Программа управления старением кабелей аэс




НазваниеПрограмма управления старением кабелей аэс
страница5/9
Дата08.11.2012
Размер1.01 Mb.
ТипПрограмма
1   2   3   4   5   6   7   8   9

А.3 КОНТРОЛЬ ТОКОВ УТЕЧКИ И СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ


Контроль токов утечки ( Iу ) выполняется в настоящее время при испытаниях силовых кабелей постоянным напряжением. Допустимая величина Iу кабелей напряжением свыше 1 кВ не нормируется. Обычно Iу меньше 300 мкА при максимальном испытательном напряжении. Признаком наличия дефекта в изоляции считается медленное спадание тока утечки или даже его нарастание, особенно при полном испытательном напряжении. Признаком дефекта является также асимметрия ДIу токов утечек соседних фаз: ДIу > 10 мкА.

Контроль сопротивления изоляции Rиз выполняется мегомметрами с выходным напряжением U вых = 2500 В. Нормируемая величина погонного сопротивления Rиз , приведенная к температуре 20 оС, составляет:

● для кабелей с БМИ – Rиз ≥ 100 МОм*км – при номинальных напряжениях 1 и 3 кВ; Rиз ≥ 200 МОм*км – при U0 = 6 и 10 кВ;

● для кабелей с ПВХИ – Rиз ≥ 7, 12 и 50 МОм*км при U0 = 1, 3 и 6 кВ соответственно;

● для кабелей с ПЭИ – Rиз ≥ 150 МОм*км при U0 = 1 – 6 кВ.

Для наблюдения дрейфа сопротивления изоляции в процессе эксплуатации кабелей необходимо выделить представительные трассы кабелей, так как измерения сопротивления всех трасс будет технически трудно осуществимо. Вместо аналоговых мегомметров (Ф4100/5 , ЭС 0202/2-Г и др.) потребуется использование более чувствительных цифровых тераомметров (например, типа М1500-Р , США). При этом следует иметь в виду, что измерение больших сопротивлений (свыше 1000 МОм ) будет корректным только в том случае, если будет исключено влияние токов утечки is по поверхности изоляции. Для этого тераомметры выполняют с тремя выводами, два из которых включаются в цепь измеряемого тока iv , протекающего сквозь объем контролируемой изоляции, а третий (экранирующий) – служит для перехвата токов is. Если этого не сделать, то будет измеряться сумма токов (is + iv ), в которой первая составляющая, не связанная со старением изоляции, может многократно превышать вторую, по которой собственно и выполняется оценка состояния изоляции. [По-видимому, эта методическая ошибка и была допущена в работе [22], когда автоматизированная система контроля кабельной сети в течение трех недель фиксировала большие вариации сопротивления – от 20 до 800 МОм. Это могло быть вызвано периодическими изменениями состояния поверхности диэлектрика – увлажнением, подсушкой, но не процессами старения объема изоляции, которые носят необратимый характер].

Освоение техники измерения сопротивления изоляции протяженных кабельных трасс (а не контроля по допусковому принципу, как это делается сейчас) потребует решения ряда проблем:

● влияние емкостных токов заряда кабельной линии - для защиты от которых понадобится на некоторое время шунтировать чувствительный измерительный прибор, а наблюдение спадания зарядного тока вести менее чувствительным прибором;

● влияние внешних электростатических и электромагнитных полей от соседних кабельных линий, находящихся под напряжением;

● учет влияния температуры кабеля на результаты измерений сопротивления его изоляции;

● необходимость длительной выдержки под напряжением до достижения установившегося значения тока утечки сквозь изоляцию.

Значительно более информативным показателем состояния изоляции, чем ее сопротивление, является кривая спада во времени зарядного тока iv(ф). Она отражает процессы накопления объемных зарядов – абсорбцию. Малая величина тока iv и длительное время его установления служат признаком качественной изоляции. Наоборот – большая величина iv и быстрое достижение ним установившегося значения – признак состаренной или увлажненной изоляции. Мерой абсорбционных процессов служит отношение сопротивлений изоляции в разные моменты времени с начала измерений, например, на 30-й секунде (R30), 60-й секунде (R60) или 600-й секунде (R600): R60/ R30 или

R600/ R60 . Приняты следующие критерии оценки качества изоляции электродвигателей по коэффициенту абсорбции R600/ R60:

.

Для более качественной изоляции, спадание тока абсорбции в которой идет быстро, удобнее использовать коэффициент абсорбции вида R60/ R30 :

.


Современные средства измерений на основе цифровых автоматически масштабируемых измерителей тока и ПЭВМ позволяют по-новому решить задачу диагностики состояния изоляции по абсорбционным характеристикам: кривая сопротивления фиксируется на всем интервале измерений, а не на двух – трех фиксированных моментах времени. Анализ абсорбционных кривых и выработка критериев оценки качества разных видов изоляции кабелей может быть предметом специальной научно-исследовательской работы в рамках Программы управления старением кабелей.


А.4 КОНТРОЛЬ ЕМКОСТИ И ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ


Емкость сама по себе не является диагностическим параметром силовых кабелей, контрольных и управления. Однако ее измерение в совокупности с измерением сопротивления позволяет определить постоянную времени изоляции и=RC , с. Постоянная времени (как и тангенс угла диэлектрических потерь) является показателем, не зависящим от длины кабеля и толщины изоляции. Поэтому по параметру и можно выполнить объективное сравнение качества изоляции разных кабелей и выбрать наиболее состаренный.

Современные цифровые мультиметры, позволяют выполнять измерение емкости на низком напряжении с точностью, достаточной для оценки и.

Точные измерения осуществляются с помощью емкостных мостов, индуктивных мостов или измерителей иммитанса (комплексного сопротивления), например, Е7-14 (Минский приборостроительный завод).


Величина tgд определяет долю реактивной энергии, превращаемой в тепло при работе кабеля на переменном напряжении. Обычно tgд меньше 0,01 = 1%. Различают измерения tgд при высоком напряжении и при низком напряжении.

При измерениях на высоком напряжении проверяется наличие в изоляции воздушных включений, частичные разряды (ЧР) в которых могут стать причиной старения и пробоя кабеля. Признаком этого является увеличение tgд с ростом напряжения. Снятие так называемой «ионизационной кривой» - зависимости tgд от напряжения в интервале напряжений от 0,5U0 до 2U0 –эффективный способ контроля качества изоляции.

Для кабелей с бумажно-масляной изоляцией на номинальное напряжение U0 = 10 кВ нормируются следующее значение tgд [ ГОСТ 18410-73]:

tgд ≤ 0,8% при U = 0,5U0 = 5 кВ.

Приращение тангенса угла диэлектрических потерь при росте напряжения от 0,5U0 до 1,25U0 , т.е. от 5 до 12,5 кВ (отражающее развитие ЧР в изоляции) должно составлять:

Дtgд ≤ 0,3% - для вязкой пропитки;

Дtgд ≤ 0,8% - для нестекающей пропитки.


Пороговые значения tgд определены нормативными документами только для новых силовых кабелей напряжением 10 кВ и выше. Для кабелей, длительно находящихся в эксплуатации, таких норм нет. Принимая в качестве порога отбраковки старых кабелей нормы из технических условий на новые изделия, получим консервативные (выполненные с большим запасом) оценки текущего технического состояния кабелей.

Процессы старения изоляции неизбежно ведут к увеличению tgд. Поэтому измерения tgд, выполненные даже при низком напряжении, отражают старение изоляции (но не образование воздушных включений, например из-за вытекания пропитывающего состава).

А.5 КОНТРОЛЬ УРОВНЯ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ


Основной причиной старения высоковольтной изоляции являются частичные разряды (ЧР) – пробои воздушных включений в твердой изоляции либо масляных пленок – в БМИ. При снятии «ионизационной кривой» получают интегральную оценку мощности, рассеиваемой на ЧР. Чувствительность такой оценки недостаточно высока. Прямое измерение характеристик ЧР – путь к увеличению чувствительности и распознавания видов дефектов в кабеле.

Частичный разряд это пробой небольшой части изоляционного промежутка. Он сопровождается скачкообразным снижением напряжения на изоляции всего на 0,1 – 1 мВ, что трудно заметить на фоне высокого рабочего напряжения достигающего нескольких тысяч вольт. Единичный ЧР не представляет особой опасности, т.к. приводит к разрушению весьма малого объема изоляции. Однако на переменном напряжении ЧР могут возникают каждый полупериод. Тогда их частота составит свыше 100 Гц. Длительное действие ЧР наносит существенный вред изоляции.

ЧР приводит к возникновению во внешней электрической цепи коротких импульсов тока (длительностью менее 1 мкс) и переносу электрического заряда q. Этот заряд называется кажущимся, его можно измерить. Истинный заряд, протекающий при ЧР во включении и приводящий к разрушению изоляции, недоступен для прямых измерений. Он много больше кажущегося заряда.

Допустимый уровень кажущегося заряда ЧР при испытаниях новых кабелей с БМИ составляет q ≤ (10 – 20)•10-12 Кл = 10 – 20 пКл. Он определен путем сопоставления фактического ресурса кабелей с первоначальным уровнем ЧР, измеренным в новом изделии. Для кабелей с ПЭИ этот уровень сейчас существенно снижен – до 2 – 5 пКл, т.к. полимерная изоляция менее стойкая к действию ЧР по сравнению с бумажно-масляной.

Измерение характеристик ЧР – эффективный способ оценки качества высоковольтной изоляции. Сейчас освоено измерение не только кажущегося заряда, но и частоты импульсов ЧР, их распределения по фазе переменного напряжения. Оказалось, что эти характеристики позволяют определить характер дефекта изоляции и даже его расположение.

Стационарные установки для измерения ЧР - чрезвычайно сложные и дорогие устройства (несколько сотен тысяч долларов). Единственной такой установкой в Украине - фирмы Hipotronics (США) - располагает ЗАО «Завод «Южкабель»». Измерения ЧР ведутся в специальной экранированной камере, имеющей два контура автономного заземления: внешний – для подключения силового оборудования, внутренний – для подключения измерительного оборудования. Для подключения кабеля используются специальные некоронирующие муфты – маслонаполненные либо с использованием деионизированной воды (очищенной ионообменными смолами ). Завод «Южкабель» сертифицирован для производства силовых кабелей АЭС. Его уникальное лабораторное оборудование может быть использовано для обследований образцов кабелей АЭС.

Известен также ряд передвижных установок для обследования энергетических объектов в условиях эксплуатации. Имеется успешный опыт их использования для анализа состояния трансформаторов и высоковольтных вводов («ЗТЗ-сервис», г. Запорожье), хотя на Смоленской АЭС результаты применения аппаратуры контроля ЧР оказались противоречивыми. Это лишний раз свидетельствует, что обслуживание техники контроля ЧР требует высокой квалификации и специальной подготовки инженерного персонала. Измерения в условиях эксплуатации производятся в условиях сильного влияния посторонних источников импульсных сигналов – корона ошиновки, концевых разделок, муфт и др. – из-за чего выделение полезного сигнала представляет собой сложную задачу. Эта задача решается легче на подстанциях, имеющих заземляющие устройства глубокого залегания.


А.6 АБСОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАБЕЛЕЙ


Длительное время явление ЧР было основным объектом внимания исследователей, пока не обнаружились процессы старения изоляции, протекающие даже в условиях полного отсутствия ЧР. Эти процессы связаны с накоплением в толще изоляции объемных зарядов (ОЗ) [8].

Явления накопления ОЗ выражены наиболее ярко в полиэтиленовой изоляции, в меньшей мере – в БМИ. Причиной накопления ОЗ в толще изоляции являются любые неоднородности ее структуры: границы раздела твердой и жидкой фаз в БМИ, границы раздела кристаллической и аморфной фаз в ПЭИ, дефекты кристаллической структуры, механические примеси, низкомолекулярные продукты сшивки полимера (ацетофенон), антиоксиданты, дендриты. Неоднородности изоляции являются ловушками, на которых заряды могут задерживаться длительной время.

Косвенными мерами процессов накопления зарядов – абсорбции – являются рассмотренные выше коэффициенты абсорбции R600/R60 и R60/R30 (см. А3). Традиционным способом прямого выявления ОЗ является метод восстанавливающегося напряжения. Кабель заряжается постоянным напряжением в течение 15 мин. При этом в изоляции образуется ОЗ. Затем следует кратковременный разряд (на 2 с), во время которого свободные заряды на электродах рекомбинируют, а ОЗ в толще диэлектрика -не успевает рекомбинировать. После снятия закоротки ОЗ освобождаются из ловушек и на кабеле появляется напряжение – т.н. восстанавливающееся напряжение Uв. Чем больше величина восстанавливающегося напряжения Uв по отношению к зарядному напряжению U, тем больше неоднородность изоляции, тем хуже ее качество.

С ростом поляризующего напряжения U растет и восстанавливающееся напряжение Uв . Однако, если Uв растет быстрее, чем U, это рассматривается как признак старения изоляции. Разработаны нормы абсорбционных характеристик, позволяющие классифицировать ПЭИ по степени состаренности.

Метод восстанавливающегося напряжения весьма трудоемкий. Обследование одного кабеля занимает до 3 часов (с учетом времени подготовки кабеля к измерениям и времени его выдержки в закороченном состоянии после проведения испытаний). Опасным является также процесс накопления ОЗ в толще изоляции. Если ОЗ не будут полностью нейтрализованы после испытаний, это может привести к повышению локальной напряженности поля в процессе работы кабеля и появлению в нем дендритов.

Систематически наблюдая за изменениями абсорбционных характеристик силового кабеля с БМИ, удалось за полгода предсказать момент его пробоя (Nemeth E. The Fundamentals of Diagnostic Testing of Electrical Insulation./ Труды Международной научно-технической конференции “Изоляция –99”.- Санкт-Петербург, 1999. – С.9 – 12. Койков С.Н. Перспективы развития неразрушающих методов диагностики электрической изоляции./ Труды Международной научно-технической конференции “Изоляция –99”.- Санкт-Петербург, 1999. – С.12 – 13).


В 1985 г. разработан новый эффективный метод выявления ОЗ в толще диэлектрика – метод акустической эмиссии, стимулированной электрическим полем. Суть его состоит в том, что если с помощью короткого импульса электрического поля привести ОЗ в движение, они вызовут акустическую волну, которую можно зафиксировать электретными датчиками.

Другой способ возбуждения акустической волны ОЗ основан на использовании импульсного лазера. Импульс излучения лазера, попадая на оболочку кабеля, формируют акустическую волну, приводящую в движение ОЗ. Возникающий при этом электрический сигнал воспринимается измерительной аппаратурой.

Оба метода реализованы пока только в лабораторных условиях.

Известны компьютеризированные установки для измерения абсорбционных характеристик кабелей фирмы SebaKMT (Германия). Опыта их использования в кабельных сетях АЭС пока нет. Аппаратуру подобного типа, требующую апробации и методической доработки, целесообразно установить в мобильно отраслевой диагностической лаборатории (ОМДЛ).

1   2   3   4   5   6   7   8   9

Похожие:

Программа управления старением кабелей аэс iconРабочая программа учебной дисциплины «автоматизированные системы управления аэс»
Целью дисциплины является изучение общих принципов автоматизированного управления объектами аэс, изучение автоматизированных систем...
Программа управления старением кабелей аэс icon136. Путин В. В. Развитие атомной энергетики и атомного энергетического комплекса
Совещание на Ростовской аэс 18. 03. 2010. Пуск блока на Ростовской аэс первый по национальной программе развития атомной энергетики....
Программа управления старением кабелей аэс iconА. С. Ивкин
Выполнен обзор понятий и методов визуализации образов. Сформулирован перечень релевантных образов для операторов аэс. Предложен образ...
Программа управления старением кабелей аэс iconМетодические указания по лабораторному практикуму «птк асутп аэс»
Ознакомление с оборудованием и программным обеспечением асу тп, применяемым на современных аэс россии
Программа управления старением кабелей аэс icon«Испытание блока при ложном срабатывании аз» запуск алгоритма «преодоление аварии с течью из первого контура во второй»
Цель данной статьи: еще раз обратить внимание на необходимость тщательного анализа результатов ввода в эксплуатацию и первых лет...
Программа управления старением кабелей аэс iconЭкологические проблемы эксплуатации аэс антонова А. М., доцент
Существует опасность принятия потенциально опасных решений, связанных фактически с большим суммарным риском, чем аэс
Программа управления старением кабелей аэс iconГалушко О. М. Оборудование аэс
«Оборудование аэс» для профессии «Станочник» и специальности 151001 «Технология машиностроения»
Программа управления старением кабелей аэс iconГалушко О. М. Оборудование аэс
«Оборудование аэс» для профессии «Станочник» и специальности 151001 «Технология машиностроения»
Программа управления старением кабелей аэс iconБелорусская партия "Зеленые"
«Заявлению о возможном воздействии на окружающую среду белорусской аэс (Предварительный отчет об овос белорусской аэс)»
Программа управления старением кабелей аэс iconАэс, дополнительных материалов к разделу 12 проекта 2-ой очереди Балаковской аэс, содержащих оценку воздействия на окружающую среду москва 2005
Заключение экспертной комиссии общественной экологической экспертизы на строительство 2-ой очереди (доработка) Балаковской аэс, дополнительных...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница