2.4 Метод вимірювання часткових розрядів

Останніми роками все більш широке розповсюдження знаходить думка про необхідність заміни випробувань кабельних ліній підвищеною напругою постійного струму, що перевищує робочу напругу в 3.6 разів робоча напруга (Uроб) на діагностику ізоляції за допомогою вимірювання часткових розрядів (ЧР), струмів витоку, струмів абсорбції і інших методів з додатком напруги (1.1,5) Uроб.

Річ у тому, що проведення випробувань кабелю, що знаходиться в експлуатації тривалий час, підвищеною напругою негативно впливає на ізоляцію і знижує термін експлуатації.

На відміну від випробувань діагноста ізоляції кабельної лінії відноситься до неруйнуючих методів контролю. Одним з прогресивних методів діагностики є метод вимірювання ЧР, що дозволяє не тільки визначити рівень часткових розрядів в кабельній лінії, але і визначити їх місцезнаходження по довжині.

Частковий розряд - це електричний розряд, тривалість якого складає одиниці-десятки наносекунд. Частковий розряд частково шунтує ізоляцію кабельної лінії. Часткові розряди з'являються в слабкому місці кабельної лінії під впливом змінної напруги і приводять до поступового розвитку дефекту і руйнування ізоляції.

Мал. 2.4.1

Суть методу вимірювання часткових розрядів полягає в наступному. У момент появи часткового розряду в кабельній лінії виникає два короткі імпульсні сигнали, тривалість яких десятки-сотні наносекунд. Ці імпульси розповсюджуються до різних кінців кабельної лінії. Вимірюючи імпульси, що досягли початку кабелю, можна визначити відстань до місця їх виникнення і рівень.

Структурна схема вимірювань часткових розрядів в кабельних лініях показана на малюнку. Основними вузлами вимірювальної схеми є: комп'ютерний аналізатор дефектів і часткових розрядів в кабельних лініях і високовольтний адаптер. Комп'ютерний аналізатор дефектів і часткових розрядів в кабельних лініях може бути виконаний у вигляді сукупності вимірювального блоку і портативного комп'ютера (як показано на малюнку) або у вигляді спеціалізованого вимірювального приладу. Високовольтний адаптер служить для розв'язку комп'ютерного аналізатора і джерела впливаючої напруги. Так, короткі імпульси напруги, що розповсюджується в кабельній лінії, безперешкодно проходить на вхід рефлектометра TDR або на вихід часткових розрядів, але не потрапляють в низькочастотне (50 або менше герц) джерело напруги. У теж час напруга (1.1,2)*Uроб від джерела безперешкодно поступає на кабельну лінію. Як впливаюча напруга може служити напруга промислової мережі або напруги від джерела наднизької частоти.

В цій роботі був розроблений і виготовлений у вигляді самостійного приладу комп'ютерний аналізатор дефектів і названий ІДК (Індикатор Дефектів Кабелів).

Послідовність аналізу дефектів кабельної лінії з частковими розрядами і представлення результатів вимірювань, на прикладі приладу ІДК, показана на малюнку нижче.

Спочатку кабельна лінія відключається від джерела впливаючої напруги, що викликає появу часткових розрядів. За допомогою кнопки Кн на високовольтному адаптері (або спеціального пристрою) перевіряють розрядження кабельної лінії. Комп'ютерний аналізатор включають в режим імпульсного рефлектометра і знімають рефлектограму кабельної лінії. По рефлектограмі визначають довжину кабельної лінії і коефіцієнт загасання імпульсів в лінії.

Мал. 2.4.2

Потім перемикають комп'ютерний аналізатор в режим вимірювання часткових розрядів. Далі знімають гістограму - розподіл частоти проходження n імпульсів часткових розрядів від амплітуд імпульсів від часткових розрядів Uчр, що прийшли до початку кабельної лінії. По гістограмі n=f (Uчр) можна зробити висновок про наявність і кількість слабких місць (потенційних дефектів) в кабельній лінії. Так, на малюнку показана гістограма кабельної лінії з трьома потенційними дефектами. Дефект №1 має найвищу частоту проходження n1 і найменшу амплітуду імпульсів U1. Відповідні параметри мають дефект №2 і дефект №3.

По амплітуді імпульсів часткових розрядів, представлених на гістограмі, ще не можна робити висновок про потужність часткового розряду в місці дефекту, оскільки поки невідома відстань до нього. У той же час відомо, що імпульси часткових розрядів, маючи малу тривалість, сильно затухають при розповсюдженні по кабельній лінії. Тому наступним кроком є вимірювання відстані до кожного з дефектів.

Комп'ютерний аналізатор дефектів дозволяє зміряти відстань до кожного з дефектів: L1, L2 і L3 і зберегти їх в пам'яті.

Далі, на основі гістограми і даних про відстань до кожного з дефектів, комп'ютерний аналізатор обчислює потужність часткових розрядів в кожному з дефектів і будує зведену таблицю дефектів. Вказана таблиця може бути викликана на екран комп'ютерного аналізатора.

Висновки

1. Для ефективного виявлення пошкоджень в кабелях зв'язку потрібно використовувати прилади наш прилад.

2. Всі найсучасніші методи виявлення пошкоджень в силових кабельних лініях (метод імпульсної рефлектометрії, методу коливального розряду і імпульсний-дуговий метод) реалізуються вимірювальними комплексами на основі приладу ІДК.

3. Потрібний розвиток методів щадних випробувань кабельних ліній і створення приладів, високовольтного устаткування і нормативної бази для вимірювання часткових розрядів.