Jarosław PARCIAK. Jadwisin r. Eksploatacja i diagnostyka wewnątrzzakładowych rozdzielczych sieci kablowych

Transkrypt

1 Jarosław PARCIAK Przedsiębiorstwo Badawczo-Wdrożeniowe OLMEX S.A. Olsztyn Jadwisin r. Eksploatacja i diagnostyka wewnątrzzakładowych rozdzielczych sieci kablowych Cel: Celem referatu jest przedstawienie zastępczych dla prób DC nowoczesnych technik probierczych i diagnostycznych oraz ich unifikacji dla wszystkich typów kabli w kategoriach typu izolacji, konstrukcji i napięcia znamionowego. Dodatkowo zaprezentowano program zarządzania siecią kablową oraz technicznym potencjałem probierczym i diagnostycznym w taki sposób aby zapobiegać awariom systemów kablowych i maksymalnie wydłużyć okres eksploatowania kabli. Wyniki prób i pomiarów probierczych występujące w poniższym referacie, autor zapożyczył z energetyki zawodowej Niemiec, Anglii i Francji jak również zostały zawarte wyniki z prób kabli krajowych. Dla diagnostyki kabli przedstawione wyniki zawierają wyłącznie pomiary na kablach krajowych. I. Administrowanie systemem kablowym na miarę XXI wieku W olbrzymim zagęszczeniu infrastruktur uzbrojenia podziemnego, w pajęczynie przewodów i kabli medialnych administrowanie i zarządzanie rozdzielczą energetyczną siecią kablową staje się niezwykle istotne. W dużych aglomeracjach urbanistycznych techniki administracyjnego nanoszenia kabli w mapy przestrzenne już dawno wyparły tradycyjne metody geodezyjne ołówka i deski kreślarskiej. Wprowadzenie komputerów oraz map wirtualnych pozwala na nanoszenie strategicznych linii kablowych jak również całych systemów energetycznych z użyciem narzędzi i technologii GIS lub GPS. Istotne dla administratora systemu dane powinny być uaktualniane w czasie rzeczywistym przez ekipy obsługi energetycznej czy też zespoły eksploatacyjne do lokalizacji uszkodzeń i diagnostyki kabli. Bardzo ważnym elementem w sztuce administrowania systemem jest szybki i bezpieczny dostęp do informacji technicznych przez osoby dokonujące bezpośrednio eksploatację linii czy kabli średniego napięcia. Oczywiście całość powinna być sprawdzana czy weryfikowana przez nadrzędny organ administracyjny. Baza danych o kablach W samym założeniu nadrzędna baza danych o sieci kablowej powinna zawierać następujące informacje : 1) Numer kabla wg dotychczasowej ewidencji 2) Oznaczenie kabla 3) Typ 4) Odcinek (jeżeli linia kablowa rozpatrywana jest w odcinkach) 5) Miejscowość zainstalowania 6) Rok budowy linii 7) Stan linii (czynna, rezerwowa, uszkodzona, wyłączona).

2 2. Podbaza z eksploatacji i prób sieci kablowej Dodatkowe informacje jakie powinny znajdować się w rekordach bazy o konkretnym kablu to: 1) Napięcie nominalne (informacja ważna dla wykonywania prób probierczych) 2) Prędkość propagacji w m/us 3) Stan pracy 4) Zasilany (skąd _ nr stacji). 5) Uwagi eksploatacji 6) Zestawienie wykonanych pomiarów (data godzina i typ pomiaru)

3 3) Podbaza z wynikami prób i pomiarów dla konkretnego kabla z bazy Dodatkowe informacje jakie powinny znajdować się w rekordach podbazy o wynikach prób to:!) Powód wykonania próby 2) Przyłożone napięcie probiercze 3) Czas próby 4) Wynik pozytywny bądź przebicie w określonym czasie

4 3) Podbaza z wynikami pomiarowymi metodą impuls-echo i rejestracją muf 4) Wykorzystanie technologii GIS w mapowaniu kabli i osprzętu kablowego Mapowanie systemów kablowych w technologii GIS umożliwia wykonanie optycznych map dla kabli z umiejscowieniem osprzętu kablowego tj. muf w odniesieniu do terenu. W praktyce wykrystalizowało się kilka systemów administracyjnych dla rozdzielczej sieci kablowej z uwzględnieniem prób probierczych i prób diagnostycznych. W Polsce sprawdzone są już systemy LUX-View 2000 oraz WINKIS dostosowane do konkretnych potrzeb i wymagań użytkownika.

5 II. Próby probiercze w eksploatacji - unifikacja prób dla wszystkich typów kabli SN 1. Wprowadzenie Czasy, w których badano kable SN pod kątem ich dalszej eksploatacji przy pomocy jednej próby napięciem stałym, w przypadku kabli z izolacją z tworzyw sztucznych i z powodu kontrowersyjnej oceny tej próby, ostatecznie odchodzą w przeszłość. Różnorodne są przyczyny, które do tego doprowadziły, lecz najczęściej określa się zły wpływ spolaryzowanego w czasie napięcia a tym samym do trwałych i postępujących osłabień izolacji w systemie izolacyjnym. Z powodu lokalnych zmian stałej dielektrycznej, zakłócenia te prowadzą do lokalnych przyrostów natężenia pola, które przy odpowiednim obciążeniu systemu izolacyjnego, powodują powstawanie kanałów prowadzących do przebicia. Przy długotrwałym narażeniu na działanie napięcia przemiennego, w miejscach osłabień lub wad technologicznych powstaje, tak jak w przypadku water trees, problem tworzenia się ładunków przestrzennych, przy czym poprzez nakładanie się z innymi napięciami (probierczymi) tworzyć się mogą kanały przebić. Dlatego też powstała konieczność opracowania nowych metod prób, prób które nie powodują wstępnego uszkodzenia kabla i są dla kabla, o ile to możliwe przyjazne. Wprawdzie toczą się nadal kontrowersje co do stosowania prób napięciem stałym do badania kabli z izolacją z tworzywa sztucznego, jednakże wiele przemawia po prostu przeciw ich stosowaniu. W praktyce wykrystalizowało się parę metod badań, które są całkowicie wystarczające dla dzisiejszych wymogów probierczych i badawczych. Niektóre nowe metody badań zostały dopiero teraz wprowadzone odnośnymi przepisami VDE, które nareszcie dają do ręki praktykom jasne i nieomylne metody badań kabli. Bez wsparcia tym uregulowaniem, które powinno odpowiadać obecnemu stanowi techniki, nie można jednoznacznie odpowiedzieć na pytania i problemy, które stwarzają pole dla niepewności prawnej. 2. Badania według przepisów VDE Badanie urządzeń kablowych służy przede wszystkim ustaleniu stanu izolacji żył lub tak jak np. w Niemczech wymaganemu przez VBG 4 badaniu gotowości do włączenia po montażu kabla. Z drugiej strony, w coraz większej ilości podejmowane są badania płaszczy kabli w celu zapobieżenia wnikaniu wody w obręb ekranu. Woda w kablu o izolacji z tworzywa sztucznego, jak dawniej prowadzi do występowania uszkodzeń Badanie izolacji żył Norma dotychczas obowiązująca dla badań kabli, VDE 0298 część 1 pochodzi z roku 1982 i ustala napięcia probiercze, jak przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Napięcia probiercze U 0 / U w kv 6 / 10 8,7/15 12 / / 30 DC w kv AC w kv Już tu pojawiają się pierwsze ostrzeżenia o możliwych uszkodzeniach poprzez badania napięciem stałym. Wskazanie na znacznie zredukowane napięcie probiercze zmusza użytkownika do odpowiedzialności we własnym zakresie. W styczniu 1990 został przedstawiony projekt nowej normy VDE 0298 część 1. W projekcie tym przejęte zostały bez zmian zalecenia odnośnie badań kabli dotychczasowej normy VDE Wypracowane w międzyczasie nowe metody badań potwierdziły swą wartość i dopiero zostały wprowadzone w nowym projekcie normy VDE część 1, który ukazał się w maju Nowe w tej normie VDE jest rozróżnienie pomiędzy kablami w izolacji z PE i XLPE oraz przede wszystkim włączenie nowego badania prądem przemiennym przy pomocy VLF 0,1 Hz. Tabela 2 przedstawia nowe możliwości badań: Tabela 2. Napięcia probiercze dla kabli w izolacji XLPE U 0 / U w kv 6 /10 8,7 / / / 30 AC Hz 60 min. VLF 0,1 Hz 60 min

6 Tabela 3. Napięcia probiercze dla kabli w izolacji PE U 0 / U w kv 6 /10 8,7 / / / 30 AC Hz 30 min. VLF 0,1 Hz 30 min Tabela 4. Napięcia probiercze dla kabli w izolacji papierowo-olejowej U 0 / U w kv 6 /10 8,7 / / / 30 AC Hz 30 min *. VLF 0,1 Hz 30 min.* DC min * dla tras mieszanych 60 min. Jako kryterium badania obowiązuje podany czas próby. Inne kryteria, jak na przykład wielkość współczynnika strat nie mają w tych przepisach znaczenia. Próba ułożonych kabli służy w pierwszej linii zbadaniu gotowości do włączenia i gotowości do eksploatacji urządzenia kablowego. Ocena żywotności kabla w izolacji PE czy XLPE jest możliwa metodami, które można przyporządkować diagnozie kabli. Wymienione w tabelach 1 do 4 napięcia probiercze mogą być zastosowane jedynie wtedy, gdy żadne części urządzenia kablowego nie kończą się w transformatorze lub rozdzielni w izolacji SF 6. W takim przypadku maksymalne napięcie probiercze należy omówić z producentem transformatora lub rozdzielni SF 6. Ten środek bezpieczeństwa odnosi się do tego, że przy możliwym przebiciu w kablu, na zakończeniach kabli może wystąpić podwojenie napięcia probierczego i przy odpowiedniej sytuacji napięciowej łącznika wysokonapięciowego może przebić przerwę izolacyjną i tym samym podłączyć szynę wysokiego napięcia z urządzeniem probierczym jest to sytuacja, do jakiej nie można dopuścić! 2.2. Badanie płaszcza Oprócz izolacji żył, zbadać również należy izolację płaszcza. Tylko nienaruszony płaszcz zapobiega wnikaniu wilgoci w obręb ekranu i dlatego też jest niezbędny dla wolnego od zakłóceń uzyskania urządzenia kablowego. W tabeli 5 wyszczególnione są wartości probiercze wymienione w normie VDE 0276 część Upływy wymienione w tabeli 5 są zaleceniami kilku największych zakładów energetycznych w Unii Europejskiej i od lat sprawdziły się tam jako kryterium pomiaru. Do badania używane jest napięcie stałe. Według ww normy należy o ile to możliwe unikać prób impulsowych. W energetyce zawodowej w Polsce wykonuje się próby płaszcza kabli napięciem stałym o wartości 5 kv i czasie trwania 1 min bez względu na typ izolacji. Jako zadowalający wynik próby przyjmuje się brak wystąpienia przebicia w przeciągu trwania testu. Tabela 5. Badanie płaszcza PE płaszcz 3 kv 0,8 ma / km XLPE - płaszcz 5 kv 0,02 ma / km Czas badania: po 10 minut Do badań płaszczy używane są małe i mobilne urządzenia probiercze o napięciu wyjściowym 0 5 kv, przy czym urządzenia o zasilaniu bateryjnym stosuje się przy nowo układanych, jeszcze nie zainstalowanych kablach. Mierzony prąd upływu musi być znacząco mniejszy od 100 µa, by można było przeprowadzić pomiar na krótkich odcinkach kabli. 3. Urządzenia probiercze Próbniki do kabli są stosowane od dziesięcioleci. Tak np. do badania kabli w izolacji z tworzyw sztucznych stworzono w roku 1986 rezonansowe urządzenie probiercze, przy pomocy którego można przeprowadzać badania prądem przemiennym według normy VDE.

7 Odkąd również technika, VLF z częstotliwością 0,1 Hz została uwzględniona w warunkach badań w przepisach VDE, oprócz metod pomiarowych prądem stałym i przemiennym do dyspozycji pozostaje również metoda z VLF (0,1 Hz). Dalej zostaną omówione poszczególne urządzenia oraz ich metody pomiarów, przy czym główne zainteresowanie skierowane jest na nową technikę VLF. 3.1 Przyrządy pomiarowe DC Wszystkie przyrządy pomiarowe DC mają budowę modułową. Urządzenie sterujące i pomiarowe przewidziane są na następujące zakresy napięcia stałego: a. 35 kv AC 50 kv DC b. 55 kv AC 70 kv DC c. 35 kv AC 100 kv DC d. 55 kv AC 130 kv DC Dla wytwarzania wysokiego napięcia AC do dyspozycji pozostają dwa tarnsformatory w wykonaniu zalewanym żywicą, o napięciu 35 kv (3 kva) i o napięciu 55 kv (3,5 kva). Po wyprostowaniu danego napięcia przemiennego daje to 50 ew. 70 kv. Aby wytworzyć napięcie 100 ew. 130 kv stosowany jest podwajacz napięcia w układzie Greinachera. Na rysunku 1 pokazana jest budowa systemu 50 / 70 kv i 100 / 130 kv. Parametry techniczne tych urządzeń pomiarowych można zaczerpnąć z tabeli 6. Tabela 6. Dane techniczne DC kv In ma Ik ma P kva 3,0 3,5 3,0 3,5 Rysunek 1. Modułowy system do wytwarzania wysokiego napięcia DC

8 Ponieważ te urządzenia probiercze każdorazowo wykazują prąd wyjściowy 15 / 50 ma, możliwe jest przy ich pomocy przepalenie ew. zniszczenie izolacji kabla podczas lokalizacji uszkodzenia. Moc wyjściowa tych urządzeń pozwala poza tym na naładowanie baterii kondensatorów w celu utworzenia wysokonapięciowych urządzeń udarowych. Ta uniwersalna jednostka WN nadaje się poza tym również do zastosowania w zasilaniu wytwarzania sygnału VLF Rezonansowe urządzenie probiercze Moc konieczna do przeprowadzenia badania prądem przemiennym jest dość znaczna i najczęściej dostępna jest w odpowiedniej wielkości najczęściej w polach probierczych. Tabela 7 pokazuje zapotrzebowanie mocy niektórych kabli. Tabela 7. Moce probiercze 50 Hz Rząd KV mm 2 KVA / km 6 / ,85 6 / ,01 12 / ,74 12 / ,97 12 / ,54 Aby dojść do przenośnego urządzenie pomiarowego, wybrano układ rezonansowy, gdzie szeregowo z pojemnością kabla CK włączona jest stała indukcyjność L. Podstawa tego układu rezonansowego zasilana jest prądem przemiennym o częstotliwości pomiędzy 40 i 60 Hz. Ten wytworzony przy pomocy przekształtnika częstotliwości prąd przemienny stanowi wielkość zmienną tego obwodu rezonansowego. Dzięki temu, przy zachowaniu pewnych warunków wstępnych zawsze możliwe jest osiągnięcie rezonansu. Cewka wykonana jako dławik z rdzeniem sztabkowym charakteryzuje się dobrocią Q 50 i tym samym pozwala na pokrycie zapotrzebowania na moc bierną o wielkości 50 kva (odpowiada to pojemności kabla 0,4 µf). Przy pomocy dwóch równolegle połączonych dławików dają się zbadać pojemności kabli do 0,8 µf. Na rysunku 2 pokazana jest zasada budowy układu rezonansowego. Rysunek 2. Układ rezonansowy Do zasilenia sieciowego wystarczające jest 16 A gniazdo ze stykiem ochronnym, ponieważ do przeprowadzenia badania nie musi zostać dostarczona lub wytworzona żadna specjalna moc. Wyniki pomiarów osiągnięte przy pomocy tego urządzenia są porównywalne z zestawem probierczym VLF i są znakomite. Najlepsze wyniki zostały osiągnięte przy napięciu 2.5 U 0 i czasie badania 60 minut. Wymieniony w przepisach VDE 0298 czas badania 30 minut musiał zostać podwojony, ponieważ większość przebić ujawnia się dopiero po 40 do 50 minutach. Można dowieść, że prawidłowo przeprowadzone badania wykazały jedynie osłabienia, bez spowodowania dalszych uszkodzeń kabla. Tak na przykład w pewnym zakładzie energetycznym, w którym stare kable siłowe poddano badaniu prądem przemiennym, nie stwierdzono po ośmiu latach żadnych dalszych awarii. Linie kablowe, które podczas badania uległy uszkodzeniu zostały wymienione, gdy po pierwszej naprawie po w ramach badania zanotowano dalsze uszkodzenia. W przypadku linii mieszanych, metoda badania z użyciem zestawu rezonansowego nie jest możliwa do zastosowania, ponieważ kable w izolacji papierowej nasączonej olejem wykazują wyższy współczynnik strat i tym samym tłumią krzywą rezonansową. Nie jest wtedy osiągane wymagane napięcie wyjściowe.

9 3.3. System probierczy VLF Technika probiercza VLF 0,1 Hz, która została w 1995r. wprowadzona do przepisów VDE 0276 część 1001, pozwala na przeprowadzanie badań kabli w izolacji papierowej i z tworzyw sztucznych. Tak jak w przypadku innych badań, także tu obowiązuje przede wszystkim badanie wytrzymałości napięciowej. Inne kryteria nie są wprowadzane. Częstotliwość probiercza VLF 0,1 Hz może mieć kształt sinusoidalny lub meandryczny, przy czym w tym ostatnim przypadku mówimy o przebiegu prostokątnym z sinusoidalnymi zmianami polaryzacji. Zmiana polaryzacji z jednej na drugą odpowiada czasem trwania normalnej częstotliwości pracy 50 Hz. Ta nowa metoda badania potwierdza, że niskie napięcie probiercze metody 50 Hz kombinowane jest z metodą wysokiej szybkości przyrostu niszczących izolację drzewień elektrycznych elecrical trees. Na rysunku 3 przedstawiono kształt napięcia VLF 0,1 Hz.. Natomiast rysunek 4 przedstawia sinusoidalne zbocze podczas zmiany polaryzacji. Rysunek 3. Napięcie probiercze VLF 0,1 Hz Jako napięcie probiercze przyjęło się w tej metodzie 3 U 0 i czas próby 1 godzina. Przy wystąpieniu przebicia w kablu podczas badania, czas badania po naprawie znów musi wynosić 1 godzinę. Rysunek 4. Przebieg sinusoidalny zmiany polaryzacji Do wytwarzania napięcia probierczego VLF 0,1 Hz konieczny jest generator ładujący, którego moc określa maksymalną możliwą do zbadania długość kabla. Aby zredukować zapotrzebowanie na energię podczas badania, energia naładowanych żył doprowadzana jest do dławika i następnie z odwróconą polaryzacją ponownie doprowadzana do żył kabla. W ten sposób należy uzupełnić jedynie stratę mocy przy odwróceniu przebiegi oraz upływności. Rysunek 5 pokazuje proces doładowywania.

10 Rysunek 5. Proces doładowywania Wytwarzanie częstotliwości probierczej VLF 0,1 Hz realizowane jest przy pomocy wysokonapięciowego wyłącznika obrotowego z napędem silnikowym. Na rysunku 6 przedstawiony został schemat funkcjonalny. Następnie ujemne napięcie probiercze poprzez łącznik 1 doprowadzane jest do obiektu badanego. Równolegle do obiektu badanego umieszczony jest kondensator wsporczy, aby mogły być badane także krótkie odcinki kabli. Po 5 sekundach napięcie ładujące zostaje odłączone a ładunki szczątkowe rozładowane poprzez łącznik 2 i dławik Dr. Następnie poprzez łącznik 3 dławik Dr zostaje połączony z obiektem badanym poprzez prostownik Gl1 i tym samym powoduje przełączenie na dodatnią połówkę przebiegu. W położeniu łącznika [4] przez okres 5 sekund utrzymane zostaje napięcie dodatnie. Rysunek 6. Wytwarzanie VLF Poprzez zamknięcie łącznika [5] rozpoczęte zostaje przełączenie na polaryzację ujemną. Energia pozostaje utrzymana, poza stratami przełączania oraz poborem mocy przez instrumenty pomiarowe. Nowy proces ładowania rozpoczyna się zamknięciem łącznika [1]. Kompletnie urządzenie probiercze VLF 0,1 Hz składa się z następujących elementów : urządzenie sterownicze i regulacyjne generator ładujący łącznik obrotowy ze zintegrowanym prostownikiem wysokonapięciowym dławik + kondensator wsporczy Na rysunku 7 przedstawione zostało kompletne urządzenie probiercze, przy czym jako generator ładujący zastosowano źródło wysokiego napięcia przewidziane do prób napięciem stałym.

11 Rysunek 7. Urządzenie probiercze VLF (kompletne) Oprócz podanego powyżej urządzenia standardowego, ze względu na budowę modułową dają się zestawić również inne kombinacje. Dodatkowo istnieje również rozszerzenia posiadanych zestawów do badań napięciem stałym o zestawy probiercze VLF. Generator ładujący powinien przy tym dostarczać prąd znamionowy / zwarciowy o wartości 15/50 ma, aby badane mogły być również dłuższe kable. Dzięki dołożeniu specjalnej części sterującej, służącej do kontroli VLF, dotychczasowa część sterująca może pozostać w wozie pomiarowym. Zakres regulacji aparatu regulacyjnego dopuszcza napięcie ładujące do 130 kv DC. Jednakże gdy użytkownik jako generatora ładującego używa 100 ew. 130 kv urządzenia probierczego, powinien pamiętać, że przez zestaw probierczy VLF mogą zostać oddane tylko 52 kv. Dlatego też przy zapotrzebowaniu na wyższe napięcie probiercze, musi zostać specjalne oprzyrządowanie przełączające, umożliwiające umożliwiające bezpośrednie przyłączenie wyższego napięcia probierczego. Na rysunku 8 przedstawiony jest ten przełącznik. Rysunek 8. VLF + urządzenie probiercze DC Całkowicie nowy system kombinowany, który przewidziany jest ;do zabudowy w wozach pomiarowych, umożliwia stosowanie oprócz dotychczasowych metod probierczych DC do 130 kv oraz zestawu probierczego VLF do 52 kv, również przekształcanie niestabilnych uszkodzeń kabli przy pomocy dopalania mocą 3000 W. Poprzez opcjonalne rozszerzenia możliwa jest również lokalizacja uszkodzeń płaszczy z napięciem lokalizacyjnym 5 kv oraz trybem pracy udarowej dla lokalizacji uszkodzeń kabli. Moc udarowa wynosi 1000 J przy napięciach ładowania 5 ew. 10 kv. Dzięki temu stworzono uniwersalny system kombinowany, który oprócz badań wszelkiego rodzaju kabli według przepisów VDE, może być również używany do lokalizacji uszkodzeń. To kombinowane urządzenie nadaje się do zastosowania jako rdzeń nowoczesnego wyposażenia wozu kablowego.

12 III. Diagnostyka kabli - przyszłościowa propozycja zastępująca próby wytrzymałościowe izolacji. 1. Wstęp do diagnostyki kabli Stosowanie prób probierczych można zaliczyć do diagnostyki kabli jako metodę badania, choć otrzymany wynik próby sprowadza się jako dobry lub zły. Z tego też względu poszukiwane są praktyczne metody do oceny stopnia zużycia lub przydatności izolacji kabli. 2. Dlaczego diagnostyka Badanie kabli można usystematyzować w sposób następujący : a) kontrola prewencyjna mająca na celu zlokalizowanie miejsca osłabienia izolacji kabli, a co za tym idzie zmniejszenie liczby nieplanowanych wyłączeń. b) ogólna ocena stanu izolacji, określenie czasu przydatności kabla do eksploatacji potrzebnego do planowania przyszłych robót konserwacyjnych oraz naprawczych. Do metod badań diagnostycznych, można zaliczyć : 1) pomiar współczynnika stratności prądem 0.1 Hz i 50 Hz, względnie pomiar współczynnika stratności przy wyższych częstotliwościach 2) pomiar napięcia relaksacyjnego 3) pomiar prądu rozładowania wtórnego, względnie prądu depolaryzacji 4) izotermiczna analiza prądu relaksacyjnego 5) pomiar wyładowań niezupełnych (PD). O ile w praktyce w energetyce w Polsce przyjęły się i są stosowane urządzenia do izotermicznej analizy prądu relaksacyjnego, tak wszystko wskazuje na to, że największą przyszłość mają urządzenia do pomiaru wyładowań niezupełnych (PD). Wynikiem pomiaru przy izotermicznej analizie prądu relaksacyjnego jest parametr niemianowany A wskazujący na średnie zestarzenie izolacji wewnętrznej w postrzeganiu całej badanej linii kablowej jako elementu systemu. Nie otrzymamy niestety przy użyciu tej metody dodatkowych informacji takich jak stan techniczny osprzętu kablowego czy interesującego nas odcinka kabla. Choć w praktyce w Zakładach Energetycznych w Polsce nie są stosowane jeszcze zestawy do diagnostyki kabli metodą pomiaru wyładowań niezupełnych, tak wiele wskazuje na to aby takie systemy stosować. Zalety takich urządzeń to chociażby następujące możliwości : a) rozróżnianie stanu izolacji i muf kablowych b) kontrola kabli dostarczanych z fabryki przed ułożeniem c) kontrola kabli po ułożeniu (kontrola wykonawców0 d) kontrola kabli w eksploatacji (typowe założenie diagnostyki) e) kontrola kabla po naprawie (kontrola mufy i jakości wykonanej naprawy) f) kontrola kabla przed ponownym włączeniem Pomiary wyładowań niezupełnych należy wykonywać w oparciu o regulacje VDE 0472 część 513/07.82 i uaktualnienia lub IEC z późniejszymi uaktualnieniami. Oznacza to, że zgodnie z w/w należy pomiary wyładowań niezupełnych prowadzić w zakresie napięcia od 1,5 Uo (IEC) do 2,0 Uo (VDE). Wyniki pomiarów jako zadowalające to kilkaset pc dla kabli PE / XLPE oraz rzędu kilku tysięcy pc dla kabli masowych. Pomiary należy wykonywać sinusoidalnym prądem przemiennym o częstotliwości 50 Hz lub zbliżonej do niej. Wykonanie pomiaru przez OWTS (oscilating wave test system) Procedurę pomiaru rozpoczynamy od pomiaru długości kabla echometrem metodą impuls echo. Te dane potrzebne są do wprowadzenia w jednostkę diagnostyczną celem określenia miejsca występowania wyładowań.

13 Następnym elementem jest wzorcowanie urządzenia diagnostycznego za pomocą kalibratora umieszczonego na początku obiektu badanego. Oznacza to eliminację tła i szumów z kabla pomiarowego (własnego) oraz określenie zakresu pomiaru wyładowań (10 pc, 100 pc, 1000 pc, pc). Kolejnym elementem jest pomiar właściwy z użyciem jednostki wysokonapięciowej i zapisanie danych. Na zakończenie pozostaje wprowadzenie odległości do muf (widocznych na echogramie lub z dokumentacji) i obróbka danych w wynik graficzny. Przykładowe pomiary na kablach SN (Polska). Pomiar wykonany w ZE Koszalin S.A. na kablu 15 kv, izolacja PE, długość 1800 m Kabel wyeksploatowany równomiernie, bez muf, duża koncentracja PD w głowicy kablowej. Zarejestrowane uszkodzenie głowicy na L3 w 6 tygodni po pomiarze.

14 Ilość zarejestrowanych wyładowań podczas pomiaru w odniesieniu do długości. Potwierdza się osłabienie głowicy za podłączeniem Pomiar w ZE Kraków S.A. na kablu masowym, długość 950 m, mufy z dokumentacji umiejscowione na 50m, 106m, 350m, 450m, 610m, 850m. Zarejestrowane PD wyłącznie na osprzęcie kablowym. Pomiar ilości wyładowań zarejestrowanych na długości kabla w czasie pomiaru. Aby zapobiec awariom, należałoby wymienić odcinek ok. 200 m od podłączenia i wymienić mufę na 450 m. Pomiar powtórzyć.

15 Pomiar w ZE Olsztyn S.A. na kablu o izolacji PE, długość 2900 m, mufy na 1100 m i 2200 m (dokumentacja). Brak szczególnych koncentracji PD. Pomiar obarczony błędem na L2 (błąd ludzki : zła kalibracja amplitudy sygnału) Zarejestrowana ilość PD na długości kabla. Błąd kalibracji może doprowadzić do błędnej interpretacji wyników w postaci decyzji wymiany odcinka 500 m w celu zapobieżeniu awarii. WNIOSKI KOŃCOWE: Prowadzenie prawidłowej eksploatacji w rozległych wewnątrzzakładowych sieciach kablowych winno być wykonywane z użyciem potencjału technicznego i ludzkiego jak również powinno być wsparte odpowiednim przygotowaniem teoretycznym, uregulowaniem prawnym czy też wewnątrzzakładowym. Niezwykle istotne staje się też połączenie robocze funkcji planowania, utrzymywania baz danych o kablach, wykonywania prób

16 probierczych i diagnostyki, co w przypadku dużych aglomeracji urbanistycznych jak Warszawa, Poznań czy obszar Górnego Śląska jest niezaprzeczalnie potrzebne. Dlatego wprowadzenie takich działań ma na celu jedno techniczno-ekonomiczne założenie : ograniczenie ilości awarii i nieplanowanych wyłączeń, bezprzerwowe zasilanie odbiorców i zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych do niezbędnego minimum. Olsztyn r. Literatura : 1. Materiały konferencyjne KABEL Materiały konferencyjne KABEL Materiały konferencyjne Energetyka XXI wieku Stare Jabłonki OWTS PD-Analysis, Model to simulate partial discharges, SEBA KMT Dr. E. Jäckle Nowoczesne metody probiercze kabli wg VDE Dr. E. Jäckle Gotowość kabli do załączenia wg VGB VDE 0276:1001 Badania odbiorcze kabli na napięcie 6/ /30 z izolacją PE, XLPE i papierowoolejową. 8. Ramowa Instrukcja Eksploatacji RIE 041 Instytut Energetyki 1991r. 9. Inżynieria Wysokich Napięć w Elektroenergetyce Tom I, Hanna Mościcka-Grzesiak 1996r. 10. Dokument harmonizujący HD 640.