Ievads
Energosistēmu ekspluatācijā un apkopē, vidējā sprieguma kabeļu izolācijas stāvokļa novērtēšanai ir izšķiroša nozīme, lai nodrošinātu strāvas padeves uzticamību. Lai gan jaudas-frekvences maiņstrāvas izturības sprieguma pārbaude var patiesi simulēt darbības apstākļus, tās galvenais ierobežojums ir vajadzīgā milzīgā aprīkojuma jauda. Piemēram, 10 km garš, 35 kV XLPE kabelis ar kapacitāti aptuveni 1 µF, pārbaudot ar 50 Hz, velk vairāku ampēru vai pat desmitiem ampēru uzlādes strāvu. Tam ir nepieciešams lielas-jaudas pārbaudes transformators un sprieguma regulators, kas padara aprīkojumu ārkārtīgi smagu un apjomīgu, kā arī rada ievērojamas grūtības{10}}transportēšanā un savienošanā uz vietas.
Līdzstrāvas noturības sprieguma pārbaude ir viegla, zemas-maksas un vienkārša darbība, un savulaik tā bija galvenā pieeja lauka kabeļu testēšanai. Tomēr, padziļinot izpratni par novecošanas mehānismiem polimēru-izolētos kabeļos, līdzstrāvas testēšanas ierobežojumi ir kļuvuši acīmredzami: līdzstrāvas augstspriegums izraisa kosmosa lādiņa uzkrāšanos XLPE un EPR izolācijā, veicina daļēju izlādi un elektrisko koku augšanu, paātrina izolācijas novecošanos un var pat izraisīt parādību, kas pēc "īslaicīgas pārbaudes" neiztur enerģijas.
Tieši uz šī tehniskā fona tika izstrādāts MOEORW{0}}WHVA45. Pamatojoties uz dizaina loģiku "frekvences apmaiņa pret kapacitāti un funkciju integrēšana diagnostikai", tas nodrošina lauka pārbaudes risinājumu, kas līdzsvaro līdzvērtību, drošību un pārnesamību.
Ātrā uzziņa — galvenie termini
| Termiņš | Īss skaidrojums |
| Ļoti zema frekvence (VLF) | Frekvences, kas ir daudz zemākas par jaudas frekvenci (50 Hz), parasti 0,1 Hz, 0,05 Hz vai 0,01 Hz. Šī iekārta var darboties līdz 0,01 Hz. |
| Dielektrisko zudumu koeficients (tanδ) | Skaitlisks enerģijas izkliedes rādītājs kabeļa izolācijā. Veselai izolācijai ir ļoti zems tanδ (apmēram 10⁻⁴); vērtība pieaug līdz ar vecumu. |
| Ūdens koks | Bieža novecošanās parādība XLPE kabeļu izolācijā, ko izraisa mitruma un elektriskā lauka kombinēta darbība, veidojot kokam-līdzīgas mikro-plaisas, kas galu galā var izraisīt bojājumus. |
| Kapacitatīvā sprieguma pieaugums (Ferranti efekts) | Efekts, kurā spriegums, kas tiek pievadīts testa objektam, var būt lielāks par avota izejas spriegumu pie lielām kapacitatīvām slodzēm. Slēgtā-cikla vadība novērš šo efektu. |
| Slēgta{0}}cikla negatīvās atsauksmes | Sistēma nepārtraukti uzrauga augstu{0}}sānu spriegumu un strāvu, automātiski pielāgojot izvadi, lai nodrošinātu, ka iestatītās vērtības atbilst faktiskajām vērtībām, ko neietekmē slodzes izmaiņas. |
| 0.5 U₀ / 1.0 U₀ / 1.5 U₀ | U₀ ir kabeļa nominālais fāzes spriegums. Pārbaude tiek veikta trīs sprieguma līmeņos, un, salīdzinot rezultātus šajos līmeņos, atklājas novecošanas tendences. |
I. Dizaina pamatfilozofija
1.1 "Frekvences maiņa pret kapacitāti" — miniaturizācijas izrāviens
MOEORW-WHVA45 dizains sākas ar dziļu izpratni par kapacitatīvo slodžu elektrisko darbību. Sadalītā kapacitāte starp vadītāju un strāvas kabeļa metāla vairogu izraisa uzlādes strāvu, kas ir proporcionāla testa frekvencei.Kad frekvence tiek samazināta no 50 Hz līdz 0,1 Hz, uzlādes strāva samazinās par aptuveni 500 reižu, un vajadzīgā testa barošanas avota izejas jauda tiek samazināta par tādu pašu koeficientu.
*(Īss princips: kondensatora uzlādes strāva=2 × π × frekvence × kapacitāte × spriegums. Jo zemāka frekvence, jo mazāka strāva.)*
Teorētiskais ieguvums ir būtisks vajadzīgās barošanas jaudas samazinājums: parastā 220 V tīkla jauda ir pietiekama, lai darbinātu iekārtu, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc trīs-augstas-barošanas avotiem un lieliem sprieguma regulatoriem vai reaktoriem. No inženiertehniskā viedokļa izmērs un svars ir optimizēti līdz galējībai: MOEORW-WHVA45 ir ievietots Peli 1430 korpusā (430 mm × 240 mm × 340 mm) un sver tikai 22 kg, tādējādi nodrošinot iespēju pārvietoties vienam cilvēkam un nekavējoties lietot{12}}uz vietas. No pārbaudes efektivitātes viedokļa daudzi pētījumi un starptautiskie standarti (IEEE 400.2, DL/T 849.4-2004) ir apstiprinājuši, ka 0,1 Hz sinusoidālā sprieguma izturības tests nodrošina labu līdzvērtību 50 Hz jaudas frekvences maiņstrāvas pārbaudei, jo īpaši apkures izolācijas, ūdens izolācijas zudumu, elektriskā lauka sadalījuma noteikšanas ziņā. koku audzēšana.
1.2. No "ieskaitīts/neieskaitīts" uz kvantitatīvo novērtējumu
Vēl viena MOEORW-WHVA45 galvenā dizaina iezīme ir tīras sinusoidālas VLF izturības sprieguma testēšanas integrācija ar dielektrisko zudumu koeficienta (tanδ) mērījumu, modernizējot aprīkojumu no tradicionālā binārā “atbilst/neatbilstoša” rīka uz kvantitatīvu izolācijas stāvokļa novērtēšanas sistēmu.
Tradicionālie izturības sprieguma testi (neatkarīgi no tā, vai ir -jaudas -frekvences, līdzstrāvas vai tīra VLF izturība) būtībā ir "viss-vai-neko" testi: pieslēdziet spriegumu, pagaidiet bojājumu vai noildzi un iegūstiet bināru rezultātu. Šāds "ieskaitīts/neatbilstošs" iznākums nevar atbildēt uz tādiem jautājumiem kā "cik ilgs laiks izolācijā ir palicis" vai "cik tālu ir progresējusi novecošanās", tādējādi piedāvājot ierobežotu vērtību paredzamajai apkopei un uzturēšanas stratēģijas izstrādei.
Dielektrisko zudumu koeficients (tanδ) ir galvenais parametrs, kas atspoguļo iekšējo enerģijas izkliedi izolācijas materiālos. Veselam kabelim tanδ parasti ir ļoti zems (apmēram 10⁻⁴). Progresējot ūdens koku veidošanās, mitruma iekļūšanas vai termiskās novecošanas laikā, zudumu vērtība ievērojami palielinās.
Sistēma automātiski veic vairāku{0}līmeņu gradienta pārbaudi trīs sprieguma līmeņos: 0,5 U₀, 1,0 U₀ un 1,5 U₀. Tālāk sniegtie datu piemēri ilustrē sprieduma loģiku:
Tipisku testa rezultātu piemērs
| Testa sprieguma līmenis | Kapacitāte (nF) | Izolācijas pretestība (GΩ) | Vidējais Tanδ (×10⁻³) | Tanδ novirze (×10⁻³) | Piezīmes |
| 0,5 U₀ (6,2 kV) | 414.1 | 42.7 | 0.09 | 0.0158 | Ļoti mazi zudumi pie zema sprieguma |
| 1,0 U₀ (12,3 kV) | 414.1 | 27.5 | 0.14 | 0.0187 | Normāls pieaugums |
| 1,5 U₀ (18,5 kV) | 414.1 | 34.9 | 0.11 | 0.0122 | Nav būtiskas anomālijas |
Sprieduma kritēriji: ja tanδ vērtības ir stabilas visos sprieguma līmeņos un zem sliekšņa (parasti 0,004), kabelis tiek novērtēts kā "normāls". Ja vērtības ievērojami palielinās līdz ar spriegumu vai pārsniedz slieksni, vērtējums ir "uzmanība" vai "nenormāla".
Pēc pārbaudes sistēma tieši izvada kabeļa veselības novērtējumu (normāls / uzmanība / nenormāls) kopā ar ieteicamajām apkopes darbībām, ļaujot operatoriem pieņemt inženiertehniskus lēmumus bez dziļām teorētiskām zināšanām par dielektriskajiem zudumiem.
1.3. Visa-elektroniskā integrācija
MOEORW-WHVA45 ir pilnībā-elektronisks dizains, kura pamatā ir moderna mikrokontrollera tehnoloģija, digitālās frekvences pārveidošana un ātrdarbīga-AD iegūšana. Salīdzinājumā ar vecākiem-tipa VLF ģeneratoriem, kas balstās uz mehānisku sprieguma paaugstināšanu vai elektromagnētiskām svārstībām, pilnībā{6}}elektroniskā pieeja ne tikai novērš tādus atteices riskus kā mehāniskā kontakta novecošanās un slikts kontakts, bet arī nodrošina augstas-kvalitatīvas izejas sprieguma viļņu formas sintēzi.
0,1 Hz sinusoidālais izejas spriegums ir vienmērīgs, simetrisks un ar zemu kropļojumu. Augstas-kvalitātes sinusoidāla viļņa priekšrocības ir šādas: laba linearitāte, nelieli viļņu formas kropļojumi kapacitatīvās slodzes apstākļos un augsta mērījumu konsekvence; vienmērīgs elektriskā lauka spriegums, kas ir tuvāks faktiskajam kabeļa sinusoidālajam maiņstrāvas darbības stāvoklim; un stabils ierosmes avots turpmākam tanδ mērījumam, nodrošinot augstu precizitāti. Turklāt sistēma izmanto slēgtas-cilpas negatīvās atgriezeniskās saites kontroli ar sprieguma un strāvas paraugu ņemšanu tieši augstsprieguma- pusē, novēršot kapacitatīvā sprieguma pieauguma ietekmi. Izvade paliek stabila un kontrolējama gan bez-slodzes, gan pilnas-slodzes apstākļos, un to neietekmē slodzes kapacitātes izmaiņas.
II. Salīdzinājums ar citiem produktiem
(Tālāk norādītie salīdzinājumi ir veikti no lauka-inženieriskās perspektīvas, koncentrējoties uz līdzsvaru starp izvietošanas ērtībām, testu līdzvērtību un diagnostikas iespējām, nevis visaptverošu teorētisku salīdzinājumu.)
2.1 VLF salīdzinājumā ar jaudu-Frekvences maiņstrāvas izturības pārbaude
Strāvas-frekvence maiņstrāva (50/60 Hz) ir standarta metode kabeļu rūpnīcas un tipa pārbaudei, un tā vislabāk simulē faktiskos darbības apstākļus. Tomēr galvenais šķērslis lietošanai uz vietas- ir aprīkojuma jaudas prasības. Iepriekš minētajam 10 km, 1 µF XLPE kabelim, 50 Hz testa strāva ir liela, un tam ir nepieciešams lielas -jaudas pārbaudes transformators. Pilns komplekts parasti sver simtiem kilogramu vai pat vairākas tonnas, un tam ir nepieciešams īpašs transportēšanas un celšanas aprīkojums. Izvietošana ir ārkārtīgi sarežģīta vietās, kur{12}}ir ierobežota vieta vai ierobežota satiksme{13}}.
Samazinot frekvenci līdz 0,1 Hz, MOEORW-WHVA45 teorētiski prasa tikai aptuveni 1/500 no jaudas-frekvences jaudas. Nav nepieciešams liels sprieguma regulators vai reaktors, un 22 kg kopējais svars nodrošina īstu pārnēsājamu izvietošanu. Lai gan testa ilgums ir salīdzinoši ilgāks, tam ir ierobežota praktiskā ietekme uz ikdienas nodošanu ekspluatācijā un periodiskajām apkopes pārbaudēm.
2.2 VLF pret līdzstrāvas izturības pārbaudi
Līdzstrāvas izturības pārbaudes aprīkojums ir viegls, lēts un vienkārši lietojams, un tas kādreiz bija lauka kabeļu testēšanas pamats. Tomēr, padziļinot izpratni par polimēru izolācijas novecošanas mehānismiem, ir kļuvuši skaidri zināmi līdzstrāvas testēšanas trūkumi: līdzstrāvas augstspriegums izraisa telpas lādiņa uzkrāšanos XLPE un EPR izolācijā, izraisa daļēju izlādi un elektrisko koku augšanu, paātrina izolācijas novecošanos un var pat izraisīt kabeļa atteici neilgi pēc tam, kad tas ir atkārtoti{1}}pieslēgts līdzstrāvai, neskatoties uz to, ka tas ir izturēts.
TheMOEORW-WHVA45 apvieno maiņstrāvas spriegumu ar īpaši-zemu frekvenci: tas saglabā maiņstrāvas ierosmes priekšrocības, vienlaikus krasi samazinot barošanas avota jaudas prasības. Spriegums, kas tiek uzlikts novecojušajai izolācijai, ir pietiekams, lai atklātu lielus defektus, tomēr pietiekami viegls, lai neradītu papildu bojājumus. IEEE 400.2 nepārprotami iesaka VLF maiņstrāvas testēšanu kā vēlamo metodi polimēru kabeļu lauka apkopes diagnostikai.
2.3 VLF salīdzinājumā ar sērijas rezonanses izturības pārbaudi
Sērijveida rezonanses pārbaude teorētiski var vadīt lielu kapacitatīvo slodzi ar salīdzinoši mazu barošanas avota jaudu un radīt gandrīz -sinusoidālas jaudas-frekvences augstu spriegumu, padarot to par ideālu metodi lauka testiem, kuru mērķis ir jaudas-frekvences ekvivalence. Tomēr inženiertehniskajā praksē sērijveida rezonanses sistēma ir precīzi jānoregulē ar reaktoru, kas atbilst pārbaudāmā kabeļa kapacitātei. Viena sistēma nevar viegli aptvert plašu kabeļu garumu diapazonu, un pilns komplekts (vadības kārba, ierosmes transformators, mainīgs reaktors, sprieguma dalītājs utt.) joprojām ir diezgan smags un sarežģīti izvietojams.
MOEORW-WHVA45 elektroniskā, fiksētās Nav nepieciešama saskaņošana vai regulēšana, nav nepieciešami sarežģīti ārējie piederumi, un darbības procedūra ir ievērojami vienkāršota.
III. VLF testēšanas vispārīgie ierobežojumi
Katrai testa metodei ir sava pielietojuma joma, un VLF testēšanai ir daži raksturīgi ierobežojumi, kas ir kopīgi visiem šādiem produktiem.
Frekvences novirze ierobežo pilna{0}}spektra verifikāciju.VLF pārbaude (parasti 0,1 Hz–0,01 Hz) nevar pilnībā aizstāt 50/60 Hz jaudas{4}}frekvences testēšanu. Iekšējā elektriskā lauka sprieguma sadalījuma un dielektrisko zudumu raksturlielumi atšķiras atkarībā no frekvences, un daži defekti, kas izpaustos tikai strāvas-frekvences darbības apstākļos, var tikt maskēti 0,1 Hz testa laikā, radot kļūdaini negatīvu rezultātu risku.
Signāla iespiešanās dziļumam ir fiziski ierobežojumi.Liela-diametra kabeļiem vai biezai-sienu izolācijai VLF elektromagnētiskā viļņa signāls vājinās, kad tas izplatās. Ārējā izolācija var aizsargāt iekšējos slāņus, un defekti, kas atrodas dziļi izolācijā, var tikt nepamanīti.
Virsmas stāvokļa jutīgums palielina vietas sagatavošanas slogu.VLF testēšana ir jutīga pret virsmas mitrumu, piesārņojumu utt. Virsmas piesārņotāji var izraisīt pastiprinātu noplūdes strāvu vai daļējas izlādes traucējumus, kas ietekmē testa rezultātu precizitāti. Rūpīga virsmas tīrīšana ne vienmēr ir praktiska iespēja skarbos vides apstākļos.
Ilgs testa ilgums ietekmē apkopes logus.Tā kā testa biežums ir ļoti zems, pilna testa cikla pabeigšana prasa ievērojamu laiku (parasts dielektrisko zudumu tests aizņem apmēram 3,5 minūtes; izturības sprieguma testi var ilgt 15 līdz 60 minūtes). Gadījumos, kad nepieciešama ātra traucējummeklēšana vai avārijas remonts, ilgs testa cikls var pagarināt iekārtas dīkstāves laiku.
Diagnostikas slieksnim nepieciešams apmācīts personāls.Lai gan iekārta nodrošina automātisku novērtēšanu, tanδ mērījumiem un rezultātu interpretācijai joprojām ir nepieciešama noteikta līmeņa teorētiskā pieredze un praktiskā pieredze. Dažādiem kabeļu veidiem un dažādiem novecošanas posmiem ir atšķirīgas dielektrisko zudumu īpašības, un pareiza vērtēšanas kritēriju piemērošana joprojām ir atkarīga no profesionāla sprieduma.
IV. Dizaina kopsavilkums
MOEORW-WHVA45 dizains ir veidots, pamatojoties uz trim galvenajiem izmēriem:
Fiziskā dimensija – izrāviens, mainot frekvenci pret kapacitāti.Izmantojot kapacitatīvo slodžu īpašības un izmantojot frekvences samazināšanu kā līdzekli jaudas prasību samazināšanai, izmērs un svars tiek ievērojami samazināti. Šis ir elegants fiziskā pamatprincipa inženiertehniskais tulkojums.
Diagnostikas dimensija – no binārās atbilstības/neatteices līdz kvantitatīvam novērtējumam.Jaunināšana no vienkārša rezultāta "atskaitīts/neatbilstošs" uz trīs-līmeņu gradienta tanδ mērījumu nozīmē, ka testa rezultāts ne tikai atbild uz "vai tas iztur?" bet arī "kāds ir izolācijas stāvoklis?", nodrošinot uz datiem balstītu atbalstu-uz stāvokli balstītai apkopei.
Inženiertehniskā dimensija — visa{0}}elektroniskā integrācija.Mūsdienu jaudas elektronika aizstāj mehāniskos risinājumus, nodrošinot stabilu sinusoidālo izvadi un augstu automatizācijas pakāpi. Tas pazemina tehnisko slieksni lauka operatoriem, vienlaikus palielinot pārbaudes uzticamību.
Šo trīs dimensiju atbalstītais MOEORW-WHVA45 nodrošina līdzsvaru starp pārnesamību, diagnostikas iespējām un ekspluatācijai draudzīgumu, kas pielāgots lauka inženierijas vajadzībām. Tas atbilst nodošanas ekspluatācijā pārbaužu un periodiskas apkopes pamatprasībām, kā arī nodrošina tehnisku ceļu padziļinātai izolācijas stāvokļa novērtēšanai, piedāvājot gan praktisku, gan progresīvu rīku,{3}}kas meklē strāvas kabeļa veselības pārvaldību.
