Elosztóhálózati kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

Elosztóhálózati kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel Edward Gulski, Zoltán Szántó (*) Delft University of Technology, The Netherlands (*) PD-TEAM Mérnöki Iroda Kft. www.pd-team.hu

MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

Erősáramú kábelhálózatok

Vegyes kábelhálózatok Különböző típusú kábelszerelvények Kábelvégelzárók MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

1

Erősáramú kábelek szigetelési hibái

Kábelszigetelés öregedése

Összekötő öregedése

Rossz szerelés Végelzáró öregedése MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

PD (részleges kisülés) mennyiségek

Részleges kisülés vizsgálat. vizsgálat. Az Ut feszültség alatt mért q0 –nál nagyobb mértékű részleges kisülés nem elfogadható, ld. az árnyékolt területet. területet. MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

2

CIGRECIGRE-rendszerezés a részleges kisülések felismerésére

Üregek

Repedések


ALKALMAZÁSOK 1) Új kábelek fektetés utáni vizsgálatai 2) Kábelek javítás utáni vizsgálatai 3) Kábelek diagnosztikai vizsgálatai DIAGNÓZ IS DIAGNÓZIS 1) Különböző kábelhálózatokra a részleges kisülések (PD) kialvásikialvási- / begyújtási feszültségének (PDIV (PDIV / PDEV) PDEV), nagyságának, intenzitásának, típusának (mintájának), (mintájának), helyének szisztematikus gyűjtése 2) Alkalmazás új kábeklekre: kábeklekre: (a) mint fektetés utáni vizsgálat, vizsgálat, (b) kiinduló állapot felvétele állapotvezérelt karbantartáshoz (CBM(CBM-hez) 3) Alkalmazás üzemben öregedett kábeleknél: kábeleknél: függően a szigetelés típusától, a szigetelésromlás által generált hibák analízise --> --> értelmezési szabályok CBMCBM-hez (állapotvezérelt karbantartáshoz) MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

3

PD (részleges kisülés) értelmezési szabályok

PDIV Begyújt. fesz. (PDIV)

<
>>operating voltage üzemi feszültség

PDEV Kialv. fesz. (PDEV)

<
>>operating voltage üzemi feszültség

PD PDmagnitude nagysága

<
>>typical tipikusvalues értékek

PD PDintensity intenzitása

low alacsony

high magas

PD PDpatterns típusa (mintája)

single egyespulses impulzusok

multiple pulses többszöri impulzusok

PD locations PD-forrás helye

cable insulation kábelszigetelés

cable accessories kábelszerelvények

PD mapping PD-térkép

scattered PD elszórt PD

PD PDconcentration koncentráció


Kábel ´ujjlenyomat´ ujjlenyomat´

•

PD begyújtási fesz. PDIV;

•

PD kialvási fesz. PDEV;

•

PD nagysága;

•

PD intenzitása;

•

PD-minta (2D & 3D);

•

PD-térkép.


4

Osz Oszcilláló cilláló feszültség


PDIV (begyújtási fesz.), fesz.), PD nagysága, nagysága, PDPD-minta, minta, PDEV (kialvási fesz.)


5

Osz Oszcilláló cilláló feszültség és részleges kisülések (PD)

Folyékony szigetelőanyagban megfigyelt részleges kisülés minta, minta, pl. felületi kisülés olajban

Tipikus PDPD-minta szilárd szigetelőanyagban, pl. üregek.


PDPD-analízis és több PDPD-forrás helyének behatárolása Kábel: Kábel: 6 kV XLPE Hossz: Hossz: 644m Vizsg. fesz.: PD-forrás:

6 kV 1) a távoli végelzáróban

Vizsg. fesz.: PD-forrás:

12 kV 1) a távoli végelzáróban 2) kábelszigetelés 208 m-re

Vizsg. fesz.: PD-forrás:

12 kV 1) kábelszigetelés 208 m-re


6

PD begyújtásibegyújtási-, kialvási feszültségek és az üzemi feszültség

Ubegy

Ukialv

10 kVkV-os XLPE kábelszakasz (Ufázis=8,2 kVcsúcs = 5,8 kVeff) Ubegy= 9 kVcsúcs (6,4 kVeff) Ukialv= 7 kVcsúcs (4,5 kVeff) MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

Javítás utáni vizsgálatok

PD nagysága (pC)

Részleges kisülések 2U0-ig

kábelhossz (m)

Javítás után, szerelési hibák észlelése

Szigetelési hibák észlelése


7

Fektetés utáni vizsgálatok (1) Kábel: Kábel: 6 kV XLPE Hoszz: Hoszz: 662m

L1 fázis: fázis: részl. kisülés egy nagy lapos üregben a végelzáróban Kabel (2264) PD mapping tot 18 kV

100 80 60 40 20 0 0

75

150

225

300

375

450

525

600

675

kabellengte [m]


PDPD-analízis és több PDPD-forrás helyének behatárolása PDIV=6kV PDEV=10kV 6kV -> 200pC 18kV -> 200pC repedés az összekötőben

PDIV=15kV PDEV=11kV 15kV -> 50pC 18kV -> 100pC belső kisülések a végelzáróban

L3

PDIV=12kV PDEV=12kV 12kV -> 220pC 18kV -> 800pC felületi kisülések az összekötőben

L2

L1

PDkisülés mapping upto 18 Részl. térkép 18kV kVkV-on

700 600 magnitude [pC] PDPD nagysága (pC)

ontladingsgrootte [pC]

Részl. kisülés térkép 18 kVkV-on

500 400 300 200 100 0 0

725

10 kV XLPE

1450

2175

2900

3625

4350

kábelhossz cable length [m] (m)


8

5075

Domináns üzemzavarok azonosítása

Cable joint failure Kábelösszekötő hiba

Kábelhiba Cable failure Type A

Type B

Type C

Type D

Type E

Cable t erminat ion Kábelvégelzáró failure hibája

Non ricalhiba damage Nemelect villamos Cable joint s Kábelösszekötők Cable t erminalt ions Kábelvégelzárók Cable insulat ion Kábelszigetelés Type 1

Type 2

Type 3


Tipikus hibaokok

• 1-es típus (olajjal (olajjal töltött) töltött) – alacsony olajszint; olajszint; – éles sarkok az érintkezőn; érintkezőn; Végelzárók

Összekötők

• 2-es típus (massza (massza)) – éles sarkok az érintkezőn; érintkezőn; • 3-as típus (műanyag) műanyag) – éles sarkok az érintkezőn. érintkezőn

• A típus (olajjal (olajjal töltött) töltött) – alacsony olajszint; olajszint; – éles sarkok az érintkezőn; érintkezőn; • B típus (epoxigyantával (epoxigyantával töltött) töltött) – nedvesség behatolása; behatolása; – éles sarkok az érintkezőn; érintkezőn;

• D típus (olajjal (olajjal töltött, üvegszálas) üvegszálas) • légbuborékok; légbuborékok; • alacsony olajszint; olajszint;

• C típus (olajjal, epoxival töltött) töltött) – nedvesség behatolása; behatolása; – éles sarkok; sarkok; – alacsony olajszint; olajszint;

• E típus (műgyanta töltésű) töltésű) • gázbu borékok;; gázbuborékok • éles sarkok; sarkok; • rosszul keményített műgyanta. műgyanta.


9

PDPD-minták és PDPD-térkép 18 kVkV-on egy 2860m olajpapír szigetelésű kábelen L3 fázis

Westerh-317994 PD mapping up térkép to 2*U02U -ig Részleges kisülés 0 5000 4000 [pC]

összekötő 1268m-nél: D típus

3000 2000 1000 0 0

286

572

858

1144

1430 1716

2002

2288 2574

2860

[m]

L2 fázis

L1 fázis

összekötő at 1301m-nél: olajtöltésű típus (A)

összekötő 1301m-nél: olajtöltésű típus (A)


PDPD-diagnosztika Hőmérséklet/nyomás-változások által keltett részleges kisülésaktivitás a kábelszigetelésben a kábelszakasz kikapcsolása után

Mechanikai sérülés által keltett részleges kisülés-aktivitás a kábelszigetelésben

3-erű olaj-papír kábel; 874m; 1988

3-erű olaj-papír kábel; 945m; 1991

Cable B (PD activ ity upto U0)

Cable A (PD activ ity upto U0) 9000

8000

8000 PD magnitude [pC]

PD magnitude [pC]

7000 6000 5000 4000 3000 2000

7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000

1000

0

0 0

190

380

570

cable le ngth [m]

760

950

0

175

350

525

700

cable length [m]


10

875

Részleges kisülés analízis üzemben öregedett olajolaj-papír szigetelésű kábeleken PDIV > U0 PD 2U0–nál ~ 3 nC Állapot: Állapot: jó

Részleges kisülések különböző feszültségeken 4 rövid, olajolaj-papír szigetelésű kábelen.

PDIV < U0 PD 2U0–nál ~ 5 nC Állapot: Állapot: ??

PDIV > U0 PD 2U0–nál ~ 2 nC Állapot: Állapot: jó PDIV > 1.5U0 PD 2U0–nál ~ 3 nC Állapot: Állapot: jó


Részleges kisülés időfüggvény analízis (1)

3-erű olaj-papír szigetelésű kábel; 260m

(A) U0 -nál; (B) 2U0 -nál; (C) U0 -nál 3 hónappal később; (D) 2U0 -nál 3 hónappal később;

PD = 1 nC; PD = 2.7 nC; PD = 4.5 nC; PD > 4.5 nC;

NPD = alacsony NPD = alacsony NPD= magas NPD= magas


11

Részleges kisülés időfüggvény analízis (2) PDkisülés mapping (05-1999) Részl. térkép (1999. május)

PDkisülés mapping (08-1999) Részl. térkép (1999. aug.) 8,000

3600

PDPD nagysága (pC) magnitude [pC]

PDnagysága magnitude(pC) [pC] PD

4500

2700 1800 900

6,000

4,000

2,000

0

0

0

52

104

156

208

260

0

52

cable length [m] kábelhossz (m)

PDIV = 10 kV PD = 4500 pC

104

156

208

260

kábelhossz cable length(m) [m]

PDIV = 8 kV PD = 8000 pC

3-erű olaj-papír szigetelésű kábel; 260m

A két mérés között eltelt három hónap alatt a begyújtási feszültség feszültség csökkenése és a részleges kisülés nagyságának növekedése tisztán mutatja a kábelszigetelés kábelszigetelés leromlását 90 mm-nél.


Részleges kisülés értelmezési irányelvek Cable Kábelpart alk.rész Kábelszig. Cable insulation

Termination Végelzáró

Összekötő Splice

Type Típus Paper/oil Olaj-papír

PD acceptance Határértékek threshold (indication) 10.000 pC

XLPE

10 pC

Oil filled Olajtöltésű

6.000 pC

Oil filled glass fiber Olajtöltésű, üvegszálas

2.000 pC

Plastic Műanyag

50 pC

Oil filled Olajtöltésű

5.000 pC

Resin filled type Nekaldiet Műgyantatöltésű /Vekaldiet

500 pC (asymmetric)

Oil filled glass fiber type Olajtöltésű, üvegszálas /Kabeldon Kabeldon Epoxy/oil filled type Lovink Epoxi/olajtöltésű /Lovink

> 10000 pC

Resin filled type TECE Műgyantatöltésű /TECE

4000 pC

5000 pC


12

Gazdaságosság (1)

Feltételezések: 1. A középfeszültségű kábelhálózatokon bekövetkező üzemzavarok 50 %-a szigetelési problémák következménye 2. 1 üzemzavar 3000 kWh kiesést jelent 3. 1 kWh kiesése 15 USD költséget reprezentál Például: 5% üzemzavar megelőzése 100 üzemzavar/év esetén 112 500 USD hasznot hoz 5% x 100 üzemzavar/év x 50% x 3000 kWh x 15$ = 112 500$


Gazdaságosság (2)

Példa: Megelőzött kábelhiba

Nem megelőzött kábelhiba

Javítás Diagnosztika Kiesés költsége

2 500 $ 1 750 $ 0$

3 750 $ 0$ 5 000 $

Teljes költség

4 250 $

8 750 $


13

Következtetések

•

Az OWTS részleges kisülés diagnosztikával a kábelszakaszok állapotának fontos információi a kábel PD ‘ujjlenyomatába’ gyűjthetők;

•

Értelmezési szabályok használhatók (a részleges kisülések begyújtási feszültségére, nagyságára, intenzitására, helyére és térképére vonatkozóan) az optimális döntéshez a kábel javításáról az üzemzavarokat megelőzően;

•

A komponensek hibastatisztikáját tanulmányozva a domináns hibaokok azonosíthatók;

•

Megismételt mérésekkel a hibás részek öregedési folyamatáról pontos kép nyerhető;

•

Az XLPE szigetelés vizsgálatához a mért PD mennyiségek együttes értelmezése szükséges. MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

A részleges kisülés analíz is nalízis oszcilláló cilláló feszültséggel

egy egyszerű módszer középfeszültségű kábelek korszerű részleges kisülés diagnózisának felállítására a helyszínen. MEE Kábeldiagnosztikai Szeminárium, Budapest, 2001. március 6. Edward Gulski: Középfeszültségű kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

14

Elosztóhálózati kábelek helyszíni részleges kisülés diagnózisa oszcilláló feszültséggel

Recommend Documents