Tổng quan về kiểm tra và chẩn đoán cáp điện
Bởi
Ngày 2 tháng 5 năm 2018
0 Bình luận
0 Bình luận
Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về một số kỹ thuật chẩn đoán và bảo trì thường được sử dụng có sẵn trên thị trường để thực hiện các thử nghiệm trên hiện trường trên cáp điện trung thế và cao thế. Ảnh: TestGuy.
Thử nghiệm hiện trường của cáp trung và cao thế có thể được thực hiện vì nhiều lý do, chẳng hạn như chấp nhận sau khi lắp đặt, lập biểu đồ cho sự suy giảm dần dần của cách điện theo thời gian, xác minh mối nối và mối nối, và để sửa chữa đặc biệt. Đánh giá này áp dụng cho cả chính cáp, cũng như các phụ kiện đi kèm (mối nối và đầu nối) - được gọi là "hệ thống cáp".
Theo ICEA, IEC, IEEE và các tiêu chuẩn đồng thuận khác , thử nghiệm có thể được thực hiện bằng phương pháp dòng điện trực tiếp, dòng điện xoay chiều tần số hoặc dòng điện xoay chiều tần số rất thấp. Những nguồn này có thể được sử dụng để thực hiện các thử nghiệm chịu được cách điện, các xét nghiệm chẩn đoán cơ bản như phân tích phóng điện một phần, và hệ số công suất hoặc hệ số tiêu tán.
Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về một số kỹ thuật chẩn đoán và bảo trì thường được sử dụng có sẵn trên thị trường để thực hiện các thử nghiệm trên hiện trường trên cáp điện trung thế và cao thế. Do các phương pháp kiểm tra cáp khác nhau có sẵn, việc lựa chọn phương pháp kiểm tra chỉ nên được thực hiện sau khi đánh giá từng phương pháp kiểm tra và xem xét kỹ lưỡng hệ thống cáp được cài đặt bởi cơ quan kiểm tra được chứng nhận và chủ sở hữu cáp.
Các loại kiểm tra cáp
Các xét nghiệm chẩn đoán hiện trường có thể được thực hiện trên các hệ thống cáp trong các giai đoạn khác nhau trong vòng đời hoạt động của chúng. Theo định nghĩa của tiêu chuẩn IEEE 400 , các thử nghiệm cáp được định nghĩa là:
- Kiểm tra cài đặt: Được tiến hành sau khi cáp được cài đặt nhưng trước khi bất kỳ phụ kiện nào (khớp / mối nối và đầu cuối) được cài đặt. Các thử nghiệm này nhằm phát hiện bất kỳ hư hỏng sản xuất, vận chuyển và lắp đặt nào có thể xảy ra với cáp.
- Kiểm tra chấp nhận: Được thực hiện sau khi cài đặt tất cả cáp và phụ kiện, nhưng trước khi cấp nguồn cho cáp bằng điện áp hệ thống. Mục đích của nó là phát hiện hư hỏng vận chuyển và lắp đặt trong cả phụ kiện cáp và cáp. Cũng được gọi là "thử nghiệm sau khi đặt."
- Kiểm tra bảo trì: Được thực hiện trong suốt thời gian sử dụng của hệ thống cáp. Mục đích của nó là để đánh giá tình trạng và kiểm tra khả năng phục vụ của hệ thống cáp để có thể bắt đầu các quy trình bảo trì phù hợp.
- Khả năng tải tăng trong các ứng dụng hiện trường trong đó 60 hertz quá cồng kềnh và đắt tiền, khiến việc kiểm tra cáp có chiều dài đáng kể gần như không thể. Ở tần số VLF điển hình là 0,1Hz, cần ít hơn 600 lần để kiểm tra cùng loại cáp so với 60 Hz.
- Độ lớn của số delta delta tăng khi tần số giảm, dẫn đến các phép đo dễ dàng hơn.
Phương pháp kiểm tra cáp
Phương pháp kiểm tra nào sẽ sử dụng phụ thuộc rất lớn vào độ tuổi và loại hệ thống cáp được lắp đặt. Nhiều phương pháp được mô tả trong bài viết này có thể được thực hiện dưới dạng thử nghiệm chấp nhận hoặc bảo trì , tùy thuộc vào các điều kiện như điện áp thử nghiệm được áp dụng hoặc thời gian thử nghiệm.
Mục tiêu của bất kỳ thử nghiệm chẩn đoán nào là xác định các vấn đề có thể tồn tại với cáp - theo cách không phá hủy - để có thể thực hiện các biện pháp phòng ngừa để tránh sự cố tiềm ẩn của cáp đó khi sử dụng. Đánh giá chẩn đoán có thể áp dụng cho các hệ thống cáp bao gồm chính cáp và các phụ kiện đi kèm như mối nối và đầu nối.
1. Kiểm tra chịu điện môi
Thử nghiệm chịu điện môi là thử nghiệm ứng suất điện cơ bản , được thực hiện để đảm bảo hệ thống cách điện sẽ cung cấp tuổi thọ đầy đủ. Đối với thử nghiệm chịu được, cách điện được kiểm tra phải chịu một điện áp áp dụng quy định đó là cao hơn so với dịch vụ điện áp trên cách điện trong một thời gian nhất định mà không phân hủy của vật liệu cách nhiệt.
Độ lớn của điện áp chịu được thường lớn hơn nhiều so với điện áp hoạt động và lượng thời gian áp dụng phụ thuộc vào tuổi phục vụ và các yếu tố khác.
Kiểm tra chịu điện môi là một thử nghiệm tương đối dễ thực hiện. Nếu không có bằng chứng về sự cố hoặc sự cố cách điện được quan sát vào cuối thử nghiệm, mẫu thử được coi là đã qua. Tuy nhiên, nếu điện áp ứng dụng dẫn đến sự cố đột ngột của vật liệu cách điện, tuy nhiên, dòng rò mạnh sẽ chảy và cách điện được xác định là không phù hợp với dịch vụ vì nó có thể gây nguy hiểm sốc .
1a. Dòng điện trực tiếp (DC) chịu được điện áp
Khi tiến hành thử nghiệm hi-pot DC , điện áp được tăng dần đến giá trị được chỉ định với tốc độ tăng ổn định tạo ra dòng rò phù hợp cho đến khi đạt được điện áp thử nghiệm cuối cùng. Bất cứ nơi nào từ một phút đến 90 giây thường được coi là đủ để đạt đến điện áp thử nghiệm cuối cùng.
Sau đó, điện áp thử nghiệm cuối cùng được giữ trong 5-15 phút và nếu dòng rò không đủ cao để ngắt bộ thử nghiệm, thì cách điện được tìm thấy là chấp nhận được. Loại thử nghiệm này thường được thực hiện sau khi lắp đặt và sửa chữa cáp.
Các giá trị điện áp thử nghiệm cho các thử nghiệm hi-pot DC dựa trên điện áp thử nghiệm cuối cùng của nhà máy, được xác định bởi loại và độ dày của lớp cách điện, kích thước của dây dẫn, kết cấu cáp và tiêu chuẩn công nghiệp áp dụng.
Điều quan trọng cần biết là thử nghiệm hi-pot DC không cung cấp phân tích kỹ lưỡng về tình trạng cáp , mà thay vào đó cung cấp đầy đủ thông tin về việc cáp có đáp ứng yêu cầu cường độ sự cố điện áp cao cụ thể hay không.
Trong quá khứ, thử nghiệm điện môi DC chịu được thử nghiệm được sử dụng rộng rãi nhất để chấp nhận và bảo trì cáp. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây về sự cố cáp chỉ ra rằng DC qua thử nghiệm tiềm năng có thể gây ra nhiều thiệt hại hơn đối với một số cách điện cáp, chẳng hạn như polyetylen liên kết ngang (XLPE), hơn lợi ích thu được từ thử nghiệm.
Khi bảo trì kiểm tra các cáp trong dịch vụ hiện có bằng cách sử dụng hi-pot DC, cần xem xét nhiều yếu tố để chọn đúng điện áp chịu được điện áp thử nghiệm. Nói chung, các giá trị cao nhất để bảo trì không được vượt quá 60% điện áp thử nghiệm cuối cùng của nhà máy và giá trị thử nghiệm tối thiểu không được nhỏ hơn giá trị DC tương đương với điện áp hoạt động AC.
1b. Điện áp tần số (50/60 Hz) chịu được điện áp
Cáp và phụ kiện cũng có thể chịu được thử nghiệm sử dụng điện áp tần số nguồn, mặc dù điều này thường không được thực hiện vì nó đòi hỏi thiết bị kiểm tra nặng, cồng kềnh và đắt tiền có thể không có sẵn trên hiện trường.
Thiết bị thử nghiệm AC được sử dụng phải có công suất volt-ampere (VA) thích hợp để cung cấp các yêu cầu hiện tại về sạc cáp yêu cầu của cáp được thử nghiệm. Thử nghiệm hi-pot AC chỉ có thể được thực hiện dưới dạng thử nghiệm không đi và do đó có thể gây ra thiệt hại lớn , nếu cáp thử nghiệm không thành công.
Nếu các thử nghiệm chấp nhận và bảo trì nồi hi AC được tiến hành trên cáp, thì phải thừa nhận rằng thử nghiệm này không thực tế lắm . Các thử nghiệm hiện trường phổ biến nhất được thực hiện trên cáp là các thử nghiệm hi-pot DC hoặc VLF thay vì thử nghiệm hi-pot AC.
Mặc dù có thể không thực tế trong lĩnh vực này, thử nghiệm hi-pot AC có ưu điểm khác biệt là cách điện cáp căng thẳng tương đương với điện áp hoạt động bình thường. Thử nghiệm này sao chép thử nghiệm tại nhà máy được thực hiện trên cáp mới.
Khi thực hiện việc xem xét thử nghiệm hi-pot AC nên được đưa ra cho sự đầy đủ của thiết bị thử nghiệm để sạc thành công mẫu thử.
2. Điện áp chịu được tần số rất thấp (VLF)
Thử nghiệm VLF có thể được phân loại là thử nghiệm chịu đựng hoặc chẩn đoán, có nghĩa là thử nghiệm này có thể được thực hiện dưới dạng thử nghiệm chứng minh để chấp nhận hoặc thử nghiệm bảo trì để đánh giá tình trạng của cáp. Không giống như thử nghiệm điện áp DC, tần số rất thấp không phá hủy để cách điện tốt và không dẫn đến hỏng sớm.
Thử nghiệm VLF được thực hiện với một hi-pot AC với tần số dao động từ 0,01 đến 1 Hz. Tần số thử nghiệm được chấp nhận rộng rãi nhất là 0,1 Hz , tuy nhiên tần số trong phạm vi 0,0001 Âm1 Hz có thể hữu ích để chẩn đoán hệ thống cáp vượt quá giới hạn của hệ thống thử nghiệm ở mức 0,1 Hz.
Quy trình kiểm tra VLF gần giống với quy trình kiểm tra hi-pot DC và cũng được tiến hành như một thử nghiệm không đi. Nếu cáp có thể chịu được điện áp được áp dụng trong suốt thời gian thử nghiệm, nó được coi là vượt qua.
Điện áp thử nghiệm thích hợp và thời gian là rất quan trọng cho sự thành công của thử nghiệm VLF. Nếu điện áp thử nghiệm được sử dụng quá thấp và / hoặc quá ngắn trong thời gian, nguy cơ thất bại trong dịch vụ có thể tăng lên sau thử nghiệm.
Kiểm tra VLF không chỉ được sử dụng để kiểm tra cáp điện môi rắn, bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu kiểm tra AC về tải điện dung cao đều có thể được kiểm tra bằng tần số rất thấp. Ứng dụng chính là để thử nghiệm cáp điện môi rắn ( theo chuẩn IEEE 400.2 ), tiếp theo là thử nghiệm máy móc quay lớn (theo IEEE 433-1974 ), và đôi khi để thử nghiệm cách điện lớn, bộ bắt giữ, v.v.
3. Điện áp xoay chiều (DAC) bị ẩm
Kiểm tra điện áp DAC là một trong những phương pháp thử nghiệm điện áp xoay chiều thay thế và được áp dụng cho nhiều loại cáp trung thế, cao áp và cao áp. Các điện áp xoay chiều được làm ẩm được tạo ra bằng cách sạc đối tượng thử nghiệm đến một mức điện áp định trước và sau đó xả điện dung của nó thông qua một cuộn cảm thích hợp.
Trong giai đoạn phóng điện, một bộ định tuyến có tần số phụ thuộc vào điện dung của đối tượng thử nghiệm và độ tự cảm có mặt. Điện dung của đối tượng thử nghiệm phải chịu điện áp tăng liên tục với tốc độ phụ thuộc vào điện dung của đối tượng thử nghiệm và định mức hiện tại của nguồn điện.
Hầu hết các ứng dụng DAC dựa trên sự kết hợp giữa điện áp chịu được và các phép đo chẩn đoán tiên tiến, chẳng hạn như hệ số phóng điện và tiêu tán một phần . Kiểm tra DAC là một công cụ bảo trì tiên tiến, cung cấp nhiều hơn một quyết định "đi hay không đi" đơn giản.
4. Hệ số công suất / hệ số tiêu tán (tan delta)
Tan Delta, còn được gọi là thử nghiệm Mất góc hoặc Hệ số phân tán (DF) , là phương pháp chẩn đoán cáp thử nghiệm để xác định chất lượng của lớp cách điện. Nếu lớp cách điện của cáp không có khuyết tật như cây cối, hơi ẩm và túi khí, v.v., cáp sẽ tiếp cận các đặc tính của một tụ điện hoàn hảo.
Trong một tụ điện hoàn hảo , điện áp và dòng điện được dịch pha 90 độ và dòng điện qua lớp cách điện là điện dung. Nếu có tạp chất trong cách điện, điện trở của cách điện giảm, dẫn đến sự gia tăng dòng điện trở thông qua cách điện.
Cáp trở thành một tụ điện kém hoàn hảo và sự thay đổi pha sẽ dưới 90 độ . Mức độ dịch pha dưới 90 độ được gọi là "góc mất" , biểu thị mức độ chất lượng / độ tin cậy của vật liệu cách nhiệt.
Cáp có cách điện kém có giá trị DF cao hơn bình thường và sẽ thể hiện những thay đổi cao hơn trong giá trị delta tiếp tuyến với thay đổi về mức điện áp được áp dụng. Cáp tốt có giá trị TD riêng lẻ thấp và thay đổi thấp trong giá trị delta tiếp tuyến với mức điện áp cao hơn.
Trong thực tế, một Hi-pot AC tần số rất thấp thường được sử dụng làm nguồn điện áp để cung cấp năng lượng cho cáp cho các thử nghiệm delta tiếp tuyến. Tần số rất thấp là phương pháp ưa thích trên 60Hz vì hai lý do:
Khi thực hiện tan delta, cáp cần kiểm tra phải được khử điện và mỗi đầu được cách ly. Điện áp thử nghiệm được đặt vào cáp trong khi bộ thử nghiệm delta delta lấy số đo.
Điện áp thử nghiệm được áp dụng được nâng lên theo các bước, với các phép đo đầu tiên được thực hiện lên đến 1Uo, hoặc đường dây thông thường đến điện áp hoạt động trên mặt đất . Nếu số delta tan cho thấy cách điện cáp tốt, điện áp thử nghiệm được nâng lên tới 1,5 - 2Uo.
Bản thân thử nghiệm có thể mất ít hơn hai mươi phút , tùy thuộc vào cài đặt của thiết bị và số lượng các mức điện áp thử nghiệm khác nhau được sử dụng. Chỉ cần chụp một vài chu kỳ của điện áp và dạng sóng hiện tại để thực hiện phân tích.
5. Điện trở cách điện DC
Điện trở cách điện của cáp được đo bằng Megohmmeter . Đây là một phương pháp đơn giản, không phá hủy để xác định tình trạng của cách điện cáp để kiểm tra sự nhiễm bẩn do độ ẩm, bụi bẩn hoặc carbon hóa.
Các phép đo điện trở cách điện nên được tiến hành theo định kỳ và hồ sơ kiểm tra được lưu giữ cho mục đích so sánh. Một tiếp tục xu hướng giảm là một dấu hiệu của sự suy giảm cách mặc dù các giá trị điện trở đo được vượt quá giới hạn tối thiểu chấp nhận được.
Các bài đọc phải được điều chỉnh đến nhiệt độ cơ sở (chẳng hạn như 20 ° C) để so sánh hợp lệ. Hãy nhớ rằng các phép đo điện trở cách điện không cho phép đo tổng cường độ điện môi của cách điện cáp hoặc các điểm yếu trong cáp.
Khi cáp thử nghiệm quá mức, thực tế phổ biến của nó là tiến hành đo điện trở cách điện trước và sau đó tiến hành thử nghiệm vượt quá DC nếu đạt được kết quả đọc được. Sau khi hoàn thành thử nghiệm quá mức DC, thử nghiệm điện trở cách điện được thực hiện một lần nữa để đảm bảo rằng cáp không bị hỏng bởi hi-pot.
Polarization Index là một phương pháp thử nghiệm điện trở cách điện khác để đánh giá chất lượng cách điện dựa trên sự thay đổi giá trị Megohm theo thời gian. Sau khi điện áp được áp dụng, giá trị IR được đọc ở hai thời điểm khác nhau: thường là 30 và 60 giây (DAR) hoặc 60 giây và 10 phút (PI).
Cách nhiệt "tốt" sẽ cho thấy giá trị IR tăng dần theo thời gian. Khi lần đọc thứ hai được chia cho lần đọc thứ nhất và tỷ lệ kết quả được gọi là tỷ lệ hấp thụ điện môi (DAR) hoặc chỉ số phân cực (PI).
6. Xả một phần
Xả một phần là sự phóng điện cục bộ có thể xảy ra tại các lỗ rỗng, khe hở và các khuyết tật tương tự trong các hệ thống cáp trung thế và cao thế. Nếu không được xử lý đúng cách, việc phóng điện một phần sẽ làm xói mòn lớp cách điện của cáp , thường tạo thành mô hình suy giảm hình cây (cây điện) và cuối cùng dẫn đến hỏng hoàn toàn và hỏng cáp hoặc phụ kiện.
Thử nghiệm bao gồm áp dụng một điện áp có lợi cho phóng điện một phần và sau đó đo trực tiếp hoặc gián tiếp các xung dòng phóng điện bằng các cảm biến PD được hiệu chuẩn. Đặc điểm của phóng điện một phần phụ thuộc vào loại, kích thước và vị trí của các khuyết tật, loại cách điện, điện áp và nhiệt độ cáp.
Thử nghiệm PD được biết là phát hiện những khiếm khuyết nhỏ trong lớp cách nhiệt như lỗ rỗng hoặc bỏ qua trong lớp lá chắn cách nhiệt, tuy nhiên, PD phải có mặt để phát hiện bất kỳ PD nào. Các phép đo có thể được thực hiện trên các cáp mới được lắp đặt và trong độ tuổi dịch vụ để phát hiện bất kỳ hư hỏng nào được tạo ra trong quá trình lắp đặt cáp mới hoặc suy giảm chức năng của cách điện cáp do PD.
6a. PD trực tuyến (50/60 Hz)
Được thực hiện mà không làm gián đoạn dịch vụ, thử nghiệm Xả một phần trực tuyến là một công cụ bảo trì dự đoán không phá hủy , không xâm lấn nhằm đo lường tình trạng của các hệ thống cáp bị lão hóa dựa trên việc đo PD ở điện áp hoạt động của cáp.
6b. PD ngoại tuyến
Kiểm tra Xả một phần ngoại tuyến cung cấp một lợi thế đáng kể so với các công nghệ khác vì khả năng đo lường phản ứng của hệ thống cáp với mức độ căng thẳng cụ thể và dự đoán hiệu suất trong tương lai của nó mà không gây ra lỗi. Kiểm tra ngoại tuyến cũng được biết đến với khả năng xác định vị trí lỗi chính xác trên thiết bị hiện trường, cho phép người quản lý tài sản lập kế hoạch chính xác để bảo trì và sửa chữa.
Thách thức với thử nghiệm ngoại tuyến là thiết bị phải được đưa ra khỏi dịch vụ . Các phép đo được thực hiện ở điện áp cao hơn điện áp hoạt động của cáp để tái tạo hoạt động PD trong cáp khử năng lượng, làm tăng nguy cơ hỏng hóc trong quá trình thử nghiệm.
Thời gian thử nghiệm phải đủ dài để cho phép các electron sẵn sàng khởi tạo PD, nhưng một khi PD được phát hiện, điện áp chỉ nên được sử dụng đủ lâu để thu thập đủ dữ liệu PD.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét