В настоящее время все большее количество распределительных компаний и энергоснабжающих подразделений промышленных предприятий уделяет повышенное внимание продлению срока эксплуатации кабельных линий. Отказ от периодических высоковольтных испытаний и переход на обслуживание по техническому состоянию успешно решает эту задачу. При этом решающее значение для обеспечения бесперебойного энергоснабжения и планирования будущих затрат на ремонт и своевременную замену активов имеет достоверная информация о текущем состоянии изоляции кабелей и прогноз развития имеющихся дефектов. В статье рассматриваются важные аспекты проведения диагностики частичных разрядов на кабелях среднего напряжения.
Решение задачи обеспечения бесперебойного энергоснабжения и эффективного управления сетями среднего напряжения на городских и региональных энергоснабжающих предприятиях, а также на промышленных предприятиях требует постоянных инвестиций в основные активы: кабели, кабельные гарнитуры, распределительные устройства.
Широко известны следующие стратегии технического обслуживания:
Техническое обслуживание по необходимости. Стратегия: кабельное повреждение — локализация места повреждения — ремонт. Недостатки: отсутствие контроля за финансовыми ресурсами; продолжительное время перерывов в энергоснабжении; высокие расходы вследствие неконтролируемого времени отключения энергоснабжения.
Плановое техническое обслуживание. Стратегия: простейшее поддержание работоспособности кабельных сетей (простая, но трудоемкая стратегия). Недостатки: высокие расходы на содержание персонала; высокая трудоемкость.
Техническое обслуживание, ориентированное на техническое состояние. Стратегия: в зависимости от состояния кабельных сетей (комплексная стратегия) — планируемое обновление кабельных линий, участков кабельных линий, муфт или концевых муфт в соответствии с состоянием кабельной сети. Диагностические методы: измерение частичных разрядов (ЧР), тока релаксации (ICR), возвратного напряжения (RVM), коэффициента диэлектрических потерь (TanDelta).
Дополнительные критерии для принятия решений: статистика выходов из строя; история кабеля, обслуживание и ремонт; условия прокладки и т.д.
В настоящее время при выборе стратегии технического обслуживания все чаще склоняются в сторону последнего, зависящего от технического состояния, позволяющего максимально продлить срок эксплуатации активов (рисунок 1).
Огромное значение при этом имеет наличие достоверной информации о техническом состоянии этих активов.
Наилучшим образом эту задачу решает диагностика ЧР — как щадящий метод, позволяющий эксплуатирующей организации получить максимум информации о состоянии кабеля и получающий все большее распространение в мире на протяжении последних 30 лет.
Ханин В.Н.,
директор ПУ ЭРЭМО АО «Мосводоканал»
«Одно из наших подразделений — Центр технической диагностики с 2016 года для оценки технического состояния КЛ проводит измерения ЧР, совмещенные с высоковольтными испытаниями. По результатам таких измерений мы смогли выработать стратегию по дальнейшей эксплуатации КЛ. В обязательном порядке мы осуществляем входной контроль качества монтажа всех вновь вводимых, а также отремонтированных КЛ методом измерения ЧР. Таким образом нам удалось снизить количество аварий на КЛ и тем самым повысить надежность электроснабжения нашего предприятия».
Основным условием, имеющим решающее значение для получения достоверной информации при диагностике ЧР, является максимальное приближение частоты испытательного напряжения к рабочей частоте сети, то есть к 50 Гц. Установки, способные работать на частоте 50 Гц со значительными емкостными нагрузками (резонансные системы), имеют слишком большие массогабаритные характеристики и чрезвычайно высокую стоимость, поэтому используются лишь для испытания и диагностики высоковольтных линий классов 110 кВ и выше. Для диагностики ЧР кабелей среднего напряжения чаще всего используют установки сверхнизкой частоты с синусоидальной формой напряжения (СНЧ), однако такие измерения ЧР на частотах 0,1 Гц (тем более 0,05 Гц, 0,02 Гц или даже 0,01 Гц) дают результаты, несопоставимые с реальными условиями возникновения ЧР, так как производятся на частотах, в 500 или даже в 5000 раз отличающихся от рабочей 50 Гц, при этом выявляется не более 75% дефектов. Поэтому результаты таких измерений могут быть использованы лишь для выявления грубых дефектов изоляции и ошибок монтажа.
Наиболее достоверные результаты диагностики ЧР можно получить при использовании установок с затухающим переменным напряжением (DAC), применение которых регулируется международным стандартом IEEE400.4 (рисунок 2). Эти установки работают на частотах, приближенных к рабочей (от 30 до 500 Гц), и позволяют выявить не только грубые, но и скрытые дефекты на этапе их возникновения и развития. Такие установки успешно используются на некоторых российских предприятиях с 2004 года и доказали свою эффективность для целей оценки реального состояния изоляции кабельных линий.
Копченков Д.М.,
начальник управления комплексной диагностики Диагностического центра филиала ПАО «Россети Ленэнерго» — «Санкт-Петербургские высоковольтные электрические сети»
«Метод измерения и локализации частичных разрядов для контроля состояния кабельных линий с практической стороны знаком ПАО «Россети Ленэнерго» с 2008 года. В 2008–2010 годах было обследовано порядка 150 кабельных линий 6–35 кВ диагностическими системами с частотой испытательного напряжения, приближенной к 50 Гц. Цель работ заключалась в получении объективной информации о техническом состоянии кабельных линий и создании базы данных, позволяющей более эффективно планировать работы по ремонту и реконструкции КЛ. Поставленная цель была достигнута и полученные результаты легли в основу нормативных документов организации. Дальнейшая эксплуатация продиагностированных кабельных линий показала, что метод позволяет достаточно точно определять места предпробойного состояния кабельной линии и, соответственно, заблаговременно планировать ремонт, что во многом может сократить аварийность и получить ощутимый экономический эффект. И сейчас для нас метод остается актуальным и единственным эффективным для выявления зарождающихся дефектов в изоляции кабеля и муфтах. А эксплуатируемые нами системы диагностики (OWTS, TDS NT) зарекомендовали себя как надежные и простые в работе».
Все больший практический интерес вызывают появившиеся относительно недавно комбинированные испытательно-диагностические установки, работающие с напряжением СНЧ косинус-прямоугольной формы в соответствии со стандартом IEEE 400.2 (рисунок 3). Такие установки могут работать как в режиме DAC, так и в специальном режиме, сочетающем испытания повышенным напряжением СНЧ с диагностикой ЧР на частотах DAC (от 30 Гц до 500 Гц), что позволяет сразу в режиме онлайн во время испытаний обнаруживать все, в том числе и скрытые, дефекты изоляции кабеля.
Чрезвычайно важным преимуществом использования таких установок при проведении высоковольтных испытаний новых или отремонтированных кабельных линий является гарантированный прием в эксплуатацию исправных, не имеющих скрытых дефектов кабелей, что позволяет рассчитывать на их долгий срок службы без неожиданных аварийных выходов из строя. Также эти установки позволяют проводить периодические (с частотой, определяемой состоянием кабеля) щадящие диагностические измерения в режиме DAC для надежного контроля за текущим состоянием кабеля, прогнозирования динамики роста опасных дефектов и планирования будущих работ по ремонту или замене дефектных гарнитур или кабельных участков. 
