Неисправность кабеля на двух кабелях
Общим подходом к тестированию кабеля и определением целостности изоляции является использование теста Hi-pot. В испытании с высоким зарядом напряжение постоянного тока подается на 5-15 мин. В IEEE-400 указано, что напряжение высоковольтного кабеля для кабеля класса 15 кВ составляет 56 кВ для приемочного испытания и 46 кВ для техобслуживания (ANSI / IEEE Std. 400-1980). Другие отраслевые стандартные тесты приведены в (AEIC CS5-94, 1994, AEIC CS6-96, 1996, ICEA S-66-524, 1988). Тестирование с высоким содержанием горшка - это испытание грубой силы; обнаружены неизбежные сбои, но количество ухудшения из-за старения не квантуется (тест go / no-go).
Испытание DC является противоречивым - некоторые данные свидетельствуют о том, что тестирование hi-pot может повредить кабель XLPE (Mercier and Ticker, 1998). Работа EPRI показала, что тестирование постоянного тока ускоряет процесс обработки дерева (EPRI TR-101245, 1993; EPRI TR-101245-V2, 1995).
Для высоковольтных испытаний кабеля XLPE толщиной 15 кВ, 100% изоляции (175 мм, 4, 445 мм) рекомендуется EPRI:
- Не проводите тестирование при напряжении 40 кВ (228 В / мил.) На кабелях, которые в возрасте (особенно те, которые не срабатывали один раз в эксплуатации, а затем сплавляются). Выше 300 В / мил преобладал ухудшение.
- Новый кабель можно протестировать на заводе на 70 кВ. При тестировании нового кабеля не наблюдалось никакого влияния на срок службы кабеля.
- Новый кабель может быть протестирован при напряжении 55 кВ в поле перед включением питания, если старый кабель не был сращен.
- Тестирование при более низких напряжениях постоянного тока (например, 200 В / мил) не выберет плохие участки кабеля.
Еще один вариант для проверки целостности кабеля: тестирование переменного тока не разрушает твердую диэлектрическую изоляцию (или, по крайней мере, ухудшает ее медленнее). Использование очень низкочастотного тестирования переменного тока (около 0, 1 Гц) может привести к меньшему повреждению устаревших кабелей, чем тестирование по постоянному току (Eager et al., 1997) (но коммунальные службы сообщили, что он не является полностью доброкачественным, и тестирование на уровне переменного тока не получило широкое использование).
Низкая частота имеет то преимущество, что оборудование намного меньше, чем оборудование для тестирования переменного тока на 60 Гц.
Место повреждения
Утилиты используют различные инструменты и методы для поиска подземных неисправностей. Несколько из них описаны в следующих нескольких параграфах (см. Также EPRI TR-105502 (1995)).
Разделите и победите
На радиальном кране, где перегорел плавкий предохранитель, экипажи сужают поврежденную секцию, открывая кабель в местах. Экипажи начинаются, открывая кабель рядом с центром, затем они заменяют предохранитель. Если предохранитель дует, неисправность находится вверх по течению; если он не дует, неисправность находится ниже по течению.
Затем экипажи открывают кабель рядом с центром оставшейся части и продолжают разделять пополам схему в соответствующих точках секционирования (обычно это проложенные трансформаторы). Разумеется, каждый раз, когда кабели повреждаются, больше повреждений происходит в месте повреждения, а остальная часть системы имеет напряжение при переносе токов повреждения. Использование предохранителей, ограничивающих ток, уменьшает напряжение тока перебоев тока, но увеличивает стоимость.
Индикаторы ошибок
Индикаторы неисправности (FCI) - это небольшие устройства, зажатые вокруг кабеля, который измеряет ток и сигнализирует о прохождении тока повреждения. Как правило, они применяются на заглушенных трансформаторах. Индикаторы неисправности цепи не указывают на неисправность; они идентифицируют неисправность для секции кабеля.
Рисунок 1 - Типичное применение индикатора неисправности URD
После определения неудавшегося раздела экипажи должны использовать другой метод, например, thumper, чтобы точно идентифицировать неисправность. Если весь участок находится в канале, экипажам не нужно указывать местоположение; они могут просто потянуть кабель и заменить его (или отремонтировать его, если поврежденная часть видна снаружи). Кабели в кабелепроводе требуют менее точного места повреждения; экипаж должен только идентифицировать неисправность для данной секции кабелепровода.
Основная оправданность инженерных коммуникаций для неисправных индикаторов цепи сокращает продолжительность прерываний клиентов. Индикаторы неисправности цепи могут значительно уменьшить ступень отказоустойчивости относительно метода разделения и покоя. Модели, которые создают слышимый шум или имеют внешний индикатор, уменьшают время, необходимое для открытия шкафов. Утилиты используют большинство индикаторов сбоев в цикле URD. С одним индикатором неисправности на трансформатор (см. Рис. 1) экипаж может идентифицировать неисправный раздел и немедленно пересмотреть петлю, чтобы восстановить мощность для всех клиентов. Затем экипаж может начать выявлять неисправность и ремонтировать ее (или даже задержать ремонт в течение более удобного времени).
Для более крупных жилых подразделений или для поездок по коммерческим районам местоположение сложнее. В дополнение к трансформирователям индикаторы неисправности должны быть размещены в каждой секционной или распределительной коробке. В трехфазных цепях имеется либо трехфазный индикатор неисправности, либо три однофазных индикатора; однофазные индикаторы идентифицируют неисправную фазу (значительное преимущество). Другие полезные места для индикаторов неисправностей находятся на обоих концах секций кабелей воздушных линий, которые являются общими для пересечений рек или на основных магистралях. Эти разделы не слиты, но индикаторы неисправностей покажут патрулирующим экипажам, произошла ли неисправность в кабельной секции.
Индикаторы сбоев могут быть сброшены различными способами. В блоках ручного сброса экипажи должны перезагружать устройства после их отключения. Эти единицы менее склонны к достоверному выявлению неисправностей. Самовосстанавливающиеся устройства с большей вероятностью будут точными, поскольку они автоматически сбрасываются на основе тока, напряжения или времени. Текущий сброс наиболее распространен; после отключения, если устройство измеряет ток выше порогового значения, он сбрасывается (стандартные значения составляют 3, 1, 5 и 0, 1 А (проект NRECA RER 90-8, 1993)). При сбросе тока минимальная нагрузка на цепь в этой точке должна быть выше порога, или устройство никогда не будет сброшено. В цикле URD при применении индикаторов текущего сброса учитывайте, что открытая точка может измениться.
Это изменяет ток, который видит индикатор неисправности. Опять же, убедитесь, что нагрузка цепи достаточно, чтобы сбросить индикатор неисправности. Модели сброса напряжения обеспечивают датчик напряжения; когда напряжение превышает некоторое значение (датчик напряжения воспринимается при вторичном напряжении или в емкостной контрольной точке локтя). Единицы сброса времени просто сбрасываются по истечении заданного периода времени.
Индикаторы неисправностей должны срабатывать только для неисправностей - не для нагрузки, а не для броска, а не для молнии, а не для обратных токов. Ложные чтения могут отправлять экипажи на дикие погони в поисках недостатков. Операции повторного включения также приводят к тому, что нагрузки и трансформаторы вызывают бросок, что может ложно отключить индикатор неисправности. Функция ограничения бросков отключает отключение в течение одной секунды после включения питания.
В однофазных кранах ограничение срабатывания броска действительно необходимо только для индикаторов сбоев с ручным сбросом (неисправная фаза с перегоревшим предохранителем не будет иметь броска, который влияет на индикаторы неисправности ниже по течению). Неисправности в соседних кабелях могут также ошибочно отключать индикаторы; магнитные поля попадают в катушку пикапа. Экранирование может помочь предотвратить это.
Несколько сценариев вызывают обратную подачу, которая может отключать индикаторы сбоев. После сбоя запомненная зарядка в кабеле вливается в неисправность, возможно, срабатывает индикаторы неисправности.
МакНульти (McNulty, 1994) сообщил, что 2000 футов 15-киловольтного кабеля создали колебательный переходный ток, достигший максимума в 100 А и затухающий в 0, 15 мс. Непосредственные банки конденсаторов в верхней системе могут ухудшить обход. Двигатели и другое вращающееся оборудование могут также откладывать неисправности. Чтобы избежать ложных срабатываний, используйте высокую уставку. Также помогает оборудование с фильтром, которое уменьшает чувствительность индикатора к переходным токам, но слишком много фильтров может привести к тому, что индикатор неисправности не сможет обнаружить неисправности, быстро разряженные предохранителями, ограничивающими ток.
Самовосстанавливающиеся индикаторы сбоев также могут ошибочно перезагружаться. Токи обратной связи и напряжения могут сбросить индикаторы неисправности. В трехфазной цепи с отключенной одной фазой неисправная фаза может возвращаться через трехфазные трансформаторные соединения, обеспечивая достаточный ток или достаточное напряжение для сброса индикаторов неисправности. В однофазных цепях это не проблема. В общем, однофазное применение намного проще; у нас нет проблем с возвратом или проблем с отключением индикаторов от сбоев на соседних кабелях.
Рекомендации по однофазному применению см. (IEEE Std 1216-2000). Индикаторы неисправности могут иметь характеристику отключения порогового типа, например мгновенное реле (любой ток выше заданного значения отключает флажок), или они могут иметь характеристику превышения тока, которая быстрее срабатывает для более высоких токов. Эти устройства с характеристиками превышения тока должны быть согласованы с минимальными кривыми очистки токоограничивающих предохранителей, чтобы обеспечить их работу. Другой тип индикатора неисправности использует адаптивную настройку, которая срабатывает на основе внезапного увеличения тока, за которым следует потеря тока.
Установите уровень отключения на индикаторах неисправности менее 50% от имеющегося тока повреждения или 500 А, в зависимости от того, что меньше (IEEE P1610 / D03, 2002). Этот порог отключения должен быть не менее двух-трех раз больше нагрузки на цепь, чтобы минимизировать ложные показания. Эти два условия почти никогда не будут конфликтующими, только в конце очень длинного фидера (низкие токи повреждения) на сильно нагруженном кабеле.
Обычно индикаторы неисправностей имеют фиксированное оборудование, но их можно использовать для целевого места повреждения. Когда экипажи прибывают в неисправную и изолированную секцию, они сначала применяют индикаторы неисправности между секциями (как правило, на проложенных трансформаторах). Экипажи восстанавливают поврежденную часть, а затем проверяют индикаторы неисправности, чтобы идентифицировать неисправную секцию. Для схемы применяется только одна дополнительная ошибка, а не несколько ошибок, как с методом деления и захвата.
Секционные испытания. Экипажи изолируют участок кабеля и применяют напряжение hipot постоянного тока. Если кабель удерживает напряжение в горшке, экипажи переходят к следующему разделу и повторяют до тех пор, пока не найдут кабель, который не сможет удерживать напряжение в горшке. Поскольку напряжение постоянного тока, кабель должен быть изолирован от трансформатора.
При более быстром изменении этого могут использоваться высоковольтные палочки, которые используют напряжение сети переменного тока для подачи постоянного напряжения на изолированную секцию кабеля. Thumper - Thumper применяет импульсное напряжение постоянного тока к кабелю. Как следует из его названия, при неисправности сброс колоссов звучит как ударный шум, поскольку зазор в точке отказа многократно искрится. Нагнетатель заряжает конденсатор и использует срабатывающий зазор для разряда заряда конденсатора в кабель. Экипажи могут найти неисправность, слушая шум удара. Акустические устройства повышения могут помочь экипажам найти слабые шумовые шумы; антенны, которые захватывают радиочастотные помехи от дугового разряда, также помогают выявить неисправность. Thumpers хороши для определения точного места повреждения, чтобы экипажи могли начать копать. В системе класса 15 кВ коммунальные предприятия обычно сталкиваются с напряжением от 10 до 15 кВ, но утилит иногда использует напряжения до 25 кВ.
В то время как импульсные разряды, как полагают, менее вредны для кабеля, чем постоянное напряжение постоянного тока, коммунальные предприятия обеспокоены тем, что удар может повредить неиспользуемые участки кабеля. Когда импульс пульсации разрушает кабель, входящий всплеск пролетает мимо неисправности. Когда он достигает точки открытия, напряжение удваивается, тогда импульс напряжения отскакивает назад и вперед между точкой разомкнутости и неисправностью, переключаясь с +2 на -2E (где E - напряжение импульсного импульса).
В тестах исследование EPRI показало, что удар может снизить срок службы старого кабеля (EPRI EL-6902, 1990; EPRI TR-108405-V1, 1997; Hartlein et al., 1989; Hartlein et al., 1994). Ударные разряды в точке отказа также могут привести к повреждению в точке отказа. Большинство коммунальных предприятий пытаются ограничить напряжение или энергию разряда, а некоторые не используют перемычку, опасаясь дополнительного повреждения кабелей и компонентов (Tyner, 1998). Несколько утилит также отключают трансформаторы от системы во время удара, чтобы защитить трансформатор и предотвратить распространение всплесков через трансформатор (эти выбросы должны быть небольшими). Если неисправность не имеет зазора, и если неисправность представляет собой сплошное короткое замыкание, то никакая дуга не образуется, и перемычка не создаст свой характерный удар (к счастью, сплошные короткие замыкания встречаются редко в повреждениях кабеля). Некоторые экипажи продолжают биться, пытаясь сжечь короткое замыкание, чтобы начать дуть.
С кабелем в кабелепроводе стук может быть громче возле концов трубопровода, чем в месте повреждения. Как правило, экипажи должны начинать с низкого напряжения и увеличивать по мере необходимости. Напряжение hi-pot постоянного тока DC может помочь определить, сколько напряжения потребляет грохот.
радиолокационный
Также называемая временная рефлектометрия (TDR), радиолокационный набор вводит очень короткий импульс тока в кабель. При разрывах порция импульса будет возвращаться обратно к множеству; зная скорость распространения волны вдоль кабеля, дает нам оценку расстояния до отказа.
В зависимости от набора тестов и настроек радиолокационные импульсы могут составлять от 5 нс до 5 мкс. Более узкие импульсы дают более высокое разрешение, поэтому пользователи могут лучше различать разломы и отражения от сращиваний и других разрывов (Banker et al., 1994). Радар не дает точной точности; его основное использование заключается в сужении неисправности до определенного участка. Затем экипажи могут использовать тумпер или другую точную технику, чтобы найти отказ. Взятие радиолокационного импульса с любого конца кабеля и усреднение результатов может привести к улучшению оценки местоположения. Расположение радаров на цепях с кранами может быть сложным, особенно с несколькими кранами; импульс будет отражаться от кранов, и отражение от фактической неисправности будет меньше, чем в противном случае.
Технология была разработана для использования надземных антенн для определения и выявления неисправностей на основе радиолокационных сигналов.
(БР)
Радар и грохот
После того, как предохранитель или другой прерыватель цепи очистит неисправность в кабеле, область вокруг точки отказа восстановит некоторую прочность изоляции. Проверка кабеля с помощью омметра показала бы разомкнутую цепь. Аналогично, радиолокационный импульс проходит по ошибке, поэтому только радиолокатор не может обнаружить неисправность. Использование радара с помощью thumper решает эту проблему. Импульсный импульс разрушает зазор, и радар накладывает импульс, отражающийся от дуги неисправности. Время нарастания волны волнового импульса составляет порядка нескольких микросекунд; общая ширина радиолокационного импульса может составлять менее 0, 05 мкс.
Другим менее привлекательным подходом является использование перемычки для непрерывного сжигания кабеля до тех пор, пока сопротивление отказа не станет достаточно низким, чтобы получить показание на радиолокационном наборе (это менее привлекательно, поскольку оно подвергает кабель еще большему количеству ударов, особенно если команды используют высокие напряжения).
Баучер (Boucher, 1991) сообщил, что индикаторы неисправности являются наиболее популярным подходом к поиску неисправностей, но большинство коммунальных предприятий используют различные методы (см. Рис. 2). В зависимости от типа схемы, схемы схемы и доступного оборудования иногда лучше подходят разные подходы.
РИСУНОК 2 - Утилита использования методов обнаружения неисправностей (204 обследованных утилиты, разрешено несколько ответов).
При применении испытательных напряжений к кабелям экипажи должны помнить, что кабели могут выдерживать значительную зарядку. Кабели имеют значительную емкость, а кабели могут поддерживать заряд в течение нескольких дней.
ИСТОЧНИК: ОБОРУДОВАНИЕ И СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ - T. Short