Получайте компоненты с завода-изготовителя со стабильным качеством, практичными сроками поставки и поддержкой экспорта.
Заполните форму ниже, чтобы получить наш каталог и цены.
По ссылкейойо шиУстранение неисправностей при диагностике частичных разрядов методом холодной термоусадки начинается с различения двух механизмов выхода из строя — у них пересекаются симптомы, но они обусловлены разными физическими явлениями. Их путаница приводит к принятию неверных мер по устранению неисправности — очистке устройства, которое требует замены, или замене устройства, которое нужно было лишь переустановить. В данном руководстве описано, как их различить, как каждая из них проявляется в реальных условиях эксплуатации и как принять решение о ремонте или замене.
Частичный разряд (PD) — это локализованный электрический пробой, при котором происходит пробой только части изоляции между двумя проводящими поверхностями, а не полный пробой по всему диэлектрическому зазору. Она возникает, когда заполненная воздухом пустота или межфазный зазор находится внутри области сконцентрированного электрического поля — чаще всего на плече конуса напряжений, где заканчивается полупроводящий экран кабеля и начинается градиент поля. В типичном терминаторе с холодной усадкой класса от 15 кВ до 35 кВ активность ЧР ниже примерно 5 пК часто считается фоновым шумом на правильно установленном устройстве, хотя этот порог зависит от метода испытаний и конструкции кабельной системы.
Поверхностное пробоевое разрушение представляет собой отдельный, заметный тип разрушения: постепенно образующийся карбонизированный след вдоль изолирующей поверхности, вызванный током утечки, воздействующим на пленку влаги и загрязнений, а не на внутреннюю пустоту. Оно развивается на внешней поверхности корпуса из силикона или EPDM, часто начинается вблизи области наибольшей нагрузки на расстоянии примерно от 20 до 40 мм от плеча конуса напряжений.
Оба явления могут приводить к одному и тому же последующему признаку — пробою в воздушной среде или пробое изоляции, — поэтому бригады иногда приписывают отказ из-за пробега по изоляции явлению “частичных разрядов” без подтверждения с помощью измерительных приборов. Частичные разряды — это внутреннее явление, подтверждаемое в ходе испытаний; пробег по изоляции оставляет физические следы при осмотре. В одном устройстве могут наблюдаться оба явления одновременно, поскольку загрязнение поверхности, вызывающее пробой по траектории, на поздних стадиях может также создавать условия образования пустот, поддерживающие частичные разряды.
Обнаружение частичных разрядов зачастую начинается ещё до того, как технический специалист подключает измерительную аппаратуру — бригады часто фиксируют самые ранние признаки во время планового обхода, когда активный источник частичных разрядов уже издаёт достаточно громкий шум или нагревается настолько, что его можно заметить.
Активный источник частичного разряда часто сопровождается слабым шипением или потрескиванием, слышимым с близкого расстояния, но более надежно улавливаемым ультразвуковым детектором, настроенным на частоту 20–100 кГц. На распределительных оконечных устройствах класса 15–25 кВ амплитуда ультразвукового сигнала, как правило, резко возрастает за несколько дней или недель до возникновения пробоя, поэтому подтвержденный сигнал является основанием для проведения более тщательного осмотра, а не для простого ожидания и мониторинга. Акустический сигнал может сопровождаться локализованной инфракрасной «горячей точкой» вблизи плеча конуса напряжений, хотя сама по себе тепловая сигнатура не является окончательным доказательством, поскольку нормальный ток нагрузки также вызывает фоновый нагрев.
В ходе планового испытания на выдерживаемое напряжение в диапазоне очень низких частот (VLF) активность частичных разрядов (PD) обычно проявляется в виде нестабильной кривой тока утечки или скачкообразного изменения показателя tan delta — причем tan delta представляет собой отношение резистивного тока к емкостному току в изоляции и является стандартным показателем диэлектрических потерь — а не в виде явного отказа испытания. На исправном концевом соединении класса от 15 кВ до 35 кВ значения tan delta обычно остаются ниже примерно 1,0%–1,5% при номинальном напряжении [ПРОВЕРИТЬ СТАНДАРТ: точные пределы стабильности tan delta согласно IEEE 400.2 для терминаций с холодной термоусадкой]; тенденция к росту показателей в ходе последовательных испытаний часто является самым ранним количественно измеримым предупреждением об ухудшении состояния границы раздела.
Начальное напряжение PD (Вi) при правильном заземлении, как правило, должен превышать 1,5 × номинальное напряжение фазы относительно земли системы; измеренное Vi Напряжение, приближающееся к номинальному или ниже него, является явным признаком наличия пустоты или дефекта на границе раздела фаз.
Эти показания являются диагностическими данными, а не окончательными выводами — при обнаружении аномалий в показаниях необходимо провести повторное тестирование и физический осмотр, прежде чем принимать решение о ремонте или замене.
[Expert Insight]
- Восходящая тенденция показателя tan delta зачастую является более надежным ранним сигналом тревоги, чем единичный результат «прошел/не прошел»
- Ультразвуковое обнаружение наиболее эффективно во время обхода в тихие часы, вдали от фонового шума подстанции
- Один только инфракрасный анализ не является определяющим — его следует сочетать с акустическими или электрическими измерениями
После отключения питания и обеспечения доступа визуальный осмотр позволяет обнаружить то, что может ускользнуть при использовании исключительно приборных методов контроля — следы оставляют физические доказательства, которые можно идентифицировать без специального оборудования, хотя лупа или бороскоп помогают подтвердить наличие повреждений на ранних стадиях.
Наиболее явным подтвержденным признаком является тонкая, разветвленная полоса от серого до черного цвета, выжженная на поверхности, которая, как правило, следует за градиентом поля, а не проходит хаотично. На концевых устройствах класса 15–25 кВ след длиной более примерно 5–10 мм обычно рассматривается как случай активного пробоя, поскольку настоящий углеродный пробой является проводящим и самораспространяющимся при постоянном напряжении. Более светлые, неразветвленные участки изменения цвета без четко очерченного следа чаще всего являются результатом загрязнения поверхности или старения под воздействием УФ-излучения и сами по себе не подтверждают наличие пробоя.
Поскольку в этой области наблюдается наибольшая концентрация поля, она также является наиболее распространённым местом эрозии — здесь поверхность приобретает шероховатую, ячеистую или меловую текстуру в результате износа гладкой заводской поверхности. Осмотр в полевых условиях агрегатов, снятых с эксплуатации после нескольких лет службы, часто выявляет эту картину ещё до появления видимых следов углерода.
Наличие слоя пыли, солевой пленки или промышленных отложений на поверхности пробега само по себе не свидетельствует о появлении трассирования, однако важно их распределение: более интенсивное накопление вблизи плеча конуса напряжения или основания юбки, а не равномерное покрытие, указывает на локальный цикл влажности и загрязнения, который, как правило, предшествует возникновению трассирования. На наружных блоках, расположенных в прибрежных или промышленных условиях, такое накопление образуется быстрее, чем на внутренних выводах, установленных на распределительных устройствах.
Ни один из этих трёх показателей сам по себе не является окончательным — изменение цвета, эрозия и неравномерность загрязнения в совокупности требуют проведения диагностических испытаний, прежде чем принимать решение о ремонте или замене.
Плечо конуса напряжений является областью с наибольшим напряжением в конструкции, поэтому практически любая первопричина уходит корнями к условию, которое приводит к концентрации полевого напряжения или создает там путь проводимости.
Пустота, достаточная для возникновения частичного разряда, почти всегда образуется во время монтажа. Полупроводящий экран, обрезанный не по длине, поверхность изоляции с остатками растворителя или конус напряжения, смещенный даже на несколько миллиметров от заданного положения, приводят к образованию небольшого воздушного зазора между внутренней геометрией концевого изделие и изоляцией кабеля. В кабелях среднего напряжения класса от 15 кВ до 35 кВ погрешность позиционирования от 3 до 5 мм относительно точки обрезания полупроводящего слоя может сместить конус напряжения за пределы предусмотренной зоны градиента поля.
Поскольку напряженность электрического поля в месте резкого геометрического разрыва обратно пропорциональна локальному радиусу кривизны, даже небольшая пустота (диаметром примерно 0,1–0,5 мм) внутри зоны высоких напряжений может локально превысить порог начала разряда материала, несмотря на то что объемная изоляция остается в пределах своей номинальной выдерживаемой способности.
После ввода в эксплуатацию влага, попадающая на границу раздела — вследствие нарушения герметичности, образования конденсата или воздействия внешней среды — вступает во взаимодействие с загрязнениями, образуя проводящую поверхностную пленку, которая вызывает появление электрических разрядов. Этот процесс носит постепенный характер: разъем может функционировать в течение нескольких лет, прежде чем циклическое воздействие влажности приведет к образованию измеримого пути утечки тока.
Технология холодной усадки полностью зависит от постоянного давления эластомера на поверхность кабеля, поэтому любое длительное ослабление — в результате термоциклирования, старения материала или использования комплекта меньшего размера, чем требует фактический наружный диаметр кабеля, — может привести к повторному появлению микроскопического зазора на границе раздела, которая изначально была надежной при монтаже. Оконцовка может пройти испытания без отклонений при вводе в эксплуатацию и проявить склонность к частичным разрядам только спустя несколько лет, по мере постепенного снижения силы сжатия.
[Expert Insight]
- Пустоты, образовавшиеся на этапе монтажа, и потери давления в процессе эксплуатации выглядят одинаково при тестировании на частичные разряды в конце срока службы — различить их можно только по документации по вводу в эксплуатацию
- Использование комплектов, размер которых не соответствует фактическому внешнему диаметру кабеля, является часто встречающейся и предотвратимой первопричиной неисправностей
Для подтверждения неисправности, отслеживания или и того, и другого необходимо перейти от визуальных и звуковых признаков к инструментальному тестированию. Приведенные ниже три метода различаются по чувствительности, необходимости отключения цепи от сети и тому, что измеряет каждый из них.
При испытаниях в сверхнизкочастотном диапазоне (VLF) на обесточенный кабель подается синусоидальная или косинусоидально-прямоугольная волна, как правило, с частотой 0,1 Гц, при этом ведется мониторинг импульсов разряда. Для проведения таких испытаний требуется плановое отключение, однако их результаты наиболее точно отражают фактические характеристики выдержки при контролируемом нарастании напряжения; кроме того, их можно объединить с испытанием «тан-дельта» в рамках одной сессии. Руководство по испытаниям в диапазоне VLF по стандарту IEEE 400.2 регламентирует процедуры испытаний в диапазоне VLF и рекомендации по приемке экранированных систем силовых кабелей, включая концевые устройства и сопутствующие изделия, и является основным нормативным документом в данном случае.
Датчики УВЧ и зонды переходного напряжения на земле (TEV) позволяют осуществлять мониторинг частичных разрядов при нахождении оборудования под напряжением, что делает их предпочтительным выбором для объектов, которые не могут быть отключены на время проведения измерений в диапазоне ОЧН. Они регистрируют электромагнитные переходные процессы, излучаемые каждым разрядом, что позволяет проводить мониторинг динамики с периодичностью от квартала до года, а не ограничиваться однократной оценкой «прошел/не прошел».
УФ-чувствительная корона-камера позволяет визуализировать поверхностный разряд, зачастую невидимый при дневном свете, что полезно для подтверждения появления трассировки на ранней стадии или образования коронного разряда на плече конуса напряжения во время испытания методом понижения напряжения. Она фиксирует только активность на поверхности и не может подтвердить наличие внутреннего источника частичного разряда, обусловленного пустотами, поэтому она дополняет, а не заменяет электрические испытания.
Как только в ходе испытаний и осмотра будет установлена первопричина, необходимо решить, является ли износ устранимым наружным повреждением или же он привел к нарушению целостности внутреннего диэлектрика.
Контакт, на котором наблюдается лишь незначительное загрязнение, небольшое изменение цвета без образования углеродного налёта и стабильное значение tan delta в диапазоне примерно от 1,0% до 1,5% при номинальном напряжении, как правило, подлежит очистке и повторной установке. Это применимо в тех случаях, когда межфазное давление и положение конуса напряжений остаются в пределах проектной геометрии — устранение проблемы направлено на источник загрязнения (повторная герметизация корпуса, добавление капельной петли, улучшение вентиляции), а не на сам разъем. Опыт эксплуатации наружных установок класса 15–25 кВ показывает, что это решает большинство проблем, вызванных загрязнением, выявленных до начала измеримого пробоя.
Подтвержденный след углерода, начальное напряжение пробоя, приближающееся к номинальному напряжению «фаза-земля» или ниже него, либо видимая эрозия плеча указывают на то, что внутренняя диэлектрическая система повреждена и не подлежит восстановлению с помощью поверхностных работ. Замена также целесообразна, когда основной причиной является межфазный перепад давления, поскольку сжимающее усилие практически невозможно восстановить после его ослабления. Замена подозрительного устройства во время планового отключения почти всегда сопряжена с меньшим риском, чем отсрочка замены на основании неоднозначных результатов, учитывая, что СН кабельные аксессуары рассчитаны на срок службы от 25 до 40 лет. Эти система выбора способа прекращения действия является полезным справочным материалом при подборе размера заменяемого кабеля с учетом фактических технических характеристик кабеля.
Не все случаи удается четко разрешить с помощью приведенной выше логики. Результаты, находящиеся на грани допустимого, повторяющаяся схема отказов у нескольких устройств в рамках одного проекта или основная причина, связанная с несоответствием техническим требованиям, а не с дефектом одного конкретного устройства, — все это следует довести до сведения руководства, прежде чем приступать к устранению неисправности.
Несколько случаев обрыва кабеля из одной партии или, выполненных одной бригадой, с похожими данными местоположения по результатам трассировки или сигнатурами PD часто указывают на системную проблему: комплект, размер которого не соответствует фактическому внешнему диаметру кабеля, несоответствие геометрии конуса напряжения или воздействие внешних факторов, не учтенных в исходной спецификации. Для выявления причины на уровне технических требований обычно целесообразно провести техническую экспертизу с учетом исходный запрос предложений и документация по продукции, наряду с проверкой Стандарты закупки трансформаторов и кабельной арматуры когда оба семейства продуктов закупаются одновременно.
Для проектов, в которых задействуются термоусадочные и холодоусадочные кабельные фитинги, компания ZeeyiElec оказывает поддержку в проведении технической экспертизы сомнительных монтажных работ, а также предоставляет рекомендации по выбору стандартных изделий с учетом класса напряжения, диапазона сечений проводников и факторов воздействия окружающей среды, имеющих значение для определения размеров концевых соединений.
Частичные разряды, как правило, возникают в пустотах или воздушных зазорах на границе раздела между корпусом кабельного концевого устройства и изоляцией кабеля; чаще всего это происходит из-за некачественной подготовки кабеля, недостаточного давления на границе раздела или загрязнений, попавших во время монтажа — конкретная причина зависит от места локализации сигнала частичного разряда.
При поверхностном следении на внешней поверхности или границе раздела терминального элемента остается видимый обугленный след, тогда как частичный разряд представляет собой внутреннее электрическое явление, которое, как правило, подтверждается лишь с помощью приборных измерений, а не только визуальным осмотром.
Незначительное загрязнение поверхности без следов углеродного нагара иногда можно очистить и установить компонент на место, однако после образования углеродистого слоя поврежденный материал, как правило, невозможно вернуть к исходным диэлектрическим характеристикам, поэтому более безопасным решением будет его замена.
Датчики УВЧ и ТЭВ позволяют осуществлять неинтрузивный онлайн-мониторинг частичных разрядов, тогда как испытания на выдержку ВНЧ требуют планового отключения оборудования — выбор зависит от того, можно ли отключить объект на время проведения оценки.
Скорость прогрессирования значительно варьируется в зависимости от уровня загрязнения, воздействия влажности и напряжения, приложенного к устройству, и может варьироваться от медленного многолетнего износа до сравнительно быстрого выхода из строя при постоянном воздействии влаги и загрязнений — мониторинг состояния является единственным надежным способом оценить динамику износа конкретного устройства.
Одной влаги редко бывает достаточно — она становится определяющим фактором в сочетании с загрязнением поверхности или имеющимся пустотом, поскольку эти два фактора вместе создают условия для образования проводящего пути, поддерживающего прогрессирующую разрядную активность.
English English
한국어
العربية
Español
हिन्दी
தமிழ்
Deutsch (Sie)
Français
Português do Brasil
Русский