Серия TDS NT - Просто о высоком

Серия TDS NT
Испытательная и диагностическая система
1
Введение
Ни для кого не является секретом, что обычные испытания на
диэлектрическую прочность не выявляют всех проблем в кабеле.
Поэтому все больше эксплуатирующих предприятий комбинируют
испытания с диагностикой частичных разрядов (ЧР):
 Контроль качества:
на вновь проложенных кабелях, как часть приемо-сдаточных испытаний
для проверки качества выполненных работ
 Мониторинг состояния:
для определения состояния эксплуатирующихся кабелей в рамках
проведения планово-профилактических работ
Введение
Преимуществами диагностики частичных разрядов являются:
 возможность идентифицировать и локализовать все проблемы,
связанные с некачественным монтажом
 приводит к увеличению надежности сети (очень важно для
индустриальных клиентов или распределительных сетей)
 предоставляет информацию о статусе старения кабелей и кабельной
гарнитуры, позволит определиться с профилактическими мероприятиями
во избежание незапланированных выходов кабельной линии из строя
(напр., замена муфты)
 приводит к снижению расходов, поскольку кабели могут дольше
эксплуатироваться вне зависимости от возраста или количества отказов
 позволяет осуществлять планирование средств и мощностей
Серия TDS NT
Серия TDS NT представляет собой следующую генерацию приборов,
комбинирующих испытания с диагностикой.
Пользователь получает преимущества от использования:
 комбинированного высоковольтного источника, позволяющего
генерировать как напряжение СНЧ для испытаний, так и проверенное
напряжение DAC для диагностики частичных разрядов
 Контролируемого испытания на диэлектрическую прочность СНЧ
(испытание напряжением СНЧ, сопровождающееся диагностикой ЧР)
 Информацией о ЧР, полностью сопоставимой с характеристиками ЧР на
частоте 50 Гц, для принятия достоверного решения
 Самое современное ПО для анализа ЧР, вкл. функцию создания карты
ЧР“ в реальном времени” (автоматический анализ в процессе измерения)
Введение
Типичные примеры некачественного монтажа:
Slip-on joint:
Неверное расположение во
внешнем корпусе
Все типы муфт:
Плохая очистка
Cерия TDS NT
Основным преимуществом серии TDS NT является наличие двух форм
напряжения для диагностики частичных разрядов:
 VLF CR (косинусно-прямоугольная) форма напряжения/ 50 Hz slope для
мощного испытания напряжением СНЧ (может комбинироваться с
диагностикой частичных разрядов)
 Форма напряжения DAC для неразрушающей диагностики частичных
разрядов
В чем плюс “50 Hz Slope”?
Достоинства:
 Управление рабочим временем:
Если во время „контролируемого испытания на диэлектрическую
прочность“ не было обнаружено ЧР, отпадает необходимость в отдельной
диагностике частичных разрядов.
 прямая индикация качества монтажных работ во время актуального
испытания на диэлектрическую прочность
 информация о ЧР полностью сопоставима с характеристиками ЧР на
частоте 50 Гц, что важно для принятия достоверного решения
 испытание СНЧ при частоте 0,1 Гц (единственно допустимая частота
согласно IEC 60502-2 и рекомендованная стандартом IEEE 400.2)
В чем плюс “50 Hz Slope”?
Пример 3-фазного испытания VLF-CR, сопровождавшегося диагностикой
ЧР при напряжении до 3U0.
 ЧР были локализованы на расстоянии 215 м!!
Кабельные
данные:
 12/ 20 кВ
 654 м
 PE-изоляция
В чем преимущества DAC?
Диагностика затухающим переменным напряжением (DAC)
зарекомендовала себя как подходящий метод для достоверной
идентификации частичных разрядов неразрушающим напряжением.
Преимущества для пользователей:
 форма неразрушающего напряжения является идеальной для стратегии
технического обслуживания, ориентированной на состояние кабельных
линий
 хорошо проверенный метод, при котором полученные сведения о ЧР
являются сравнимыми с характеристиками ЧР при рабочей частоте 50 Гц
(позволяет принять достоверное решение)
Предпосылки ЧР
Возможными напряжениями диагностики ЧР являются:
 Постоянное синусоидальное AC (например, 50 Гц)
 Затухающее AC
 СНЧ косинусно-прямоугольной формы 0.1Гц
Постоянное
синусоид. AC
0.1 Гц
50 Гц
20 - 300 Гц
Затухающее AC
20 - 500 Гц
Косинуснопрям.форма
0.1 Гц
Базовая форма
20 - 300 Гц
Переход
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Важным фактором для достоверных измерений частичных разрядов
является частота напряжения, при которой измеренные характеристики
ЧР будут сравнимы с характеристиками ЧР при частоте 50 Гц.
Мы должны сравнивать яблоки с яблоками!!
Не сравнивайте яблоки с грушами, для
измерений ЧР используйте частоты,
сравнимые с рабочей частотой 50 Гц
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Представленная ниже таблица показывает, что технологии 50 Hz Slope
и DAC предоставляют результаты, сравнимые с характеристиками ЧР
при рабочей частоте 50 Гц и данные формы напряжения являются
идеальными для измерений частичных разрядов.
Сравнение с рабочей частотой 50 Гц
DAC
VLF CR/
50 Hz Slope
20-300 Гц
20-300 Гц
Напряжение возникновения ЧР
(PDIV)
Напряжение гашения ЧР (PDEV)
Градиент напряжения/ Частота
Уровень ЧР
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Как форма напряжения 50 Hz-Slope, так и DAC имеют частоту,
сопоставимую с рабочей частотой сети 50 Гц.
Поэтому эти формы напряжения являются идеальными для диагностики
ЧР, в отличие от сверхнизкой частоты 0.1 Гц синусоидальной формы, при
которой разница в частоте составляет 500 раз.
VLF CR:
Измерение ЧР
происходит во время
изменения
полярности
DAC:
Измерение ЧР в
процессе затухания
волны
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Основными недостатками напряжения 0.1 Гц синусоидальной формы,
оказывающими влияние на результаты диагностики, являются:
-Низкая испытательная емкость, не позволяющая проводить диагностику
протяженных кабельных линий
- Скорость нарастания электромагнитного поля в 500 раз (при 0,1 Гц)
отличается от реальных скоростей нарастания поля при частоте 50 Гц. Это
приводит к изменению физической природы процессов, происходящих в
кабельной изоляции
- Воздействие абсорбционных процессов на поляризационные, вследствие
чего меняется распределение потенциалов внутри изоляции
- Управляющие сигналы для п/п транзисторов и тиристоров, являются
сигналами помех при регистрации ЧР
Приведенные выше доводы свидетельствуют о низком уровне достоверности
диагностики ЧР напряжением 0,1 Гц синусоидальной формы. Данные
исследований и полевых измерений говорят о возможности выявления с
помощью данной технологии примерно 65-75% всех дефектов, выявляемых
при напряжении промышленной частоты.
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Пример ЧР (корона):
 Напряжения возникновения ЧР сопоставимы
 Корона легко распознается технологией 50 Hz-Slope, поскольку она
остается активной при нахождении в фазе DC
50 Hz Slope
DAC
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Конкретный
пример Eon:
 PDIV 50 Гц ниже
Uo
 PDIV VLF Sinus
0.1 Гц более 2.5
Uo!
Данный пример
показывает, что
VLF Sinus 0.1 Гц
не является
достоверным
методом для
диагностики ЧР
Предпосылки ЧР: Сопоставимость
Другой пример, показывающий, что характеристики ЧР, полученные
с помощью VLF Sinus 0.1 Гц, НЕ сравнимы с таковыми на 50 Гц.
Источник: “VWEW Infotag 2004” contribution E-On.
Cерия TDS NT
В серии TDS NT предлагаются два уровня напряжения
TDS NT-40 Basic или Plus:
 для испытания СНЧ с сопутствующим измерением ЧР для кабелей
класса до 23..25 кВ. Испытательное напряжение 3U0 до 4.8 мкФ при 0,1
Гц
 для диагностики ЧР кабелей класса до 36 кВ испытательным
напряжением 2U0 (DAC)
TDS NT-60 Basic или Plus:
 для испытания СНЧ с сопутствующим измерением ЧР для кабелей
класса до 36 кВ. Испытательное напряжение 3U0 до 2 мкФ при 0,1 Гц
 для диагностики ЧР кабелей класса до 45 кВ испытательным
напряжением 2U0 (DAC)
Серия TDS NT
Комплектность поставки:
 Высоковольтный источник TDS (версия 40 или 60 кВ)
 Измерительная система частичных разрядов PDS 60
 Калибратор, ноутбук с лицензированным программным обеспечением
 Комплект кабелей
PDS 60
TDS 40
Функциональность ВВ источника TDS
От пользователя зависит, будет ли прибор TDS
использоваться совместно с PDS 60 для
диагностики ЧР или только отдельно TDS для:
 Испытания на диэлектрическую прочность (с
индикацией тока утечки*)
 Испытания выпрямленным напряжением DC
 Контроля целостности оболочки
 В качестве высоковольтного источника для
точной локализации повреждений оболочки с
помощью опционального прибора ESG NT
* Значение тока утечки предоставляет пользователю первичную информацию о
качестве изоляции
Принцип функционирования
Принцип функционирования 50 Hz-Slope
и DAC
+
nc
- W
+U
R
S
-U
L
CS
C
DAC:
 заряд объекта напряжением +U / -U.
 после достижения желаемого
напряжения срабатывают тиристоры,
после чего образуется колебательный
контур с медленным затуханием.
+U
A
D
C
0
time
B
5sec
Напряжение 50 Hz-Slope
voltage
voltage
+U
-U
CTestobject
50 Hz-Slope:
 заряд объекта напряжением +U / -U.
 через 5 сек срабатывание тиристоров и
развитие резонансной фазы.
 отключение тиристоров и подзарядка
объекта до желаемого напряжения.
0
-U
B
time
A
30 - 400Hz
Затухающее напряжение AC (DAC)
Функциональность PDS PD
С помощью детектора PDS 60 высоковольтный
источник TDS может быть преобразован в
многофункциональную диагностическую
систему, с помощью которой можно
осуществлять:
 Диагностику ЧР до 60 кВпик, используя
технологию DAC
 Диагностику ЧР до 60 кВэфф, используя
технологию 50 Hz Slope
 Контролируемое испытание СНЧ напряжением
до 60 кВэфф
Использование системы TDS NT
От пользователей для пользователей
 Интегрированный кабельный банк данных, упрощенный поиск,
просмотр и редактирование измерений и кабельных данных
От пользователей для пользователей
 Улучшенная калибровка с индикацией соотношения сигнала к шуму
 Полностью
автоматическая
калибровка
 Благодаря
линейному усилителю
необходима только
одна калибровка
 Калибровка по длине
кабеля или скорости
распространения
От пользователей для пользователей
 “Живая” карта ЧР: Алгоритм оценки ЧР позволяет осуществлять
достоверные автоматические обнаружение и точную локализацию ЧР
(карта ЧР) непосредственно в процессе осуществления измерения.
От пользователей для пользователей
От пользователей для пользователей
 Создание отчета щелчком мышки, сразу же после проведения
измерения. Оператор может создавать отчет с четко структурированной
информацией об измеренных данных простым щелчком мышки.
От пользователей для пользователей
 Измерение с помощью технологии 50-Hz Slope
Преимущества ПО PDS 60
 ПО с принципом EasyGo -> пользователю даются подсказки при
работе с ПО
 Интегрированная кабельный банк данных, еще более простой поиск,
просмотр и редактирование измерений и кабельных данных
 Полностью автоматический процесс калибровки, необходимо только
одно измерение -> экономия времени оператора
 Калибровка по длине кабеля или скорости распространения (в
случае, если длина кабеля неизвестна)
 Измерения ЧР с использованием технологий VLF CR/ 50 Hz Slope или
DAC (обе прямо сравнимы с рабочей частотой 50 Гц)
30
Преимущества ПО PDS 60
 Автоматическая обработка данных и создание точной карты ЧР
прямо в процессе измерения
 Пользователи имеют возможность выбора трех обзоров:
- Наиболее вероятные ЧР
- Наиболее вероятные и возможные ЧР
- Все записанные импульсы
 Нет необходимости в переключениях между диапазонами ЧР ->
снижается вероятность ошибки из-за ручного управления
 Возможность автоматического сохранения всех измеренных данных
 Создание отчета нажатием кнопки мышки со многими
дополнительными функциями для улучшенного представления
результатов.
31
Практические результаты (1)
12/20 кВ
PE/XLPE
390 м
Диагностика ЧР технологией DAC до 1.7U0:
Обнаружены ЧР на фазе 3, PDIV выше U0
32
Практические результаты (1)
12/20 кВ
PE/XLPE
390 м
Контролируемое испытание СНЧ на том же кабеле, 3-фазы, 3U0:
Обнаружено еще одно слабое место на 270 м
33
Практические результаты (1)
Дефект идентифицирован в муфте на расстоянии 120 м.
34
Практические результаты (2)
12/20 кВ
PE/XLPE
650 м
Диагностика ЧР технологией DAC до 1.7U0 :
Обнаружены ЧР в муфте на 200 м, PDIV выше U0
35
Практические результаты (2)
После диагностики ЧР(DAC) кабель был испытан (параллельно 3 фазы)
(Технология 50 Hz-Slope с одновременной диагностикой ЧР)
Муфта на 265 м
была свободна от
ЧР до 3U0, это
интересная
дополнительная
информация при
вводе в
эксплуатацию. 36
Практические результаты (3)
Полевые измерения ЧР с помощью технологий VLF CR и DAC:
6/10 кВ
Смешанная
изоляция
1.3 км
Сопоставимые
результаты!!!
37
Практические результаты (4)
Диагностика ЧР с помощью технологий 50 Hz-Slope и DAC:
6/10 кВ
Кабель с бумажномаслянной
изоляцией 300 м
Снова
сопоставимые
результаты,
полученные
различными
технологиями 50 HzSlope и DAC
38
Практические результаты (5)
Диагностика ЧР технологией DAC:
6/10 кВ
Смешанная
изоляция
185 м
Обнаружены ЧР
на ближнем и
дальнем концах
кабеля -> как
правило,
сложный случай
для анализа!
39
Практические результаты (5)
ЧР на ближнем конце кабеля (небольшой оригинальный импульс)
Программное обеспечение
автоматически и корректно
локализует места дефектов!!!
ЧР на дальнем конце кабеля (широкий
оригинальный импульс)
40
Практические результаты (6)
Функциональность нового алгоритма программного обеспечения(1):
Обзор всех записанных импульсов ЧР-> аналогично OWTS
41
Практические результаты (6)
Функциональность нового алгоритма программного обеспечения(2):
Обзор наиболее вероятных и возможных импульсов ЧР
42
Практические результаты (6)
Функциональность нового алгоритма программного обеспечения(3):
Обзор только наиболее вероятных импульсов ЧР
43
Резюме
 Технология 50 Hz-Slope впервые позволила осуществить
стандартизованные приемные испытания СНЧ с параллельной диагностикой
ЧР
 Высокая испытательная емкость до 5 мкФ при макс. напряжении
 Сопоставимые результаты с рабочей частотой сети 50 Гц
 Дополнительно: Напряжение Damped AC (DAC) для неразрушающей
диагностики ЧР на эксплуатирующихся кабелях
 Больше не надо тратить время на обработку результатов благодаря
алгоритму обработки измеренных данных в реальном времени
 Классификация ЧР щелчком мышки позволяет пользователю
сфокусироваться на наиболее вероятных импульсах ЧР
44