Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении

Представлена методика определения индивидуальных характеристик фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей среднего напряжения. Методика реализована на применении схемы замещения трехжильного кабеля в общей металлической оболочке и анализе результатов совокупных измерений абсорбци...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Беспрозванных, А.В., Москвитин, Е.С., Кессаев, А.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2015
Schriftenreihe:	Електротехніка і електромеханіка
Schlagworte:	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149379
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении / А.В. Беспрозванных, Е.С. Москвитин, А.Г. Кессаев // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 5. — С. 63–68. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-149379
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1493792019-02-22T01:23:10Z Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении Беспрозванных, А.В. Москвитин, Е.С. Кессаев, А.Г. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Представлена методика определения индивидуальных характеристик фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей среднего напряжения. Методика реализована на применении схемы замещения трехжильного кабеля в общей металлической оболочке и анализе результатов совокупных измерений абсорбционных характеристик. Система линейных алгебраических уравнений для определения характеристик фазной и поясной изоляции является хорошо обусловленной. Решение системы линейных алгебраических уравнений сводится к суммированию результатов совокупных измерений с весовыми коэффициентами 6/14 и 1/14. Приведены результаты определения абсорбционных характеристик фазной и поясной изоляции силового кабеля на напряжение 6 кВ. Представлено методику визначення індивідуальних характеристик фазної та поясної паперово-просоченої ізоляції силових кабелів середньої напруги. Методика реалізована на застосуванні схеми заміщення трьохжильного кабелю в загальній металевій оболонці та аналізі результатів сукупних вимірювань абсорбційних характеристик. Система лінійних алгебраїчних рівнянь для визначення характеристик фазної та поясної ізоляції є добре обумовленою. Рішення системи лінійних алгебраїчних рівнянь зводиться до сумування результатів сукупних вимірювань з ваговими коефіцієнтами 6/14 та 1/14. Наведено результати визначення абсорбційних характеристик фазної та поясної ізоляції силового кабелю на напругу 6 кВ. Introduction. The moral and physical deterioration of medium voltage power cables with phase and zone paper-impregnated insulation requires implementation of quality systems and reliable nondestructive electric diagnostic. Informative indicator of the insulation is the time decay curve of the charging current. It reflects the processes of accumulation of space charges (absorption). The measurements are carried out the 15th since the second direct voltage supply, then – on the 30th and the second on the 60th second. The ratio of the parameters measured in these times gives the dimensionless criteria – absorption coefficients. Three measurements are made at different times, provide a more complete picture of the state of insulation than the measurement of the value of steady leakage (conduction-through), adopted in conventional prevention trials. Purpose. Research and testing methods of diagnostics of power cables with paper-impregnated insulation by absorption and phase characteristics of the belt insulation based on the total measurements. Methodology. A procedure for determining the individual characteristics of phase and zone paper-impregnated insulation based realized on the use of the equivalent circuit of a three-core cable in the metal shell and solved of an over determined system of linear algebraic equations by least squares. Results. The proposed method allows determining the absorption characteristics of the individual phase and zone insulation medium voltage power cables in the overall metal shell at a direct voltage. Individual characteristics reflect the characteristics of cables and allow a greater degree to assess the degree of aging of each of the components of paper-impregnated insulation. Originality. Regardless of the cable connection diagrams probing electric field grabs as the phase, and zone insulation. The cumulative nature of the measurement leads to the fact that the differences in the properties of insulation components are smoothed: the aggregate results of the measurements do not differ for the different schemes of the same type. The individual characteristics of isolation, defined on the basis of the proposed method are more differences than total, indicating that non-symmetrical modes of operation of the cable. Practical value. The values of individual characteristics power cables 6 kV are 3 times more total, because of what their direct measurement may be a problem. The total resistance of several insulation spaces connected in parallel, behind the individual. Smaller values of insulation resistance are measured more easily, especially on short samples cables. 2015 Article Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении / А.В. Беспрозванных, Е.С. Москвитин, А.Г. Кессаев // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 5. — С. 63–68. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2015.5.09 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149379 621.319 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
spellingShingle	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Беспрозванных, А.В. Москвитин, Е.С. Кессаев, А.Г. Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении Електротехніка і електромеханіка
description	Представлена методика определения индивидуальных характеристик фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей среднего напряжения. Методика реализована на применении схемы замещения трехжильного кабеля в общей металлической оболочке и анализе результатов совокупных измерений абсорбционных характеристик. Система линейных алгебраических уравнений для определения характеристик фазной и поясной изоляции является хорошо обусловленной. Решение системы линейных алгебраических уравнений сводится к суммированию результатов совокупных измерений с весовыми коэффициентами 6/14 и 1/14. Приведены результаты определения абсорбционных характеристик фазной и поясной изоляции силового кабеля на напряжение 6 кВ.
format	Article
author	Беспрозванных, А.В. Москвитин, Е.С. Кессаев, А.Г.
author_facet	Беспрозванных, А.В. Москвитин, Е.С. Кессаев, А.Г.
author_sort	Беспрозванных, А.В.
title	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении
title_short	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении
title_full	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении
title_fullStr	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении
title_full_unstemmed	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении
title_sort	абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149379
citation_txt	Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении / А.В. Беспрозванных, Е.С. Москвитин, А.Г. Кессаев // Електротехніка і електромеханіка. — 2015. — № 5. — С. 63–68. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT besprozvannyhav absorbcionnyeharakteristikifaznojipoâsnojbumažnopropitannojizolâciisilovyhkabelejnapostoânnomnaprâženii AT moskvitines absorbcionnyeharakteristikifaznojipoâsnojbumažnopropitannojizolâciisilovyhkabelejnapostoânnomnaprâženii AT kessaevag absorbcionnyeharakteristikifaznojipoâsnojbumažnopropitannojizolâciisilovyhkabelejnapostoânnomnaprâženii
first_indexed	2025-07-12T21:59:52Z
last_indexed	2025-07-12T21:59:52Z
_version_	1837480122368655360
fulltext	Техніка сильних електричних і магнітних полів. Кабельна техніка ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №5 63 © А.В. Беспрозванных, Е.С. Москвитин, А.Г. Кессаев УДК 621.319 А.В. Беспрозванных, Е.С. Москвитин, А.Г. Кессаев АБСОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАЗНОЙ И ПОЯСНОЙ БУМАЖНО- ПРОПИТАННОЙ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ НА ПОСТОЯННОМ НАПРЯЖЕНИИ Представлено методику визначення індивідуальних характеристик фазної та поясної паперово-просоченої ізоляції силових кабелів середньої напруги. Методика реалізована на застосуванні схеми заміщення трьохжильного кабелю в загальній металевій оболонці та аналізі результатів сукупних вимірювань абсорбційних характеристик. Система лінійних алгебраїчних рівнянь для визначення характеристик фазної та поясної ізоляції є добре обумовленою. Рішення системи лінійних алгебраїчних рівнянь зводиться до сумування результатів сукупних вимірювань з ваговими коефіціє- нтами 6/14 та 1/14. Наведено результати визначення абсорбційних характеристик фазної та поясної ізоляції сило- вого кабелю на напругу 6 кВ. Бібл. 8, табл. 4, рис. 5. Ключові слова: фазова та поясна паперово-просочена ізоляція, абсорбційні характеристики, індекс поляризації, опір ізоляції, сукупні вимірювання, схема заміщення, система лінійних алгебраїчних рівнянь, стійкість рішення. Представлена методика определения индивидуальных характеристик фазной и поясной бумажно-пропитанной изо- ляции силовых кабелей среднего напряжения. Методика реализована на применении схемы замещения трехжильного кабеля в общей металлической оболочке и анализе результатов совокупных измерений абсорбционных характери- стик. Система линейных алгебраических уравнений для определения характеристик фазной и поясной изоляции явля- ется хорошо обусловленной. Решение системы линейных алгебраических уравнений сводится к суммированию резуль- татов совокупных измерений с весовыми коэффициентами 6/14 и 1/14. Приведены результаты определения абсорб- ционных характеристик фазной и поясной изоляции силового кабеля на напряжение 6 кВ. Библ. 8, табл. 4, рис. 5. Ключевые слова: фазная и поясная бумажно-пропитанная изоляция, абсорбционные характеристики, индекс поляризации, сопротивление изоляции, схема замещения, система линейных алгебраических уравнений, устойчивость решения. Введение. Особое внимание к кабелям и кабель- ным линиям среднего напряжения (3-20 кВ) объясня- ется тем, что они составляют абсолютное большинст- во силовых кабелей промышленных предприятий и городов. В частности, более 90 % кабельных линий среднего напряжения выполнены кабелями с бумаж- но-пропитанной изоляцией (БПИ). Моральный и фи- зический износ кабельных линий (КЛ) напряжением 6-10 кВ в системах электроснабжения составляет от 40 до 90 %. При этом до 70 % всех нарушений элек- троснабжения возникает при отказах КЛ напряжени- ем 6-10 кВ [1, 2]. На первый взгляд решение этой проблемы заклю- чается в замене кабелей, выработавших свой ресурс, новыми и современными кабелями, например с вулка- низированным полиэтиленом. Однако, замена всех ка- белей в течение нескольких лет потребует больших за- трат, превышающих стоимость первоначальной про- кладки. Поэтому речь идет о продлении времени экс- плуатации проложенных кабелей. В этом случае возни- кает вопрос о надежности существующих КЛ, их оста- точном ресурсе для дальнейшей работы [3-5]. Актуальным является решение проблем, связан- ных с переходом на систему неразрушающей диагно- стики. Система дает возможность классифицировать КЛ по их остаточному ресурсу, снизит аварийность. Диагностика позволяет увеличить срок службы КЛ сверх нормативного срока и с большой экономией обеспечить их техническое обслуживание и ремонт. Выявление наиболее ответственных кабелей, уста- новление очередности диагностики, кратко- и долго- срочное планирование замены КЛ делает, с одной стороны, актуальной разработку стратегии, обеспечи- вающую постепенную, в течение 10-15 лет, замену КЛ новыми кабелями, а с другой, – организацию эф- фективной эксплуатации всего множества сущест- вующих и прокладываемых кабелей промышленных предприятий и города в целом. Регламентированные методы испытаний и контроля состояния силовых кабелей и кабельных линий в условиях эксплуатации. Для повышения надежности работы силовых кабелей и кабельных линий применяется система планово- профилактических испытаний [5-7]. Нормы электри- ческих испытаний силовых КЛ на номинальное на- пряжение до 35 кВ включительно в условиях эксплуа- тации приведены в табл. 1, где обозначено: П – испы- тание при вводе в эксплуатацию КЛ; К – испытание при капитальном ремонте КЛ; М – испытание в про- цессе эксплуатации между ремонтами КЛ. Измерение сопротивления изоляции производит- ся при вводе КЛ в эксплуатацию, после ремонта и в процессе эксплуатации до и после испытания повы- шенным напряжением. Измерения сопротивления изоляции кабелей производится между жилой и металлическим экраном (оболочкой) или между жилами (для трехжильных кабелей в общей оболочке) мегомметром на напряже- ние 2500 В. Отсчеты величины сопротивления изоля- ции по шкале мегомметра производятся через 1 мин с момента приложения напряжения для исключения влияния тока абсорбции. Испытание изоляции кабелей повышенным вы- прямленным напряжением производится при вводе КЛ в эксплуатацию, после ремонта КЛ, а также в про- цессе эксплуатации между ремонтами. В ряде случаев испытания выполняются переменным напряжением промышленной частоты и повышенным напряжением с частотой 0,1 Гц. Величина испытательного напря- жения для кабелей напряжением 6 и 10 кВ составляет 6Uном, а для кабелей напряжением 20 и 35 кВ – 5Uном. 64 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №5 Таблица 1 Нормы электрических испытаний силовых КЛ на номинальное напряжение до 35 кВ Наименование испытания Вид испы- тания Нормы испытания 1. Измерение со- противления изо- ляции П, К, М Производится мегаомметром на напряжение 2500 В. Сопро- тивление изоляции для сило- вых кабелей напряжением до 1 кВ – не ниже 0,5 МОм. Со- противление изоляции для силовых кабелей напряжени- ем выше 1 кВ не нормирует- ся. 2. Испытание изо- ляции повышенным выпрямленным напряжением П, К, М В течение 10 мин при приемо- сдаточных испытаниях, в тече- ние 5 мин в эксплуатации. Величина испытательного на- пряжения, допустимые токи утечки и коэффициенты асси- метрии в соответствии с нор- мами. 3. Определение электрической ем- кости кабелей П Измеренная емкость, приве- денная к удельному значению, должна отличаться от заво- дских измерений не более чем на 5 %. 4. Испытание пла- стмассовой обо- лочки (шланга) повышенным вы- прямленным на- пряжением П, К, М Испытательное напряжение 10 кВ прикладывается между металлической оболочкой (эк- раном) и землей, длительность приложения испытательного напряжения – 1 мин. В процессе испытаний повышенным выпрямлен- ным напряжением контролируются ток утечки и ко- эффициент асимметрии. Величины допустимых зна- чений тока утечки и коэффициента асимметрии для силовых кабелей на номинальное напряжение 6-35 кВ приведены в табл. 2. КЛ считается выдержавшей ис- пытания, если во время испытаний не произошло про- боя изоляции или перекрытия по поверхности конце- вых муфт. Таблица 2 Допустимые значения тока утечки и коэффициента асимметрии для силовых кабелей напряжением 6-35 кВ Номиналь- ное напря- жение, кВ Испыта- тельное напряже- ние, кВ Допустимые значения тока утечки, мА Допустимые зна- чения коэффици- ента ассиметрии (Imax/Imin) 6 36 45 0,2 0,3 8 8 10 50 60 0,5 0,5 8 8 20 100 1,5 10 35 140 150 175 1,8 2,0 2,5 10 10 10 Абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. КЛ с удовлетворительной изоляцией должны иметь стабильные значения токов утечки. Контроль токов утечки позволяет выявить локальные дефекты, связанные с нарушением герме- тичности (утечка пропиточного состава). Признаком наличия дефекта в изоляции считается медленное спадание тока утечки или даже его нарастание, осо- бенно при полном испытательном напряжении. При проведении испытания ток утечки должен умень- шаться. Если не происходит уменьшение значения тока утечки, а также при его увеличении или неста- бильности тока, испытание следует производить до выявления дефекта, но не более чем через 15 мин. Признаком дефекта является также асимметрия ΔIу токов утечек соседних фаз: ΔIу>10 мкА. КЛ считается выдержавшей испытание, если во время испытаний: а) не произошло пробоя или перекрытий по по- верхности концевых муфт, а также роста тока утечки в период выдержки под напряжением; б) не наблюдалось резких толчков тока. При заметном нарастании тока утечки или появ- лении толчков тока продолжительность испытания следует увеличить (до 10-20 мин). При дальнейшем нарастании тока утечки или увеличении количества толчков тока испытания следует вести до пробоя ка- бельной линии. Обследования кабелей повышенным напряжени- ем часто приводят к неоправданным пробоям соста- ренных кабелей, т.е. такие испытания не столько вы- являют дефекты изоляции, сколько приводят к необ- ратимым ее повреждениям. Информативные диагностические параметры состояния изоляции на постоянном напряжении. Для наблюдения дрейфа сопротивления изоляции в процессе эксплуатации кабелей необходимо выделить представительные трассы кабелей, так как измерения сопротивления всех трасс будет технически трудно осуществимо. Вместо аналоговых мегомметров (Ф4100/5, ЭС 0202/2-Г и др.) необходимо использовать более чувствительные цифровые тераомметры (напри- мер, типа М1500-Р). При этом следует иметь в виду, что измерение больших сопротивлений (свыше 1000 МОм) корректно только в том случае, если исключено влияние токов утечки is по поверхности изоляции. Для этого тераомметры выполняют с тремя выводами, два из которых включаются в цепь измеряемого тока iv, протекающего сквозь объем контролируемой изоля- ции, а третий (экранирующий) – служит для отвода токов is на землю. Если этого не сделать, то будет из- меряться сумма токов (is+iv), в которой первая состав- ляющая, не связанная со старением изоляции, может многократно превышать вторую, по которой собствен- но и выполняется оценка состояния изоляции. Значительно более информативным показателем состояния изоляции, чем ее сопротивление, является кривая спада во времени зарядного тока iv(τ). Она от- ражает процессы накопления объемных зарядов (аб- сорбции). Малая величина тока iv и длительное время его установления служат признаком качественной изо- ляции. Наоборот – большая величина iv и ее быстрое достижение установившегося значения – признак со- старенной или увлажненной изоляции (рис. 1). На указанном качественном различии новой и состаренной изоляции основаны диагностические параметры, связанные с измерениями во времени. ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №5 65 Рис. 1. Зависимости тока от времени в новой (I) и состаренной (II) изоляции Измерения выполняются, например, на 15-й се- кунде с момента подачи напряжения, далее – на 30-й секунде и на 60-й секунде. Отношение сопротивлений изоляции, измеренных в эти моменты времени, дает безразмерные критерии – коэффициенты абсорбции. Первый из них определяется как R30/R15 (DAR – Dielectric Absorption Ratio) – отношение диэлектри- ческой абсорбции. Второй – как R60/R30 (PI – Polariza- tion Index) – индекс поляризации. Моменты измерений могут выбираться разными (вплоть до 10 мин и более). Три измерения, выполненные в разные моменты времени, дают более полное представление о состоя- нии изоляции, чем измерение одного значения уста- новившегося тока утечки (сквозной проводимости), принятое в обычных профилактических испытаниях. Цель статьи – обоснование и тестирование ме- тодики диагностики силовых кабелей с бумажно- пропитанной изоляцией по абсорбционным характе- ристикам фазной и поясной изоляции на основании совокупных измерений. Индивидуальные параметры изоляционных промежутков силовых кабелей по результатам со- вокупных измерений. На рис. 2 приведена схема изоляции силового кабеля с бумажно-пропитанной изоляцией (например, ААШВ): фазная изоляция (толщиной Δ1, с относительной диэлектрической проницаемостью ε2), поясная изоляция (толщиной Δ2, с относительной диэлектрической проницаемостью ε3), межфазное заполнение (из кабельной бумаги и пропитки на основе мало-канифольного компаунда с относительной диэлектрической проницаемостью ε1). В исходном состоянии свойства этих видов изо- ляции идентичны. В процессе длительной эксплуата- ции появляются различия свойств фазной и поясной изоляции, причем как электрических, так и механиче- ских характеристик [3-6]. Их следует рассматривать как предвестники завершения периода нормальной эксплуатации кабеля. Они могут быть вызваны нерав- номерным старением указанных компонентов изоля- ции, накоплением продуктов разложения целлюлозы, наконец, неравномерным увлажнением из-за потери герметичности соединительных и концевых муфт, защитной оболочки. Кабель содержит ряд электродов, жилы, защит- ную оболочку, к которым подключаются диагности- ческие приборы: Между электродами образуются изоляционные промежутки, свойства которых требу- ется определить в ходе обследования. Вне зависимо- сти от схемы подключения зондирующее электриче- ское поле захватывает как фазную, так и поясную изоляцию (рис. 3) [6]. Поэтому результаты измерений, как на постоянном, так и на переменном [6] напряже- нии представляют собой совокупные характеристики фазной и поясной изоляции. Методика основана на построении схемы заме- щения [7] и анализе результатов совокупных измере- ний. Представим изоляционные промежутки кабеля схемой замещения (рис. 4). Каждый промежуток представлен емкостью и эквивалентным сопротивле- нием, отражающем ток утечки на постоянном напря- жении или диэлектрические потери в изоляции на переменном напряжении [6]. Комплексные проводи- мости участков обозначены буквами Y. Например, AB ABAB R CjY 1  . Между фазами A, B, C и оболоч- кой O (см. рис. 2 и рис. 4) образуется 6 изоляционных промежутков. Их свойства измеряются не индивиду- ально, а в совокупности (рис. 3). Так, при измерениях по схеме «фаза A – против двух других и оболочки» (A-S) получаем суммарную проводимость YAS: OACABASA YYYY   . (1) Свойства каждой из составляющих (YAB, YAC, YAO) остаются неизвестными. Между тем, выявление именно различий в свойствах компонентов изоляции кабеля, появляющихся в процессе старения, необхо- димо для наблюдения за старением. Из одного уравнения (1) нельзя найти 3 неиз- вестных. Всего же требуется определить характери- стики 6-и промежутков: трех межфазных (A-B, A-C, B-C) и трех вида «фаза – оболочка» (A- O, A- O, B- O). 1 2    A C B O Рис. 2 а б Рис. 3. Силовые линии электрического поля при обследовании кабеля по схемам: «жила – против всех остальных и оболочки» (а); «все жилы вместе – против оболочки» (б) 66 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №5 A B C O Y Y Y Y Y Y AO AB BO BC CO AB Рис. 4. Схема замещения изоляционных промежутков трехфазного кабеля ААШВ в общей металлической оболочке Предлагаемая методика состоит в следующем. Выполняется минимум 6 опытов по измерению совокупных характеристик кабеля, например, по сле- дующим из 7-и возможным схемам: A-S; B-S; C-S; A,B,C-O; A,B-C,O; A,C-B,O; B,C-A,O. Искомые индивидуальные характеристики про- межутков определяются на основании решения сис- темы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). При выполнении всех 7-и опытов имеет место переопределенная СЛАУ (система, число уравнений в которой превышает число неизвестных)                           OCOBCABAOACB OCOACBBAOBCA OBOACBCAOCBA OCOBOAOCBA OCCACBSC OBCBBASB OACABASA YYYYY YYYYY YYYYY YYYY YYYY YYYY YYYY ,, ,, ,, ,, . (2) Переопределенная СЛАУ (2) решается методом наименьших квадратов [8]. Для этого (2) представля- ется в матричной форме (3)                                                                                  OACB OBCA OCBA OCBA SC SB SA OC OB OA CA CB BA Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ,, ,, ,, ,, 110101 101011 011110 111000 100110 010011 001101 . (3) После умножения (3) на транспонированную матрицу                                                                                                                            OACB OBCA OCBA OCBA SC SB SA OC OB OA CA CB BA Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ,, ,, ,, ,, 1101100 1011010 0111001 1010101 0110110 1100011 110101 101011 011110 111000 100110 010011 001101 1101100 1011010 0111001 1010101 0110110 1100011 получается СЛАУ с симметричной матрицей коэф- фициентов                                                                                                     OACB OBCA OCBA OCBA SC SB SA OC OB OA CA CB BA Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ,, ,, ,, ,, 1101100 1011010 0111001 1010101 0110110 1100011 422222 242222 224222 222422 222242 222224 .(4) СЛАУ (4) является хорошо обусловленной, т.е. устойчивой. Числовые характеристики матрицы ко- эффициентов СЛАУ (4): детерминант равен 448, а наименьшее из собственных чисел – 2. Таким обра- зом, в СЛАУ (4) погрешности правой части (результа- ты совокупных измерений) не повлияют сильно на результаты решения. После умножения (4) на обратную матрицу ис- комые параметры изоляционных промежутков опре- деляются как                                                                                                     OACB OBCA OCBA OCBA SC SB SA OC OB OA CA CB BA Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ,, ,, ,, ,, 1 1101100 1011010 0111001 1010101 0110110 1100011 422222 242222 224222 222422 222242 222224 ;                                                                                      OACB OBCA OCBA OCBA SC SB SA OC OB OA CA CB BA Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y ,, ,, ,, ,, 611111 161111 116111 111611 111161 111116 14 1 . (5) Таким образом, решение СЛАУ (2) свелось к преобразованию результатов совокупных измерений абсорбционных характеристик на постоянном напря- жении по (5), .т.е. суммированию результатов сово- купных измерений с весовыми коэффициентами 6/14 и 1/14. Реализация методики для определения харак- теристик изоляции. Для примера рассмотрим ре- зультаты совокупных обследований кабеля ААШВ- 3150-6 кВ (табл. 3). В табл. 3 представлены резуль- таты измерений абсорбционных характеристик – со- противления изоляции на 15-й, 30-й и 60-й секундах (собственно сопротивления изоляции) с момента по- дачи испытательного напряжения: R15, R30, R60 соот- ветственно. Индивидуальные характеристики 6-и изо- ляционных промежутков приведены в табл. 4. Таблица 3 Абсорбционные характеристики кабеля ААШВ-3150-6 кВ (результаты совокупных измерений при постоянном напряжении 2652 В) Схема измерений R15 , ГОм R30, ГОм R60, ГОм A-S 83,6 85,0 101,0 B-S 84,3 86,4 105,0 C-S 75,7 89,5 105,0 A,B,C-O 21,2 62,7 74,0 A,B-C,O 18,4 64,0 74,9 A,C-B,O 18,2 61,4 73,6 B,C-A,O 17,7 57,1 67,6 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №5 67 Таблица 4 Параметры изоляционных промежутков кабеля ААШВ-3150-6 кВ(индивидуальные характеристики, полученные по результатам совокупных измерений) Изоляционный промежуток R15, ГОм R30, ГОм R60, ГОм A-B 450,27 275,11 347,20 B-C 564,86 417,53 507,44 C-A 385,20 322,21 362,02 A-O 53,19 204,99 240,72 B-O 51,21 185,32 218,89 C-O 48,78 180,95 213,38 На рис. 5 приведены абсорбционные кривые – сопротивления изоляционных промежутков образца кабеля в зависимости от времени приложения напря- жения. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 10 2 10 3 AAShV-3x150-6 kV t, c Rt, GOhm A-B B-C C-A A-O B-O C-O Рис. 5 Фазная и поясная изоляция практически одина- кового качества: индекс поляризации R60/R30 почти один и тот же. В данном примере максимальные раз- личия в сопротивлениях изоляции промежутков «фа- за-фаза» составляют 46 %. Наименьшее сопротивле- ние изоляции имеет изоляционный промежуток фаз А-В. Для сопротивлений промежутков «фаза- оболочка» максимальные различия и того меньше – всего 13 %: 240,72 / 213,38 = 1,13. Такие различия вполне удовлетворительные для силовых кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией, которые длительно находятся в эксплуатации. Выводы. Таким образом, предложенная методика позво- ляет определить индивидуальные абсорбционные ха- рактеристики фазной и поясной изоляции силовых кабелей среднего напряжения в общей металлической оболочке на постоянном напряжении. Индивидуаль- ные характеристики отражают особенности эксплуа- тации кабелей и позволяют в большей степени оце- нить степень старения каждого из компонентов бу- мажно-пропитанной изоляции. Оказывается, что совокупные сопротивления ря- да изоляционных промежутков, включенных парал- лельно, меньше, чем в индивидуальности. Меньшие величины сопротивлений изоляции измерять легче, особенно на коротких образцах кабелей. Вместе с тем совокупный характер измерений приводит к тому, что различия свойств компонентов изоляции сглажива- ются: результаты совокупных измерений мало отли- чаются для разных однотипных схем. В то же время индивидуальные характеристики изоляции имеют большие различия, чем совокупные, что свидетельствует о несимметричных режимах ра- боты кабеля. Величины сопротивлений оказываются в 3 раза больше совокупных, из-за чего их непосредст- венное измерение может представлять определенную проблему. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Канискин В.А., Коцур С.А., Привалов И.Н. Кабели 10 кВ с бумажно-пропитанной изоляцией. Неразрушающий метод диагностики // Новости электротехники. – 2005. – №5(35). – С. 25-34. 2. Привалов И.Н. Неразрушающая диагностика силовых кабельных линий номинальным напряжением 6-35 кВ // Электротехнический рынок. – 2008. – №2. – C. 17-25. 3. Набока Б.Г., Беспрозванных А.В., Москвитин Е.С. [и др.] Техническое состояние кабелей энергоблоков АЭС: силовые кабели с бумажно-масляной изоляцией // Проблемы обеспечения безопасности информационных и управляющих систем АЭС: сборник научных трудов / под ред. М.А. Ястребенецкого. − Одесса: Астропринт, 2010. − С. 262-271. 4. Беспрозванных А.В., Москвитин Е.С. Критерии оценки степени старения силовых кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией // Електротехніка і електромеханіка. – 2013. – №4. – С. 32-36. 5. Беспрозванных А.В., Москвитин Е.С. Современные электрические методы контроля и диагностики силовых кабелей со сшитой полиэтиленовой изоляцией // Электрические сети и системы. – 2013. – №5. – С. 35-40. 6. Беспрозванных А.В, Набока Б.Г. , Москвитин Е.С. Обследование изоляции трехфазных кабелей в металлической оболочке // Электричество. – №1. – 2010. – С. 48-54. 7. Беспрозванных А.В., Набока Б.Г. Математические модели и методы расчета электроизоляционных конструкций. – Х.: НТУ «ХПИ», 2011. – 92 с. 8. Беспрозванных А.В. Анализ матрицы коммутации при восстановлении частичных емкостей и тангенса угла диэлектрических потерь многожильных кабелей методом совокупных измерений // Електротехніка і електромеханіка. – 2007. – №1. – С. 62-66. REFERENCES 1. Kaniskin V.A., Kocur S.A., Privalov I.N. Cables of 10 kV with paper-impregnated insulation. Non-destructive electrical diagnostics. Novosti elektrotehniki – Electrical engineering news, 2005, no.5(35), pp.25-34. (Rus). 2. Privalov I.N. Nondestructive diagnosis of power cable lines rated voltage 6-35 kV. Elektrotekhnicheskii rynok – Electro- technical market, 2008, no.2, pp. 17-25. (Rus). 3. Naboka B.G., Bezprozvannych A.V., Moskvitin E.S. Tekhnicheskoe sostoianie kabelei energoblokov AES: silovye kabeli s bumazhno-maslianoi izoliatsiei [Technical condition of the cables NPP: power cables with paper-oil insulation]. Prob- lemy obespecheniia bezopasnosti informatsionnykh i uprav- liaiushchikh sistem AES: sbornik nauchnykh trudov [Problems of safety and control systems NPP: Collection of scientific pa- pers], 2010, pp. 262-271. (Rus). 4. Bezprozvannych A.V., Moskvitin E.S. Estimation criteria for degree of paper-impregnated insulated power cable ageing. Elektrotekhnika i elektromekhanika – Electrical engineering & electromechanics, 2013, no.4, pp. 32-36. (Rus). 5. Bezprozvannych A.V., Moskvitin E.S. Modern methods of power control and diagnostics of power cables with cross-linked polyethylene insulation. Elektricheskie seti i sistemy – Electrical networks and systems, 2013, no.5, pp. 35-40. (Rus). 68 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2015. №5 6. Bezprozvannych A.V., Naboka B.G., Moskvitin E.S. Ex- amination of the three-phase insulation of cables in a metal shell. Elektrichestvo – Electricity, 2010, no.1, pp. 48-54. (Rus). 7. Bezprozvannych A.V, Naboka B.G. Matematicheskie modeli i metody rascheta elektroizoljacionnyh konstrukcij [Mathematical models and methods of calculation electrical insulation construc- tions]. Kharkov, NTU «KhPI» Publ., 2011. 92 p. (Rus). 8. Bezprozvannych A.V. Analysis of a switching matrix under recovery of partial capacitance and dielectric loss tangent of multicore cables via cumulative measurements. Elektrotekhnika i elektromekhanika – Electrical engineering & electromechan- ics, 2007, no.1, pp. 62-66. (Rus). Поступила (received) 10.07.2015 Беспрозванных Анна Викторовна1, д.т.н., проф., Москвитин Евгений Сергеевич1, к.т.н., Кессаев Александр Геннадиевич1, аспирант, 1 Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, тел/phone +38 057 7076010, e-mail: bezprozvannych@kpi.kharkov.ua G.V. Bezprozvannych1, E.S. Moskvitin1, A.G. Kyessaeyv1 1 National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute» 21, Frunze Str., Kharkiv, 61002, Ukraine The absorption characteristics of the phase and zone paper- impregnated insulation of power cable at direct voltage. Introduction. The moral and physical deterioration of medium voltage power cables with phase and zone paper-impregnated insulation requires implementation of quality systems and reli- able nondestructive electric diagnostic. Informative indicator of the insulation is the time decay curve of the charging current. It reflects the processes of accumulation of space charges (absorp- tion). The measurements are carried out the 15th since the sec- ond direct voltage supply, then – on the 30th and the second on the 60th second. The ratio of the parameters measured in these times gives the dimensionless criteria – absorption coefficients. Three measurements are made at different times, provide a more complete picture of the state of insulation than the measurement of the value of steady leakage (conduction-through), adopted in conventional prevention trials. Purpose. Research and testing methods of diagnostics of power cables with paper-impregnated insulation by absorption and phase characteristics of the belt insulation based on the total measurements. Methodology. A procedure for determining the individual characteristics of phase and zone paper-impregnated insulation based realized on the use of the equivalent circuit of a three-core cable in the metal shell and solved of an over determined system of linear algebraic equations by least squares. Results. The proposed method allows determining the absorption characteristics of the individual phase and zone insulation medium voltage power cables in the overall metal shell at a direct voltage. Individual characteristics reflect the characteristics of cables and allow a greater degree to assess the degree of aging of each of the com- ponents of paper-impregnated insulation. Originality. Regard- less of the cable connection diagrams probing electric field grabs as the phase, and zone insulation. The cumulative nature of the measurement leads to the fact that the differences in the properties of insulation components are smoothed: the aggre- gate results of the measurements do not differ for the different schemes of the same type. The individual characteristics of iso- lation, defined on the basis of the proposed method are more differences than total, indicating that non-symmetrical modes of operation of the cable. Practical value. The values of individual characteristics power cables 6 kV are 3 times more total, be- cause of what their direct measurement may be a problem. The total resistance of several insulation spaces connected in paral- lel, behind the individual. Smaller values of insulation resis- tance are measured more easily, especially on short samples cables. References 8, tables 4, figures 5. Key words: phase and zone paper-impregnated insulation, absorption characteristics, polarization index, insulation resistance, equivalent circuit, the system of linear algebraic equations, stability of the solution.

Абсорбционные характеристики фазной и поясной бумажно-пропитанной изоляции силовых кабелей на постоянном напряжении

Institution

Ähnliche Einträge