места  для 

очистки и сборки);

– наличие  большого  количества 

посторонних  подземных  ком-

муникаций, особенно в услови-

ях больших мегаполисов;

– сложные  климатические  усло-

вия;

– отсутствие навыков / сертифи-

катов  (особенно  в  сетях  сред-

него напряжения).

Дополнительные 

факторы, 

способствующие  возникновению 

проблем:

– увеличение  количества  вари-

антов  муфт  (вследствие  этого 

монтажникам  тяжело  идти 

в ногу с изменениями);

– толщина изоляции уменьшает-

ся, в результате увеличивается 

напряженность  поля  (каждый 

небольшой  дефект  приводит 

к  пробою),  муфта  выполняет 

стоящую  перед  ней  задачу, 

но  у  нее  остается  небольшой 

запас прочности.

Если  рассматривать  оffl  ine-

диагностику  ЧР,  то  можно  гово-

рить о следующих методах:

•  диагностика  ЧР  при  напряже-

нии  частотой  50/60  Гц  —  без-

условно,  наиболее  предпочти-

тельный  метод,  но  не  всегда 

возможный  из-за  отсутствия 

подходящего  высоковольтного 

источника;

•  диагностика  ЧР  напряжени-

ем  DAC  —  наиболее  распро-

страненный  в  мире  метод 

и  осуществляется  на  часто-

тах,  сопоставимых  с  сетевой 

50/60 Гц.

Традиционные  методы  из-

мерения  ЧР  всегда  включают 

конденсатор связи и проводятся 

в  соответствии  со  стандартом 

IEC  60270.  Только  при  измере-

ниях  традиционными  методами 

допускается упоминание о вели-

чине  разрядов  в  пКл,  поскольку 

при  тестировании  калибруется 

каждый объект диагностики.

Другие  методы  диагностики 

ЧР  на  вновь  проложенных  кабе-

лях  являются  нетрадиционными, 

к ним относятся:

– акустический  (измерения  уль-

тразвука);

– индуктивный  (с  использовани-

ем HFCT);

– электромагнитный (с использо-

ванием емкостного сенсора);

– визуальный (с использованием 

камер для короны);

– термический  (с  использовани-

ем тепловизоров).

Испытание

резонансной

установкой

Испытание

установкой

 HV DAC

№

 1 (58) 2020

88

Частота Slope —

30÷500 Гц

≈ 5 с

3÷20 мс

Пик = √2 

×

RMS

картины о качестве выполненных 

работ.

Ограничениями  диагностики 

ЧР на вновь проложенных кабе-

лях являются:

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

Фильтр

t

t

ЧР

U

Датчик ЧР

Токовый ключ

Индуктивность

Делитель 

напряжения

Исследуемый 

кабель

Источник 
постоянного 
напряжения

0 ... 60 kV

Процессор обработки 

сигнала после АЦП

Функциональная

схема

установки

 DAC

Основные

пользователи

систем

для

диагностики

ЧР

методом

 DAC 

в

России

•  Предприятия электросетевого комплекса 

29 систем

•  Предприятия нефтегазового комплекса 

14 систем

•  Предприятия, оказывающие услуги по диагностике  

5 систем

•  Предприятия металлургии 

2 системы

•  Предприятия ЖКХ 

1 система

Технология

 50 

Гц

 Slope

Страны

, 

использующие

диагностические

системы

 DAC

Австралия

Австрия

Алжир

Бахрейн

Бельгия

Болгария

Бразилия

Венесуэла

Венгрия

Германия

Индия

Индонезия

Испания

Италия

Кения

Кипр

Китай

Колумбия

Малайзия

Марокко

Нидерланды

Норвегия

Перу

Польша

Россия

Саудовская

Аравия

Сигапур

Словакия

Таиланд

Уругвай

Финляндия

Франция

Чехия

Швейцария

Швеция

Эстония

ЮАР

Южная Корея

Япония

– длина  кабеля  (поскольк у 

вследствие  его  физических 

свойств сигналы ЧР затухают, 

из-за  чего  возникают  ограни-

чения  при  их  локализации, 

Данное  руководство  содержит 

описание методов и практик, ко-

торые  должны  применяться  во 

время полевых испытаний экра-

нированных  кабельных  систем 

с  использованием  затухающего 

переменного напряжения (DAC). 

Испытание  путем  подачи  за-

тухающего  переменного  напря-

жения  является  одним  из  аль-

тернативных  методов  испытания 

переменным напряжением и под-

ходит  для  кабелей  среднего  на-

пряжения  (СН),  высокого  на-

пряжения  (ВН)  и  сверхвысокого 

напряжения (СВН). Поскольку по-

дача  затухающего  переменного 

напряжения  используется  в  диа-

гностических,  эксплуатационных 

и приемочных (пусковых) испыта-

ниях  уже  несколько  лет,  данный 

подход  позволяет  оценить  состо-

яние  изоляции  и  получить  более 

полную информацию о состоянии 

кабельных систем.

Первая поставка в Россию си-

стемы для диагностики ЧР мето-

дом DAC датирована 2003 годом. 

Всего за эти годы поставлено бо-

лее  50  систем  для  диагностики 

ЧР методом DAC в кабелях сред-

него и высокого напряжения.

ДИАГНОСТИКА

ЧР

КАБЕЛЕЙ

СРЕДНЕГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Современными  методами  для 

диагностики кабелей среднего на-

пряжения являются:

1)  тест на целостность наружной 

пластиковой оболочки;

2)  испытание СНЧ при 3U0; 

3)  оffl  ine-диагностика  ЧР  (кабель 

должен быть свободным от ЧР).

При  этом  пункты  2  и  3  могут 

быть скомбинированы.

Оffl  ine-диагностика ЧР выпол-

няется  для  получения  полной 

Схематическое

представление

трех

этапов

одного

воздействия

затухаю

-

щим

переменным

напряжением

Этап переключения

Шкала времени в мкс

Этап зарядки

Шкала времени в с

Этап колебаний в LC-контуре

Шкала времени в мс

t

, с

V

t

, кВ, пик

t

, мс

89

основанной  на  эхо-импульс-

ном методе);

– фоновый шум (поскольку изме-

рения  выполняются  в  полевых 

условиях,  присутствуют  посто-

ронние  шумы,  в  некоторых 

случаях  они  могут  быть  очень 

высокими  (более  200  пКл), 

снижая чувствительность изме-

рений ЧР;

– соединение  с  испытуемым 

объектом  (в  случае  несколь-

ких  типов  распредустройств  /

концевых  муфт  возникают 

сложности  с  подключением, 

свободным  от  ЧР;  в  этом 

случае  невозможно  осуще-

ствить  диагностику  концевых

муфт).

В  настоящее  время  на  рын-

ке  представлены  испытатель-

но-диагностические 

системы 

различных  производителей,  со-

четающих  испытание  напряже-

нием сверхнизкой частоты (СНЧ) 

синусоидальной  формы  с  изме-

рением  ЧР  на  частотах  от  0,01 

до  0,1  Гц.  Однако  из-за  очень 

большой  разницы  в  частоте  по 

сравнению с рабочей 50 Гц такие 

измерения  оказываются  недо-

статочно  корректными,  выявляя 

не  более  75%  дефектов  даже 

на  повышенном  уровне  испыта-

тельного напряжения.

Наиболее  интересными  вы-

глядят  комбинированные  уста-

новки,  использующие  техно-

логию 

50  Гц  Slope

.  При  этом 

измерение  ЧР  осуществляется 

только во временном промежут-

ке изменения полярности напря-

жения, то есть в частотном диа-

пазоне 20–500 Гц. Практические 

измерения  и  научные  исследо-

вания  подтверждают,  что  про-

цессы,  происходящие  в  кабеле 

при  этих  частотах,  фактически 

идентичны  процессам,  проис-

ходящим в КЛ при рабочей час-

тоте.

Технология  50  Гц  Slope  со-

вмещает испытания 0,1 Гц с диа-

гностикой  ЧР.  Результаты  диа-

гностики ЧР по технологии 50 Гц 

Slope  полностью  сопоставимы 

с  результатами  диагностики  ЧР 

DAC.

Расширенная  серия  испыта-

тельно-диагностических  систем 

TDM  45

  и 

TDM  62

  для  кабелей 

номинальным  напряжением  до 

35  кВ  предлагает  испытание, 

диагностику  кабеля,  испытание 

оболочки  и  отыскание  ее  по-

вреждения  в  одном  приборе. 

Включает  высокомощное  ис-

пытание  СНЧ  с  частотой  0,1  Гц 

(5 мкФ @ 40 кВ

эфф

 или 2,5 мкф @ 

60 кВ

эфф

).

Системы  предполагают  встро-

енное измерение tanDelta с авто-

матической  интерпретацией  ре-

зультатов и диагностику ЧР в ре-

жимах  VLF  Sin,  DAC  или  50  Гц 

Slope.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установки  DAC  являются  конку-

рентным  продуктом  по  отноше-

нию  к  резонансным  испытатель-

ным системам.

Измерение  ЧР  при  исполь-

зовании  технологии  DAC  произ-

водится  в  рабочем  диапазоне 

частот 20–300 Гц, что обеспечи-

вает  сопоставимость  получен-

ных  результатов  с  реальными 

условиями  эксплуатации  ка-

бельных линий.

Основными областями приме-

нения технологии DAC являются: 

– приемо-сдаточные  испытания 

вновь проложенных кабельных 

линий с целью проверки каче-

ства выполненных работ;

– фиксация исходного состояния 

кабельных линий для дальней-

шего online мониторинга;

– мониторинг  состояния  эксплу-

атирующихся кабельных линий 

для  проверки  степени  старе-

ния  и  выявления  локальных 

проблем  (повторные  измере-

ния).  

Р

г. Москва, 2-й Кожуховский пр-д,

д. 29, кор. 2, стр. 16

+7 (495) 234-91-61

www.rusmegger.ru

info@rusmegger.ru

Стенд

компании

 «

Меггер

» 

на

Международном

форуме

 «

Электрические

сети

» — 2019

Установка

, 

использующая

техноло

-

гию

 50 

Гц

 Slope

№

 1 (58) 2020