Методы и оборудование для испытаний кабельных линий 6-110 кВ на СНЧ. Диагностика кабельных линий. 10.12.2013Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Кулышев. - презентация

1 Методы и оборудование для испытаний кабельных линий кВ на СНЧ. Диагностика кабельных линий Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Кулышев Сергей Региональный менеджер в Северо-Западном регионе Семинар : « Современные средства и методики проверки оборудования в системах электроснабжения » г.Санкт-Петербург

2 США и Канада 85% Германия и Дания 95% Японии, Франции, Финляндии и Швеции 100% Россия 10% Применение кабелей с изоляцией из СПЭ Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

3 Основные производители кабелей с изоляцией из СПЭ в РФ ЗАО «АББ Москабель» Технология пероксидной сшивки для кабелей среднего (10-35кВ) и высокого напряжений (110 кВ и выше) ; ОАО «Камкабель» Технология сшивки силаном для кабелей низкого и среднего напряжения от 0,66 до 20 кВ Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

4 Конструкция кабеля с изоляцией из СПЭ 1. Круглая многопроволочная уплотнённая токопроводящая жила материал - Алюминий, Медь, 2. Экран по жиле из экструдируемого полупроводящего сшитого полиэтилена; 3. Изоляция из сшитого полиэтилена (Пв); 4. Экран по изоляции из экструдируемого полупроводящего сшитого полиэтилена; 5. Разделительный слой 6. Экран из медных проволок, скреплённых медной лентой разных сечений : 7. Разделительный слой из двух лент крепированной бумаги или прорезиненной ткани или полимерной ленты; 8. Разделительный слой 9. Оболочка: из полиэтилена (П), из полиэтилена, увеличенной толщины (Пу);пластиката (В); пластиката пониженной пожароопасности Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

5 Преимущества кабелей с изоляцией из СПЭ более высокая надёжность в эксплуатации; меньшие расходы на реконструкцию и содержание кабельных линий; низкие диэлектрические потери (коэф. диэлектрических потерь 0,001 вместо 0,008); высокая стойкость к повреждениям; большая пропускная способность за счёт увеличения допустимой температуры нагрева жил: длительной (90°С вместо 70°С), при перегрузке (130°С вместо 90°С); более высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании (250°С вместо 200°С); низкая допустимая температура при прокладке без предварительного подогрева (- 20°С вместо 0°С); низкое влагопоглощение; меньший вес, диаметр и радиус изгиба, что облегчает прокладку на сложных трассах; возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней; более экологичный монтаж и эксплуатация (отсутствие свинца, масла, битума) Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

6 Недостатки При электрическом пробое твердого диэлектрика кабель с СПЭ не сможет восстановить свою электрическую прочность, и любое однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) будет приводить к устойчивому аварийному режиму. Кабель БПИ в 60–70% (ОЗЗ) случаев самоликвидируется и эксплуатационный персонал эти аварийные режимы не фиксирует. Диэлектрическая среда Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

7 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

8 ИСПЫТАНИЯ КАБЕЛЯ Кабели с бумажно-масляной изоляцией: Испытание напряжением постоянного тока (до 8 *Uo) – эффективность доказана десятилетиями. Кабели с СПЭ изоляцией: Испытание напряжением постоянного тока не допустимо: не позволяет выявить даже серьезные дефекты вероятно образование объемных зарядов может привести к аварии Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

9 «ВОДЯНЫЕ ДЕРЕВЬЯ» в полиэтиленовой изоляции (схематичное представление) электрическое поле условия для вода развития механические дефекты «водяных деревьев" время внешний полупроводящий слой изоляция внутренний полупроводящий слой токопроводящая жила «дерево типа бабочка» «развитые деревья" Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

10 ВОДНЫЙ ТРИИНГ типа «ВЕЕР» Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

11 «Водяное дерево» типа бабочки в толще полиэтиленовой изоляции кабеля 35 кВ Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

12 Формирование пробоя в канале «водяного дерева» Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

13 Европейский Стандарт для Приемо-Сдаточных Испытаний кабеля после монтажа CENELEC HD 620 S1 и 621 S1 CENELEC HD 620 S1 и 621 S1 1) VDE и VDE и IEEE Высоковольтные испытания кабелей с СПЭ-изоляцией от 6 до 35 кВ Частота Испытательное Продолжит. напряжение, действ. испытаний Процедура 0,1-0,01 ГЦ 3 x Uo1 час испытаний 50 Гц 2 x Uo 1 час 1) Кабели с бумажно-масляной изоляцией испытываются повышенным напряжением постоянного тока Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

14 Нормы для испытаний кабеля после прокладки и монтажа ЗАВОДОВ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ в РФ ОАО «Камкабель» / ЗАО «АББ Москабель» Высоковольтные испытания для кабелей 10 кВ с СПЭ- изоляцией. Частота Испытательное Продолжит. напряжение, действ. испытаний Процедура 0,1 ГЦ 30 кВ15 мин испытаний 50 Гц 10 кВ 24 часа Кабели с изоляцией из СПЭ изоляцией испытывать повышенным напряжением постоянного тока не рекомендуются Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

15 Оборудование для испытания кабелей из СПЭ производства компании BAUR Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

16 VIOLA (60кВ) Двухмодульная система FRIDA (30кВ) Компактная система PHG TD/PD (80 кВ) Система испытаний и диагностики Системы испытаний на СНЧ BAUR Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

17 Прямоугольное напряжение 0,1 Гц: Синусоидальное напряжение 0,1 Гц: Программируемые формы испытательного напряжения Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

18 Формы испытательного напряжения других производителей Косинусо-прямоугольная форма волны зависима от нагрузки не симметрична Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

19 Формы испытательного напряжения оборудования компании BAUR Синусоидальная форма волны Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

20 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Программируемые формы испытательного напряжения Постоянное напряжение положительной или отрицательной полярности: Программируемое ступенчатое изменение для всех форм напряжения:

21 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Преимущества синусоидального испытательного напряжения 0.1 Гц Чистое переменное напряжение без постоянной составляющей Форма волны не зависит от нагрузки Высокая скорость выявления дефектов Компактные размеры испытательного оборудования

22 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Сравнение скорости выявления дефектов при испытании кабелей Развитие канала пробоя при 50 Гц: 1.7 мм/ч Развитие канала пробоя при 0,1 Гц: 7.8 мм/ч (Косинусно-прямоуг.) Развитие канала пробоя при 0,1 Гц: 12.3 мм/ч (Синусоида)

23 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Направленность Нет направленности Разрастание, Нет направленности Развитие дефекта в ходе испытания

24 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Процент пробоя кабелей с СПЭ изоляцией в зависимости от продолжительности испытаний синусоидальным СНЧ напряжением 68% 22%6%4%

25 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Переносная установка FRIDA Uисп. до 23 кВ действ.(0,1 Гц) Uисп. до 30 кВ пост.напряж. Uисп. до 30 кВ прямоугольн. (0,1 Гц) Вес – 19 кг Опции: TD- измерение тангенса PD- локализация ЧР

26 Установки для проверки кабелей с СПЭ-изоляцией напряжением до 30 кВ ХарактеристикиFRIDA (BAUR)VLF 28 (Seba) Действующее (эффективное) синусоидальное напряж.СНЧ 23 кВ (1,4 … 32,5 кВ пик) нет Прямоугольная форма30 кВ28 кВ Постоянный ток (DC)+/- 30 кВ28 кВ Диапазон регулирования частоты 0,01 Гц … 0,1 Гц0,1 Гц Передача протоколов испытания USB портПринтер (Опция) Определение tg δОПЦИЯНЕТ Определение ЧРОПЦИЯНЕТ Измерение тока утечки мА mA (ОПЦИЯ) Рабочая температура °C Макс. Емкость5 µF 4,5 µF Размеры438 х 412 х x 1000 x 420 Вес, кг.19,51Х25 кг+1х25кг Стоимость рублей рублей СРАВНЕНИЕ Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

27 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Двухмодульная система VIOLA Uисп. до 40 кВ синус (0,1 Гц). Uисп. до 60 кВ прямоуг. (0,1 Гц) Uисп. до 60 кВ пост. напряж. Вес кг Опции: TD- измерение тангенса PD- локализация ЧР Дополнительные возможности: Проверка кабельной оболочки –локализация мест повреждения

28 Установки для проверки кабелей с СПЭ-изоляцией напряжением на СНЧ до 40/60 кВ Характеристики VIOLA (BAUR) VLF 40 (Seba) VLF 60 (Seba) Действующее (эффективное) синусоидальное напряж.СНЧ 40 кВ (1,4 … 56,5 кВ пик) нет Прямоугольная форма60 кВ40 кВ60 кВ Постоянный ток (DC) +/- 60 кВ 40 кВ60 кВ Диапазон регулирования частоты 0,01 Гц … 0,1 Гц0,1 Гц Передача протоколов испытания Карманный ПК или IR- порт Принтер (Опция) Проверка кабельной оболочки - локализация мест повреждения ДАНЕТ Определение tg δОПЦИЯНЕТ Определение ЧРОПЦИЯНЕТ Измерение тока утечки mA mA mA Рабочая температура °C Макс. Емкость при 40/60кВ1,4 µF/0,6 µF2,2 µF0,8 µF Размеры485 x 860 x 390 мм550 x 1000 x 420мм Вес, кг.50 кг+25кг50 кг+48кг Стоимость руб руб руб СРАВНЕНИЕ Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

29 Система СНЧ испытаний и диагностики кабелей PHG 80 Uисп до 57 кВ действ. (01,Гц) Uисп. до 80 кВ прямоуг. (0,1Гц) Uисп. до 80 кВ пост. напряж. TD - Измерение тангенса угла потерь PD – Локализация частичных разрядов.

30 Система СНЧ испытаний и диагностики кабелей PHG 85 Uисп до 80 кВ действ. (01,Гц) Uисп. до 120кВ прямоуг.(0,1Гц) Uисп. до 120кВ пост. напряж. TD - Измерение тангенса угла потерь PD – Локализация частичных разрядов. Новинка

31 . Традиционные методы испытаний повышенным постоянным напряжением для СПЭ- кабелей, практически бесполезны. Более того, за рубежом проведены обширные исследования, доказывающие, что испытания повышенным постоянным напряжением не только не позволяют сделать адекватное заключение о состоянии кабеля, но и значительно ослабляют изоляцию. Доказано, что испытания высоким постоянным напряжением уменьшают срок эксплуатации кабелей и значительно увеличивают рост водных триингов. Для испытаний изоляции таких кабелей используются СНЧ- системы, формирующие на выходе напряжение сверхнизкой частоты (0,01-0,1 Гц). Изменение полярности испытательного напряжения позволяет избежать возникновения основной причины возникновения древовидных пробоев – остаточных зарядов оболочки В качестве альтернативных методов диагностики состояния кабелей с СПЭ изоляцией предлагаются различные методы неразрушающего контроля: - измерение и локализация частичных разрядов; - измерение тангенса дельта в диапазоне частот от 0,1 до 0,01 Гц; Диагностика кабелей среднего напряжения при тестовом напряжении на сверхнизкой частоте Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

32 Преимущества кабельной диагностики Неразрушительное определение фактического состояния кабельной сети Выявление поврежденных мест в изоляции, не дожидаясь поломок Предотвращение перебоев в подаче электропитания Экономия затрат на техническое обслуживание Экономия затрат за счет частичной замены элементов Надежный контроль качества после повторной сборки или ремонт в рамках системы менеджмента качества Повышение надежности энергоснабжения и удовлетворенности клиентов База данных состояния средневольтной сети как фундамент усовершенствованной политики проведения технического обслуживания Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

33 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Методы диагностики КЛ tg δ) - Измерение коэффициента потерь при синусоидальном напряжении 0,1 Гц (tg δ). - Измерение уровня и локализация частичных разрядов (0,1 Гц)

34 04/2005HV - Testing and Diagnosis Испытание на сверхнизких частотах и диагностика старения кабелей путем измерения тангенса угла потерь является основой оценки общего состояния кабеля. Измерение тангенса угла потерь при синусоидальном напряжении с частотой 0,1 Гц, позволяет получать интегральную информацию о старении кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Различие делается между новыми, слегка и значительно поврежденными «водяными деревьями» кабелями. Таким способом может быть установлена необходимость замены кабеля Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" tg δ) Измерение коэффициента потерь при синусоидальном напряжении 0,1 Гц (tg δ)

35 04/2005HV - Testing and Diagnosis Определение tg δ время/сек. 010 напряжение ток = ² U R / U² C 1 CR tg δ = активная мощность реактивная мощность = φ δ = 90°- φ δ I акт. I реакт. I Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

36 04/2005HV - Testing and Diagnosis tg δ в кабелях с XLPE изоляцией кабели напряжением кВ tg δ 0,1 Гц > 2,2x10 -3 высокая степень деградации хорошее состояние изоляции средняя степень деградации < 1,2x10 -3 PHG TD Измеренный уровень Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

37 04/2005HV - Testing and Diagnosis Зависимость tgδ от тестового напряжения для новой и состаренной изоляции кабелей напряжением 6 – 35 кВ JICABLE, Versailles, June 1995, paper B Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

38 04/2005HV - Testing and Diagnosis Критерии оценки состояния XLPE кабелей 1) Состояние кабелей хорошее, если : tg δ (2 Uo) < 1,2 % и / или [tg δ (2 Uo) - tg δ (Uo)] < 0,6 % Плохое состояние (незамедлительная замена), если : tg δ (2 Uo) > 2,2 % и / или [tg δ (2 Uo) - tg δ (Uo)] > 1,0 % Для всех остальных случаев необходим повышенный контроль и замена исходя из текущих возможностей Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

39 04/2005HV - Testing and Diagnosis Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Измерение уровня частичных разрядов Измерение и локализация уровня частичных разрядов – надежный и неразрушительный метод поиска единичных дефектов раньше, чем они приведут к выходу из строя. При этом при измерениях, проводящихся на месте, сам по себе уровень частичного разряда менее важен, чем локализация источника частичных разрядов. Как правило, для кабелей PE/VPE источник частичного разряда находится не в кабельной изоляции, а в муфтах или в концевых соединениях, в противном случае даже несколько пКл уже в течение кратчайшего времени привели бы к пробою. PILC cables: PD activities along the cable (dried out sections): ~ 9000pC PD activities in accessories (terminations / joints): PDIV > Uo: pC location to be kept in records, no urgent need for action required Repeat measurement after 2 years pC location to be considered for medium term replacement. Repeat measurement after 1 year PDIV < Uo: pC location to be rechecked after 6 month pC high potential to failure; to be scheduled for replacement pC very high operating risk, to be replaced urgently Uo: 20.000pC location to be kept in records, no urgent need for action required Repeat measurement after 2 years 50.000pC location to be considered for medium term replacement. Repeat measurement after 1 year PDIV < Uo: 10.000pC location to be rechecked after 6 month 20.000pC high potential to failure; to be scheduled for replacement 40.000pC very high operating risk, to be replaced urgently">

40 04/2005HV - Testing and Diagnosis Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Начало кабеля Точка частичного разряда Конец кабеля Точка со скоплением частичных разрядов

41 04/2005HV - Testing and Diagnosis Критерии состояния КЛ Кабель СПЭ: PDIV > Uo: 500 пКл Отличное состояние. Повторить измерение через 2 года 2000пКл Нормальное состояния КЛ. Повторить измерение через 1 год PDIV < Uo: 500пКл … обратить внимание. Повторить проверку через 6 месяцев 2000пКл Высокая вероятность аварии. replacement 4000пКл Огромный риск. Вывести из работы Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

42 04/2005HV - Testing and Diagnosis Критерии состояния КЛ Кабель БПИ: PDIV > Uo: пКл Отличное состояние. Повторить измерение через 2 года пКл Нормальное состояния КЛ. Повторить измерение через 1 год PDIV < Uo: пКл … обратить внимание. Повторить проверку через 6 месяцев пКл Высокая вероятность аварии. replacement пКл Огромный риск. Вывести из работы Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

43 04/2005HV - Testing and Diagnosis Графическая локализация Частичных Разрядов в XLPE кабеле Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

44 04/2005HV - Testing and Diagnosis Преимущества устройств BAUR Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Seba KMT VLF CDS OWTS PHG 80 Испытание : 80 кВ DC| 80 кВ прям.(0,1Гц) TD - старение изоляции (35 кВ) PD - локализация ЧР (35 кВ) рублей рублей

45 04/2005HV - Testing and Diagnosis Мобильная лаборатори VLF Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" PHG 85 Испытание : до 120 кВ (0,1 Гц)/ 120 кВ (DC) TD - старение изоляции PD - локализация ЧР Полная система для ОМП (IRG,ATG,Locator Set и т.д.) Mercedes Sprinter 311 Новинка рублей

46 04/2005HV - Testing and Diagnosis Испытания и диагностика «Кабельная сеть», ОАО «Ленэнерго» Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" Северный участок «Кабельная сеть» ОАО Ленэнерго Испытание и диагностика КЛ (4 БПИ, 1 СПЭ) Испытание КЛ Замер линии | IRG 3000 Измерение тангенса Локализация ЧР

47 04/2005HV - Testing and Diagnosis Испытания и диагностика «Кабельная сеть», ОАО «Ленэнерго» Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

48 04/2005HV - Testing and Diagnosis Испытания и диагностика «Кабельная сеть», ОАО «Ленэнерго» Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

49 Лаборатория с 80 кВ СНЧ установкой для испытаний и диагностики BAUR PHG TD/PD Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

50 С 2004 года «Пергам-инжиниринг» является представителем компании BAUR на российском рынке. На базе компании был создан сервисный центр для проведения гарантийного и послегарантийного обслуживания поставляемого оборудования. Все оборудование BAUR для испытаний на СНЧ 0,1 - 0,01 Гц сертифицировано, русифицировано и внесено в государственный реестр Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг"

51 Кулышев Сергей ОАО "Пергам-Инжиниринг" ОАО «Пергам-Инжиниринг» : г.Москва, пр-д Ольминского,3А Тел.:+7 (495) , , факс.: +7 (495) г. Санкт-Петербург, Кронверская ул.,5 Тел./факс:+7(812) , Региональный представитель Кулышев Сергей Викторович Моб.тел: +7(916) Контакты