CC BY
59
DETERMINA TION OF FORMA TION OF MANAGEMENT FRAMEWORK ELECTRICAL COMPLEX « THE ELECTRICAL PO WER SYSTEM - ELECTRIC ARC FURNACE - STA TIC
THYRISTOR COMPENSATOR»
V.M. Stepanov, T.Yu. Frozinova
The quality criteria functioning electrical complex "the electrical power system -electric arc furnace - static thyristor compensator" is considered.
Key words: evaluation of quality offunctioning, cross compensation.
Fomin Andrey Vasilevich, candidate of technical sciences, project manager, 00-7@mail.ru. Russia, Moscow , JSC «Nidek ASI VEI»,
Frozinova Tatiana Yurevna, candidate of technical sciences, docent, cherno-va_ty@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.315
ПРИНЦИП ОПРЕДЕЛЕНИЯ УЧАСТКОВ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ, СОДЕРЖАЩИХ ВОДНЫЕ ТРИИНГИ ПРИ ТРАССИРОВКЕ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ БЕЗ ОТКЛЮЧЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
В.М. Степанов, П. А. Борисов
Рассмотрен принцип поиска участков кабельной линии, содержащих водные триинги при трассировке кабельных линий без вывода кабельных линий из рабочего режима.
Ключевые слова: водный триинг, частичный разряд, трассопоиск.
В диагностике кабельных линий своевременное определение участков кабельной линии, содержащих водные триинги(ВТ) является одним из наиболее важных критериев прогнозирования надёжности кабельных линий.
Водными триингами (от англ. «tree» - дерево) (ВТ) называют микроканалы в полиэтиленовой изоляции, заполненные водой и другими химическими соединениями (рис.1).
Процесс образования ВТ зависит от многих причин: напряженности электрического поля, частоты, длительности воздействия повышенной напряженности, температуры или ее градиента, изоляционного материала,
наличия в изоляции антиоксидантов и стабилизаторов напряженности, загрязнений различного типа, полупроводящих экранов по жиле и изоляции, проникновения воды и образования химических соединений в растворах, конструкции кабеля и т.п.
Рис.1. Водные триинги с каналом пробоя: а - кабель с полиэтиленовой изоляцией после 8 лет эксплуатации; б - кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена после
4 лет эксплуатации
Одной из причин возникновения ВТ являются также различные неоднородности на поверхностях проводников. Повышенная напряженность электрического поля на подобных участках ведет к появлению описанных выше процессов.
Несмотря на то, что пока не ясно, какие из этих воздействий являются доминирующими, все они приводят к одному и тому же результату: в окрестностях водных триингов в зоне частично пораженной изоляции на определенной стадии процесса наблюдаются структуры, характеризующиеся наличием водозаполненных каналов (возможно и не связанных друг с другом) диаметром от 0.1 до 20 мкм [1]. Причем такие структуры могут прорастать на всю толщину изоляции и при этом не приводить к пробою изоляции. Электрическая же прочность полиэтилена в этом случае значительно снижается.
Особенно важным является факт предварительного определения участков линии с водными триингами в процессе трассирования кабельной линии. Заранее зная об участках на которых может произойти выход кабельной линии из строя, можно довольно точно определить остаточный срок эксплуатации кабельных линий, ускорить время обнаружения локации повреждения, а своевременный ремонт повреждённых участков существенно повысит надёжность электроснабжения потребителей.
Наиболее популярным методом, применяемым для трассировки кабельных линий, является индукционный метод.
Индукционный метод основан на принципе улавливания магнитного поля над кабелем, по жилам которого пропускается ток звуковой частоты .Наиболее эффективным методом трассировки без вывода кабельной линии из рабочего режима, является метод подключения генератора переменного тока звуковой частоты через фильтр присоединения, который позволяется точно трассировать кабельные линии даже при наличии наводок от других проложенных кабельных линий.
Также вышеуказанный метод возможно применять и для обнаружения участков кабельных линий, содержащих водные триинги.
В диагностике мест неоднородностей КЛ одной из самых существенных задач является определение параметров неоднородности. Как показано выше, в случае наличия в изоляции ВТ оценка степени повреждения кабеля возможналишь по изменению емкости кабеля.
На участках кабельной линии, содержащих водные триинги, протекают частичные разряды (ЧР). Эквивалентная схема изоляции участка кабельной линии с ВТ представлена на рис.2. Поскольку ёмкость кабельной линии на участке содержащем водные триинги отличается от участков с неповреждённой изоляцией, диаграмма напряжения искажается и становится несколько отличной от синусоидальной.
ХЮ~/3 '77У
1
и
1 т> —
г — 1 -
= С£
X
Рис.2. Эквивалентная схема изоляции, содержащая водные триинги, в которой происходит частичный разряд. Съ- пробиваемая часть диэлектрика, С3 - ёмкость части диэлектрика, расположенной последовательно с пробиваемой, Са - ёмкость остальной части
диэлектрика
При отсутствии ЧР на участках напряжение синусоидально и равно
и£, иЬтБта)1, (1)
где
иЬт = и>' % + с ) (2)
если иЪт > иь то будут происходить ЧР. ЧР зажигается, когда иь достигает величины ІІі . В результате разряда величина иь падает до величины иг ,и ЧР прекращается.
Рис.З. Изменение напряжения на пробиваемой частичными разрядами части диэлектрика
Затем иь нарастает по кривой иь — иЬтБта)1 — Аиь , где Аиь — и^ — иг , когда напряжение иь на ёмкости Сь вновь достигнет значения , происходит второй ЧР. После его завершения иь возрастает по закону иь — иЬтБтш1 — 2Аиь . ЧР повторяются на участке через промежутки времени, соответствующие изменению напряжения на ёмкости Съ на величину д иь.
Получение данных о ЧР является одним из основных источников информации о процессах, происходящих при триинге.
Поэтому разработке методов регистрации и анализа ЧР уделяется очень большое внимание [7]. Отдельные ЧР характеризуются величиной q, фазой <рили напряжением, при котором происходит ЧР), длиной траектории.
Для анализа ЧР также используются величины, характеризующие ЧР,Внешними проявлениями ЧР в изоляции являются эффекты, связанные с протеканием тока разряда, а также вызванные перераспределением зарядов в объекте из-за нейтрализации некоторого заряда в зоне дефекта.
Импульс тока создаёт быстрые изменения электромагнитного поля и излучение в широкой области частот, а также скачки давления в окружающей среде. При перераспределении зарядов протекают токи переходного процесса, происходящие в течение одного периода напряжения, такие как максимальная величина ЧР, суммарная величина ЧР, количество ЧР, и т.д.
Удобным средством анализа являются корреляционные зависимости пространственно-временных и зарядовых параметров ЧР за большое число периодов прикладываемого напряжения. Примерами таких зависи-
мостей служат фазовые диаграммы, такие как последовательность импульсов ЧР, (р — ц — пдиаграмма и (¡о - пдиаграмма. Последовательность импульсов ЧР дает наиболее детальную информацию: по ней можно сделать выводы о частоте следования импульсов, их фазе и величине. По оси абсцисс откладывается фазовый угол, по оси ординат - заряд ЧР. Каждый импульс наносится на диаграмму в виде вертикальной черты; высота черты соответствует заряду ЧР, положение - фазе, на которой произошел ЧР. На диаграмме в виде точек отражаются все ЧР, происходившие в течение многих периодов. Каждая точка - это один ЧР; по осям откладываются фазовый угол, на котором ЧР имел место, и величина ЧР. Зависимость плотности ЧР от фазового угла показывается с помощью ср — п диаграммы. Типичные примеры диаграмм, полученные в полиэтилене низкой плотности (0.920 г/см ) в геометрии острие-плоскость при синусоидальном напряжении, приведены на рис. 4-5 [6].
я по щ
и т
£ -и
У -НЕ -14
■я
■Яп
Рис.4. ф — q — п диаграмма на приложенном синусоидальном
напряжении
\
х.
й
Рис. 5. <р — п диаграмма на приложенном синусоидальном напряжении
Излучение, вызванное импульсами тока ЧР, или индуцированные токи могут быть обнаружены приёмником в широкой области частот. Для точного определения участков кабельной линии, содержащих водные триинги и для регистрации ЧР в полевых условиях применяется полосовой резонансный фильтр, настроенный на частоту генератора переменного то-
ка звуковой частоты. Полосой фильтр отсекает помехи, препятствующие определению факта ЧР на участке, а соответственно обнаружению участков кабельной линии содержащих водные триинги.
Список литературы
1. Калкшер, Мюллер, Пешке, Хенкель, фон Олъсхаузен. Водные триинги в кабельной изоляции высокого напряжения из полиэтилена и сшитого полиэтилена. Кабели высокого напряжения: переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СР1ГРЭ-82)/Под ред. И.Б. Пешкова. М.: Энергоатомиздат, 1984. 104 с.
2. Болл, Холдап, Скиппер, Вевеллио. Разработка кабелей высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабели высокого напряжения; Электроизоляционные материалы: переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ-84) / под ред. И.Б. Пешкова, С.Г. Трубачева. М.: Энергоатомиздат, 1986. 168 с.
3. Вун, Стинис, Бентвелзен, Лаар. Разработка и результаты испытаний кабелей сверхвысокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена в Нидерландах. Кабели высокого напряжения; Электроизоляционные материалы: переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ-84) / под ред. И.Б. Пешкова, С.Г. Трубачева. М.: Энергоатомиздат, 1986. 168 с.
4. Холте, Бъерлев-Ларсен, Илдстад. Опыт использования высоковольтных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в Норвегии. Кабели высокого напряжения; Электроизоляционные материалы: переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ-84) / под ред. И.Б. Пешкова, С.Г. Трубачева. М.: Энергоатомиздат, 1986. 168 с.
5. Техника высоких напряжений / под ред. Д.В. Разевига. Изд. 2-е. М.: Энергия, 1976.
6. Partial discharges due to electrical treeing in polymers: phase-resolved and time-sequence observation and analysis / Suwarno, Y. Suzuoki, F. Komori, T. Mizutani // J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol.29. P. 2922-2931.
7. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979.
Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, проф., eists@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Борисов Павел Андреевич, асп.,p.a. borisov-work@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE PRINCIPLE OF DETERMINING THE SECTIONS OF THE CABLE LINE CONTAINING WATER TREEINGS TRACING CABLELINESWITHOUTOUTPUT CABLE LINES FROM THE OPERA TIONMODE
V.M.Stepanov, P.A.Borisov
Considered the principle of seeking sections of the cable line containing water ree-ings tracing cable lines without output cable lines from the operating mode.
Key words: water treeing, partial discharges, cable routing.
Stepanov Vladimir Mikhailovich, doctor of technical science, professor, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State Univercity
Borisov Pavel Andreevich, postgraduate, p.a. borisov-workayandex. ru, Russia, Tula, Tula State Univercity
УДК 621.315
ПРИНЦИП ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ МУФТ ПРИ ТРАССИРОВКЕ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ БЕЗ ОТКЛЮЧЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
В.М. Степанов, П. А. Борисов
Рассмотрен принцип поиска кабельных муфт при трассировке кабельных линий без вывода кабельных линий из рабочего режима.
Ключевые слова: кабельная муфта, индукционный метод, трассопоиск, фильтр присоединения.
Одним из наиболее важных аспектов прогнозирования надёжности кабельных линий различных классов напряжения является определение мест расположения кабельных муфт, а также определение их технического состояния. Определение мест расположения муфт необходимо в кабельной
сети, эксплуатируемой достаточно длительное время. В процессе эксплуатации и вырезании поврежденных участков КЛ число муфт существенно увеличивается. Для восстановления реальной картины кабельной сети, не выводя кабельную линию из рабочего режима, целесообразно применять индукционный метод.
