CPDA – система контроля изоляции кабельных линий по частичным разрядам, метод «OWTS»

Переносная система марки «CPDA» («Cable Partial Discharge Analyzer») предназначена для диагностики состояния изоляции кабельных линий с использованием одного из современных методов, называемого в литературе OWTS (Oscillating Wave Test System). Аппаратура, используемая в этом методе, отличается сравнительной компактностью по сравнению с другими системами испытания высоковольтной изоляции.

Система диагностики марки «CPDA» является универсальной и может быть использована не только для контроля технического состояния изоляции высоковольтных кабельных линий, но и для определения параметров изоляции другого оборудования, обмоток статоров высоковольтных генераторов и электродвигателей.

Принцип действия системы «CPDA»

Оценка технического состояния высоковольтной изоляции в системе «CPDA» производится на основании регистрации и анализа частичных разрядов, возникающих при приложении к изоляции кабеля испытательного, переменного, апериодически затухающего напряжения. Такие колебания возникают в системе за счет энергии, накопленной в емкости диагностируемого кабеля.

Перед началом проведения испытательного теста, емкость кабель заряжается от высоковольтного источника постоянным током малой величины – не более 10 mA. Максимальная величина испытательного напряжения, до которого заряжается кабель, задается персоналом и обычно равняется номинальному амплитудному значению рабочего напряжения.

Далее контролируемый кабель отключается от источника и замыкается на землю через большую индуктивность L, равную примерно 0,7 Гн. Происходит разряд конденсатора на индуктивность.

В замкнутом LC контуре, показанном на приведенном рисунке более жирной линией, образованном емкостью кабельной линии и дополнительной индуктивностью прибора, возникает колебательный резонансный процесс, частота которого определяется емкостью кабеля и индуктивностью. В зависимости от типа и длины испытуемой кабельной линии частота колебаний в резонансном контуре равняется 50÷1000Гц.

Длительность затухающих колебаний в резонансном контуре зависит от суммы активных потерь в индуктивности и в изоляции контролируемого кабеля. Обычно это время составляет десятые доли секунды и никогда не превышает одной секунды. Чем больше будут потери в контролируемом кабеле (хуже будет тангенс угла потерь в изоляции), тем быстрее будут затухать резонансные колебания.

При помощи комплексного высоковольтного делителя «D» производится измерение напряжения в колебательном контуре и возникающих частичных разрядов. Регистрация этих параметров производится при помощи базового прибора марки «CPDA». Этот прибор монтируется в переносном транспортном чемодане совместно с высоковольтной частью системы, блоком сетевого питания и аккумуляторами для автономной работы системы.

Управление процессом испытаний изоляции кабельных линий производится персоналом двумя способами – непосредственно с использованием клавиатуры прибора «CPDA» или дистанционно с удаленного переносного компьютера типа ноутбук.

Связь прибора «CPDA» с компьютером, при дистанционном управлении, осуществляется по стандартному интерфейсу WI-FI, имеющемуся в настоящее время во всех переносных компьютерах. Такое управление высоковольтной измерительной системой существенно повышает безопасность работы обслуживающего персонала.

Диагностика состояния изоляции кабеля

Наиболее информативным параметром появления различных дефектов в высоковольтной изоляции контролируемых кабельных линий является наличие частичных разрядов. По этой причине основной функцией системы CPDA является выявление и регистрация этих явных признаков дефектного состояния изоляции.

В силу особенностей воздействия на изоляцию синусоидального напряжения, величина которого постепенно уменьшается от амплитудного значения до нуля, имеется возможность оперативно определить зависимость интенсивности частичных разрядов в функции напряжения. Для этого пользователю доступен просмотр графика всего переходного процесса изменения напряжения на контролируемом кабеле и осциллограмма всех зарегистрированных ЧР.

Благодаря большому объему встроенной памяти прибор может позволять регистрировать и просматривать весь процесс испытания кабеля затухающим напряжением, что выгодно отличает его от продукции других производителей аналогичного диагностического оборудования.

По итогам проведения тестов в приборе оперативно определяются:

• Интенсивность ЧР в изоляции, рассчитанная при номинальном напряжении.
• Связь момента возникновения частичных разрядов в изоляции в связи с фазой приложенного напряжения.
• Определение напряжения погасания частичных разрядов в изоляции.

При помощи системы «CPDA» можно локализовать место возникновения дефекта.

Это достигается благодаря возможности точного измерения и анализа разницы во времени прихода к датчику «прямого» и отраженного от противоположного конца кабельной линии импульсов.

Электромагнитный импульс от возникшего в зоне дефекта частичного разряда распространяется в обе стороны линии. Датчиком системы сначала регистрируется «прямой», а затем «обратный» импульс, отраженный от другого конца кабеля. Полученный график по форме, соответствует обычной рефлектограмме, получаемой при испытаниях кабелей рефлектометром.

Пример такой рефлектограммы с «прямым» и «отраженным» импульсами, возникшими от частичного разряда в изоляции, приведен на рисунке. Это копия экрана прибора системы в режиме локации места возникновения дефектов в изоляции кабельной линии.

Точность локализации места дефекта в изоляции системой «CPDA» составляет примерно 1% от длины контролируемой кабельной линии. Для проведения надежной локации места дефекта амплитуда импульса ЧР должна быть достаточной для того, чтобы не затухнуть во время «пролета» по кабелю.

Время задержки прихода к датчику второго импульса равняется удвоенному времени пролета импульса от места дефекта до другого конца кабельной линии, где он отражается и возвращается обратно.

Важным свойством системы «CPDA» является возможность автоматизированного определения типа дефекта, возникшего в изоляции кабеля.

Это функция реализуется на основе анализа распределения импульсов на «PRPD» (амплитудно – фазо – частотная плоскость) и «TFM» (время – частотная плоскость) графиках. Данная диагностика производится в автоматическом режиме с использованием встроенной в прибор экспертной системы «PD-Expert».

Полученные в процессе испытаний фазо-частотные распределения импульсов сравниваются с базой образов дефектов, хранящихся в памяти экспертной системы. Полученная информация автоматически сравнивается с базовой, что позволяет определить тип возникшего дефекта, оценить степень его опасности.

Благодаря проведению измерений частичных разрядов в режиме «off-line» на выведенной из работы кабельной линии, но под полным рабочим напряжением, итоговая достоверность измерений, проводимых при помощи системы «CPDA», обычно получается существенно выше, чем при проведении измерений частичных разрядов в режиме «on-line», т. е. на работающей кабельной линии. Это объясняется более низким уровнем паразитных шумов в изоляции отключенного оборудования, по сравнению с работой под рабочим напряжением.

Высокая точность измерения частичных разрядов и сравнительно небольшие габариты и вес измерительного оборудования делают систему «CPDA» современным и эффективным средством для контроля состояния изоляции и диагностики дефектов кабельных линий и соединительных муфт.

Основные диагностические параметры систем «CPDA»

Максимальное выходное напряжение DC, кВ	15, 30, 60
Емкость испытуемого кабеля, мкФ	0,025÷2,0
Ток зарядки кабельной линии, мА	до 10,0
Диапазон амплитуд регистрируемых частичных разрядов, нКл	0,01÷100,0
Диапазон частот регистрируемых импульсов ЧР, МГц	до 10
Диапазон рабочих температур, 0C	0 ÷ +40
Габаритные размеры измерительного блока системы CPDA, мм	650*510*250
Вес измерительного блока системы CPDA, кг	32,0
Габаритные размеры индуктивности системы CPDA, мм	340*340*770
Вес катушки индуктивности системы CPDA, кг	44,0
Время работы системы от внутренних аккумуляторов, часов	4
Напряжение питания для заряда аккумуляторов, В	AC/DC 110-260

НТЦ «ЭДС» является официальным дилером компании «Димрус»

Информационное письмо об официальном представительстве ООО «Димрус»