High Voltage Diagnostics Sarl Switzerland

High Voltage Diagnostics Sarl
Switzerland
Кабели из СПЭ
Кабели с изоляцией из СПЭ
- США и Канада 85% всего
рынка силовых кабелей,
- Германии и Дании - 95%
- Японии, Франции,
Финляндии и Швеции в
распределительных сетях
среднего напряжения
используется только кабель с
изоляцией из СПЭ.
-
Ведущие энергосистемы
России используют СПЭ
новые кабельные линии
замене либо капитальном
ремонте старых.
Кабели из СПЭ на напряж. 1 кВ
ПОЧЕМУ ???
Материал изоляции
кабеля
СПЭ
Бумажнопропитанная
изоляция
ПВХ
кабели с изоляцией из сшитого
полиэтилена активно заменяют кабели с
бумажно – масляной изоляцией и ПВХ.
Длительно допустимая
темп нагрева жил,°С
90
80
70
Доп.темп в аварийном
режиме (6 часов),°С
130
105
80
Предельно допустимая
темп. жил при к.з,°С
250
200
160
Допустимые токовые
нагрузки в зависимости
от сечения жилы
120125%
105-110%
100%
Относительная
диэлектрическая
проницаемость, 20°С
2,3
4,0
4,5
Тангенс
диэлектрических
потерь, 20°С
0,001
0,008
0,01
Минимально допустимая
температура прокладки
без предварительного
подогрева жил,°С
-20
0
-15
Кабели из СПЭ преимущества
1)
2)
3)
4)
5)
6)
высокие электрические свойства
изоляции, низкие диэлектрические
потери;
большой запас термической стойкости
меньше масса и габариты кабеля в целом
высокая влагостойкость, нет
необходимости в применении
металлической оболочки;
возможность прокладки кабелей при
температуре -20°С без предварительного
подогрева
возможность прокладки на трассах с
неограниченной разностью уровней
СНЧ испытания и Диагностика
Испытания
Диагностика
Разрушающий
метод
Неразрушающий метод
Долговременное
высокое
напряжение,
прожиг
Приемо-Сдаточные
Профилактика
Внеочередные
TD
PD
Интегральная
Локализация
оценка изоляции поврежденных
участков
«ВОДЯНЫЕ ДЕРЕВЬЯ»
в полиэтиленовой изоляции
(испытание постоянным напряжением вызывает
повреждение изоляции и выход кабеля из строя)
электрическое поле
вода
механические дефекты
время
внешний полупроводящий
слой
изоляция
внутренний
полупроводящий слой
токопроводящая
жила
условия для
развития
«водяных деревьев"
«дерево типа
бабочка»
«развитые
деревья"
«Водяное дерево» типа бабочки в толще
полиэтиленовой изоляции кабеля 35 кВ
Формирование пробоя в канале
«водяного дерева»
Кабели с СПЭ изоляцией
Испытание напряжением постоянного тока
недопустимо:
1. Не позволяет выявить даже серьезные дефекты
(Может ли испытание повышенным постоянным напряжением,
приложенным между жилой и экраном, выявить дефект? НЕТ, так как
указанный дефект не нарушает целостности изоляции)
2. Вероятно образование объемных зарядов (так как в
процессе испытаний постоянным током в изоляции формируются
остаточные емкостные заряды, что приводит к резкому уменьшению
ресурса такого кабеля)
Доказано, что испытания высоким постоянным напряжением уменьшают
срок эксплуатации кабелей и значительно увеличивают рост водных
триингов.
ЧТО ЖЕ ДЕЛАТЬ ?
СИНУС ???
Преимущества синусоидального
испытательного напряжения
• Чистое переменное напряжение без постоянной составляющей
•
СИНУС ??? ФОРМА ВОЛНЫ НЕ ЗАВИСИТ ОТ НАГРУЗКИ
СРАВНЕНИЕ ФОРМ ВОЛНЫ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СНЧ, 0.1ГЦ
Косинусоидально-прямоугольная форма волны зависима от нагрузки не симметрична
СИНУС ??? Высокая скорость выявления дефектов
Какова продолжительность испытания???
Процент пробоя кабелей с СПЭ изоляцией в зависимости от
продолжительности испытаний синусоидальным СНЧ
напряжением
80
70
60
50
68%
40
30
20
22%
10
6%
4%
0
12
30
Time to Breakdown / min
45
60
Статистика СНЧ испытаний показывает, что из 100%
случаев пробоя изоляции, 90% приходятся на первые
полчаса испытания
Почему 0,1Гц, а не 50Гц ???
Компактные размеры испытательного оборудования
P = L (2πf.C) U2 = 1 (2 * 3.14 * 50 * 0.33) 142 = 20 kVA
Кабель 14кВ
Протяженностью 1000м и сечением 95мм2
(C = 330нФ/км типичная емкость)
ВЫВОД – 50Гц БОЛЬШАЯ, ТЯЖЕЛАЯ,
ДОРОГАЯ
HIGH VOLTAGE DIAGNOSTICS SARL
СНЧ испытания
СНЧ (0,1Гц) Напряжение согласно стандарту DIN VDE 0276 (HD 620 S1)
Исп. напряж
Напряжение
Бум Масл
ПВХ
Постоянное
45 - 65HГц
5,6 – 8 x U0
2 x U0
0,1 Гц
3 x U0
СПЭ
45 – 65 Гц
2 x U0
0,1 Гц
3 x U0
Кабель
B2 electronic GmbH
www.b2hv.at
Время
15 – 30 мин
30 мин
30 мин
60 мин
60 мин
СНЧ испытания и Диагностика
Испытания
Диагностика
Неразрушающий
метод
Разрушающий
метод
TD
Интегральная
оценка изоляции
PD
Локализация
поврежденных
участков
Определение tg δ
Iакт.
напряжение
I
Iреакт.
δ
δ = 90°- φ
ток
0
время/сек.
tg δ
=
активная мощность
=
реактивная мощность
φ
10
=
1
w CR
TAN DELTA
Система диагностики
• Самый простой и быстрый способ оценить
состояние изоляции кабеля
• Не разрушающий (щадящий) метод
• Метод для определения “Water Trees” водяных деревьев
• Предварительная диагностика – план будущих
работ / ремонта / замены
b2 electronic GmbH
TAN DELTA
Хорошие кабели:
СПЭ меньше 1,2 x
Бум.Масл 50 x 10-3
-3
10
меньше, чем
b2 electronic GmbH
Критерии оценки состояния СПЭ кабелей
Состояние кабелей хорошее:
tg δ (2 Uo) < 0,12 % и / или
[tg δ (2 Uo) - tg δ (Uo)] < 0,06 %
Плохое состояние
(незамедлительная замена):
tg δ (2 Uo) > 0,22 % и / или
[tg δ (2 Uo) - tg δ (Uo)] > 0,1 %
0,1 Hz dissipation factor
7
tan d . 10-3
reference cable (new)
slightly service-aged (1)
moderately service-aged (2)
moderately service-aged (3)
strongly service-aged (4)
6
5
4
3
2
1
0
0
0,5
1
1,5
2
U/U0
Для всех остальных случаев необходим повышенный контроль
и замена исходя из текущих возможностей
2,5
3
Измерение частичных разрядов (ЧР) в каб. до 35кВ
- Локализация мест принципом рефлектометрии
-Заряд измеряется в кулонах
-Диагностика при Uo – номинального высокого напряжения КЛ
Измерение частичных разрядов (ЧР) в каб. до 35кВ
Самое сложное – ОЦЕНКА результата диагностики
в табл. Приведены градации по срокам диагностирования и
ремонта КЛ в зависимости от
среднему количеству
ЧР в локальном месте.
Максимальное значение
ЧР в локальном месте КЛ,
пКл
Необходимый срок
диагностирования или
ремонта КЛ
До 1200
КЛ подлежит повторному
диагностированию в течение
5 лет
От 1200 до 7500
КЛ подлежит повторному
диагностированию в течение
одного года
От 7500 до 15000
КЛ подлежит ремонту в
течение одного года с
последующей диагностикой
Свыше 15000
КЛ не подлежит эксплуатации
Измерение частичных разрядов (ЧР) в каб. до 35кВ
ПЛЮС
ИЗМЕРЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПОТЕРЬ
2 способа диагностики – для ДОПОЛНЕНИЯ ДРУГ ДРУГА
Тангенс
-
БЫСТРО,
ТОЧНО,
ИНТЕГРАЛЬНАЯ
ЧР - Точное местоположение дефекта, сложный анализ
ОЦЕНКА
Производитель
HV Diagnostics расположена в
Швейцарии
Плодотворно работает в области
изготовления МОБИЛЬНОГО
оборудования для высоковольтных
испытаний и диагностики.
HIGH VOLTAGE DIAGNOSTICS SARL
Оборудование
• Универсальные высоковольтные СНЧ
установки серии HVA на 30, 60 и 90кВ
• Системы измерения тангенса угла
диэлектрических потерь серии TD
(Интегральная оценка)
• Системы поиска места повреждения
методом частичных разрядов серии PD
• Тестирование трансформаторного
масла
HIGH VOLTAGE DIAGNOSTICS SARL
HVA серия
Универсальная высоковольтная система 4 в 1.
Серия состоит из 4 модификаций
Установка
Тест.напряжение ампл
и действ знач.
Макс длина кабеля
при частоте 0,1Гц
HVA 30
До 30кВ (дейст 21кВ)
6 и 10кВ
1,5км
HVA 30-5
До 30кВ (дейст 21кВ)
11 км – увел мощность
HVA 60
До 60кВ (дейст 42кВ)
6и 10кВ универсальн
3 км
HVA 90
До 90кВ (дейст 63кВ)
КЛ 35кВ
3,3 км
1) СНЧ испытания (сверх-низкой частоты VLF) кабеля
из сшитого полиэтилена (СПЭ) переменным
напряжением
2) Испытание постоянным напряжением обоих
полярностей
3) Тестирование как жил так и оболочки кабеля
4) Улучшение определения места прожига изоляции,
перевод места пробоя в низкоомное
Серия HVA.
• Эффективна и универсальна – испытание ВСЕХ
высоковольтных кабелей
Согласно инструкции УП-Б-1 «По испытаниям кабельных линий, оборудования
распределительных устройств, защитных средств и определению мест повреждений
на кабельных линиях» разработанной ОАО «Московской городской электросетевой
компанией» и утвержденной 27 октября 2006г. , испытание кабелей с СПЭ изоляцией
напряжением 10 - 35 кВ проводится трехкратным повышенным фазным
напряжением сверхнизкой частоты - 3хUo, частотой 0,1Гц,
Например , чтобы испытать кабель напряжением 10 кВ необходимо приложить испытат.
напряжение, которое вычисляется по формуле Uном / 1,73 х 3 = 17,3 кВ,
Вычисление испытательного трехкратного фазного напряжения СНЧ - 3хU0(кВ)
каб.лин.
Крат.
3хU0(кВ)
35
1,73
60,62177826
10
1,73
17,32050808
6
1,73
10,39230485
Пересчет амплитудного в действующее значение
Наименование
U(кВ) амп.
U(кВ)эффективное
•
HVA-90
90
HVA-60
HVA-30
60
30
1,41
1,41
1,41
63,63961031
42,42640687
21,21320344
НЕБОЛЬШОЙ ВЕС УСТАНОВОК И НИЗКАЯ ЦЕНА.
НЕ ТРЕБУЕТ ПРИОБРЕТЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ
HVA Серия
Какие установки для какого кабеля
1
рассчит. Для 3 x U0
2
рассчит. Для 1,7 x U0
HVA30
23kВдейств
33kВпик
13kВ кабель1
HVA30-5
23kVrms
33kVpeak
13kВ кабель1
HVA60
44kVrms
62kVpeak
26кВ cable1
HVA90
64kVrms
90kVpeak
36кВ cable1
HVA94
66kVrms
94kVpeak
66кВ cable2
HVA200
141kVrms
200kVpeak
138кВcable2
b2 electronic GmbH
Универсальность установки
Задаются ВСЕ формы испытательного напряжения
Постоянное напряжение обоих поля рностей
Синусоидальное напряжение 0,1 Гц,
Прямоугольное напряжение 0,1 Гц:
Графический дисплей установки
На дисплее установки в режиме реального времени отображается форма
сигнала и все измеряемые и заданные параметры, такие как :
вид тестирующего сигнала,
напряжение (1% погрешность),
ток,
емкость кабеля,
изоляция,
время тестирования
HVA 30
Универсальная высоковольтная система 4 в 1 до 30кВ
1)
Идеальный, симметричный , полностью
синусоидальный выходной высоковольтный сигнал на
всем диапазоне , вне зависимости от нагрузки.
2) Огромный потенциал тестирования по емкости (до
12мкФ), что соответствует 30км стандартного
высоковольтного кабеля •
3) Компактная установка весом ВСЕГО
19кг
Встроенная автоматическая система
выбора оптимальной тестовой частоты
прибора (СНЧ) в зависимости от величины
нагрузки (от 0,1 до 0,01Гц) – ТОЛЬКО СИНУС
ЗАЧЕМ ???
Серия HVA. Резюме
Прибор автоматически выбирает оптимальную частоту
тестирования в соответствии с нагрузкой для тестирования
протяженных кабелей
ЗАЧЕМ ???
Пример расчета возможной макс длины кабеля HVA 60:
1.0 µF @ 0.1 Гц @ 44кВ RMS (Примерно 3км кабель)
2.0 µF @ 0.05 Гц @ 44кВ RMS (Прим. 6 км кабель)
5.0 µF @ 0.02 Гц @ 44кВ RMS (Прим 15 км кабель)
Рассчитано для типичного кабеля с емкостью: 330нФ/км
Длина (км) = P / (2. π . F . C (µF /km) . V 2 )
P
2
π
F (Hz ) C (µF /km)V2 (kV)
1216,34 2
3,1416 0,1
0,33
44
L (км)=
3,030085 км
HIGH VOLTAGE DIAGNOSTICS SARL
HVA 30
1)
Преимущества
Симметричное выходное напряжение
синусоидальной формы волны гарантирует, что
накопления постоянной составляющей не
произойдет. Это помогает избежать формирования
объемного заряда и, следовательно, каких-либо
повреждений.
2) Только с синусоидальной формой выходного
напряжения возможно измерении тангенса угла
диэлектрических потерь в кабеле и его диагностика
методами частичного разряда (данные опции
поставляются за доп деньги), с прямоугольной нет!
3) Важная опция – питание от аккумуляторов
4) В установке не используются никакие подвижные
механические части или масло для генерации или
изоляции высокого напряжения. Нет тех обслуж.
5) ПО в комплекте
6) Выявление внешнего напряжения до 15кВ !!!
HVA 30-5 высокой мощности
Установка высокой мощности – позволяет
тестировать кабели, длиной до 50 км при
пониженной частоте тестирования
3.4 мкФ @ 0.1 Гц @ 23kВ действ (Прим 11 км
кабель)*
5.0 мкФ @ 0.1 Гц @ 19kВ действ (Прим 17 км
кабель)*
15.00 мкФ @ 0.02 Гц @ 19kВ действ (Ок. 50
км кабель)*
* Рассчитано для типичного кабеля с емкостью 330пФ/м
HVA 60
Универсальная высоковольтная система 4 в 1 до 60кВ
1.0 мкФ @ 0.1 Гц @ 44kВ действ
(Прим 3 км кабель)*
2.0 мкФ @ 0.05 Гц @ 44kВ действ (Прим
6000 м кабель)*
ПРЕИМУЩЕСТВА
1) УСПЫТАНИЕ ВСЕХ ТИПОВ КАБЕЛЯ – СПЭ
или бумажно-масляной изол.
шестикратным напряжением пост тока
Все установки имеют спец разъем для подключения
высоковольтного кабеля, что позволяет при его
повреждении просто заменить его, а не
отправлять всю установку производителю.
Никакого теплового ограничения в течение времени
эксплуатации!
HVA 90
Универсальная высоковольтная система 4 в 1 до 90кВ
1.0 мкФ @ 0.1 Гц @ 63kВ действ
(Прим 3 км кабель)*
10.0 мкФ @ 0.01 Гц @ 63kВ действ
(Прим 33км кабель)*
ПРЕИМУЩЕСТВА
Единственная на сегодняшний день
установка позволяющая корректно
испытать кабель на 35кВ
Серия HVA. Резюме
• При тестировании кабеля установка может тестировать как
кабели из сшитого полиэтилена, так и
с бумажно-маслянной изоляцией.
В дополнение установка HVA может использоваться для
тестирования как основной изоляции кабеля, так и его оболочки.
Полностью симметричный вид выходного тестирующего
сигнала.
• Емкости
• Выключатели, вакуумные камеры
• Трансформаторы
• Двигатели
•
Изоляторы
HIGH VOLTAGE DIAGNOSTICS SARL
TAN DELTA
Измерение
b2 electronic GmbH
TAN DELTA
Система измерения TD
Напряжение
• 23кВ дейтв (TD30) 44kВ действ(TD60)
• 2 „C“ батареи (10 часов)
Tan Delta
• Разрешение: 1 x 10-5
• Точность: ± 1 x 10-4 (нагруз. > 15нФ)
Частота
• 0,1Гц
Нагрузка
• от15нФ до 5мкФ (minimum 1µA RMS)
b2 electronic GmbH
TAN DELTA
Сиситема диагностики
ВЕС 3кг! (TD60 5кг)
Програмное обеспечение
„TD Control Center“
Подключил и измеряй! Все просто!!!
b2 electronic GmbH
Зависимость tgδ от тестового напряжения
для новой и состаренной изоляции
кабелей напряжением 6 – 35 кВ
0,1 Hz dissipation factor
7
tan d . 10-3
reference cable (new)
slightly service-aged (1)
moderately service-aged (2)
moderately service-aged (3)
strongly service-aged (4)
6
5
4
3
2
1
0
0
0,5
1
1,5
U/U0
2
2,5
3
JICABLE, Versailles, June 1995, paper B.9.6.
Частичные разряды
High Voltage Filter &
Coupling Capacitor
*Example PD-Flex system
B2 electronic GmbH
www.b2hv.at
Частичные разряды
PD30/60/90
Экран
рефлектометра
TDR signature
ЧР амплитуда &
расположение
Экран уровня ЧР
Длина
кабеля
Propagation
velocity
Coupling
Capacitor
Уровень ЧР
Подаваемое напряжение
b2 electronic GmbH
Тестеры масла
BA60 BA75 BA80 BA100
BA60 : 60кВ максимум
(30кВ – 0 – 30кВ)
BA75 : 75кВ максимум
(37,5кВ – 0 – 37,5кВ)
BA80 : 80кВ максимум
(40кВ – 0 – 40кВ)
BA100 : 100кВ макс.
(50кВ – 0 – 50кВ)
B2 electronic GmbH
www.b2hv.at
BA Серия
Вес: 22кг
Дисплей, супер быстрое
отключение (< 5мкс)*
ГОСТ 6581-75
*необх для силиконовых масел
B2 electronic GmbH
www.b2hv.at
BA Серия
Встроенный принтер
Bluetooth / USB ФЛЕШ
Аккумулятор / 230 В / 12 В пост
B2 electronic GmbH
www.b2hv.at
High Voltage Diagnostics Sarl
Switzerland