Кейс. Тестирование частичного разряда в кабеле 35 кВ на ветровой электростанции в России
В данной статье описаны этапы тестирования кабельной линии на наличие частичного разряда под рабочим напряжением в режиме онлайн.
При построении ветровых электростанции (ВЭС) широко используется так называемый блочный (модульный) принцип построения главных схем, когда три или несколько генераторов соединяются с трансформатором и образуют энергоблок, как показано на схеме ниже.
Данное укрупнение позволяет снизить капитальные вложения на прокладку кабельных линий, но снижает надежность работы электростанции.
Повреждение одной из кабельных линий в модуле приводит к прекращению подачи энергии от всех генераторов, расположенных за поврежденной линией. В связи с тем, что генерация энергии зависит от погодных условий, любое непредвиденное ограничение в выдаче электроэнергии ведет к большим финансовым потерям. Поэтому контроль состояния кабельных линий является важной частью функционирования ВЭС.
Различают два основных подхода к проведению тестирования кабельных линий:
- Тестирование при подаче напряжения с дополнительного источника (офлайн)
- Тестирование под рабочим напряжением (онлайн)
Офлайн тестирование
Среди офлайн методов в России наибольшее распространение получил метод оценки ЧР при подаче напряжения 0,1 Гц. Схема испытания представлена ниже.
Следует обратить внимание на необходимость высоковольтного фильтра на выходе источника питания СНЧ. Он используется для фильтрации высокочастотных импульсных шумов, поступающих от электронного тестера СНЧ при измерении частичного разряда (ЧР), типовая чувствительность 50 - 100 пкл.
Данный метод имеет следующие особенности:
- Подходит для проведения заводских испытаний и испытаний при вводе в эксплуатацию.
- Позволяет легко отделить тестируемое оборудование.
- Обеспечивается более высокая чувствительность по сравнению с тестированием ЧР в рабочем режиме.
- Имеет более продолжительную историю.
- Требует вывода из работы тестируемого оборудования
Онлайн тестирование
При проведении тестирований онлайн датчики устанавливаются без «разбалчивания» кабелей. Тестирование проводится в рабочем режиме без подачи сигнала от внешнего источника питания. Общая схема типовой установки представлена ниже.
Данный метод тестирования имеет следующие особенности:
- Предоставляет «реальные» данные для анализа. Это означает что мы получаем значения, которые имеют место при обычной эксплуатации оборудования. Поэтому такие результаты замера являются максимально достоверными
- Быстрое тестирование (в сравнении с тестированием чр в нерабочем режиме «офлайн»).
- Можно осуществлять непрерывный мониторинг.
- Не требует никакого высоковольтного источника электропитания.
Сравнение методов:
| В рабочем режиме | В нерабочем режиме |
| Преимущества | Преимущества |
| Не нужно отключать цепь | Проверенная технология |
| Во время тестирования цепь нагружена | Более высокая чувствительность |
| Экономически выгодная и неразрушающая технология | Недостатки |
| Недостатки | Во время тестирования цепь не нагружена |
| Может быть затруднена интерпретация данных | Необходимо отключение |
| Обязательно предварительное заземление | Дорогая и требующая много времени технология |
Ход тестирования кабельной линии на ВЭС
Тестирование проводилось на ВЭС в Ростовской области. Для снижения потерь тестирование проводилось в маловетреный день, когда выработка электроэнергии мала. Наличие нагрузки является фактором, который имеет влияние на активность ЧР, но наличие напряжения на линии достаточно для определения состояния кабельной линии.
Установка датчиков в зависимости от типа ячейки может производиться без снятия напряжения. Ниже указаны два возможных варианта установки датчиков HFCT (высокочастотных трансформаторов тока): на вывод заземления экрана и на жилу кабеля с пропущенным в обратном направлении экраном.
В текущем тестировании датчики HFCT устанавливались на жилы кабеля. Для установки кабели выводились из работы на короткий период. Помимо этого, были установлены датчики TEV (датчики переходного напряжения на землю).
Снятие и анализ данных производились прибором Kronos Spot Tester. Длительность тестирования одного кабеля составляет около 15 минут.
Результаты тестирования
В зависимости от активности ЧР состояние кабеля относят к одному из 4 категорий.
| ТРЕБУЕМЫЕ ДЕЙСТИЯ | КАТЕГОРИЯ СОСТОЯНИЯ |
| Повторить тестирование в течение 12 месяцев | Разряды в допустимых пределах |
| Повторить тестирование в течение 6-12 месяцев | Наблюдается активность ЧР, рекомендуется контроль за состоянием |
| Повторить тестирование в течение 3-6 месяцев | Наблюдается активность ЧР, рекомендуется регулярный контроль за состоянием |
| Локализовать неисправность, произвести ремонт или замену. | Значительная активность ЧР, необходимо локализовать ЧР, а затем отремонтировать или заменить |
В результате тестирования было определено состояние кабеля и концевых заделок.
| Тестирование кабеля от ВЭУ20 до ПКУ1 ПС 35кВ | |||||
| Название | Фаза | Значение (мВ) | Кабельный ЧР (пКл) | Локальный ЧР (дБ) | Состояние |
| Со стороны ВЭУ 20 | Красная фаза | 5 | 0 | - | Разряды в допустимых пределах |
| Желтая фаза | 5 | 0 | - | Разряды в допустимых пределах | |
| Зеленая фаза | 5 | 0 | - | Разряды в допустимых пределах | |
| TEV | 17.62 | Наблюдается активность ЧР, рекомендуется регулярный контроль за состоянием | |||
Как видно по результатам, кабельные ЧР находятся в зеленой зоне, что говорит о том, что «Разряды находятся в допустимых пределах».
Однако, были обнаружены локальные ЧР в оранжевой зоне, что говорит о наличии зарождающейся неисправности в концевых заделках. Данный уровень ЧР говорит о необходимости повторения тестирования в течение 3-6 меясцев.
Мы готовы провести демонстрацию и диагностику ЧР на вашем объекте. Просто заполните форму:
