Тенденция развития технологии диагностики и испытаний силовых кабелей

[Краткое содержание] Силовые кабели, будь то установленные на оборудовании или проложенные под землей, подвержены неизбежным повреждениям после длительного использования, нарушая жизнь граждан и работу предприятий. Серьезные повреждения могут даже привести к серьезным пожарам и жертвам.

Силовые кабели, будь то установленные на оборудовании или проложенные под землей, подвержены неизбежным повреждениям после длительного использования, нарушая жизнь граждан и работу предприятий. Серьезные повреждения могут даже привести к серьезным пожарам и жертвам. Подземные силовые кабели хорошо скрыты, что затрудняет обнаружение неисправностей и точное определение местоположения, препятствуя обслуживанию кабелей. Учитывая значительную роль силовых кабелей в городских районах и их уникальные характеристики, технология диагностики силовых кабелей привлекла значительное внимание со стороны специалистов отрасли. 1. Обзор технологий диагностики силовых кабелей
1.1 Традиционные технологии тестирования
Метод наложения постоянного тока, метод постоянной составляющей и метод диэлектрических потерь TGδ — все это широко используемые традиционные методы тестирования силовых кабелей. Хотя их прикладное значение нельзя полностью отрицать, и они действительно служат ориентиром для диагностики неисправностей в электросетях, эти традиционные технологии в конечном итоге не подходят для тестирования и диагностики силовых кабелей сверхвысокого напряжения, что значительно ограничивает область их применения.
1.2 Новые технологии тестирования
① Технология тестирования кабельных соединений
Статистический обзор отказов силовых кабелей в эксплуатации показал, что более 90% отказов кабелей происходят в кабельных соединениях. Перегрузка и контактное сопротивление в работающих силовых кабелях могут привести к повышению температуры в соединениях, что приводит к быстрому старению и выходу из строя. Использование технологии тестирования кабельных соединений для измерения температуры соединений и ее анализа на основе данных о температуре соединений в реальном времени обеспечивает более полное понимание рабочего состояния силового кабеля, что позволяет принимать упреждающие профилактические меры для снижения вероятности отказов.
② Технология сверхвысокочастотного тестирования
Если силовой кабель испытывает высокую частоту локальных разрядных импульсов, для захвата этого локального разрядного сигнала требуется увеличить частоту дискретизации испытательного инструмента, чтобы минимизировать загрязнение внешним шумом. Технология сверхвысокочастотного обнаружения использует широкополосные датчики частичного разряда и методы электромагнитной связи для обнаружения явлений частичного разряда в диапазоне частот от 10 кГц до 28 МГц с удовлетворительными результатами обнаружения.
③ Технология электромагнитной связи
Эта технология соединяет сигнал тока частичного разряда заземляющего провода силового кабеля из сшитого полиэтилена с двумя вышеупомянутыми линиями посредством взаимодействия измерительного контура и линии электромагнитной связи. Это усиливает локальный сигнал и контролирует шумовые помехи.
2. Разработка и применение технологии диагностики силовых кабелей
2.1 Технология онлайн-обнаружения
① Преобразование вейвлетов: Эта технология требует использования фильтров. В некоторых исследованиях предложено два метода измерения расстояний до неисправностей — одностороннее обнаружение и двустороннее синхронное обнаружение. В других исследованиях использовались вейвлет-преобразования для одностороннего определения дальности распространения бегущей волны, что решило проблему выбора между скоростью распространения бегущей волны и временем прибытия. Обширный практический опыт подтвердил, что точность этой односторонней технологии определения дальности распространения бегущей волны полностью соответствует стандартам точного определения местоположения неисправности на месте неисправности. Другие исследования посвящены онлайн-мониторингу неисправностей кабелей и методам точного измерения расстояния до кабеля, а также углубились в измерение расстояния до неисправности кабеля с использованием технологии вейвлет-преобразования.
② Система экспертов в реальном времени: Эта технология, разработанная на основе сетевых удаленных сервисов, решает проблему определения местоположения неисправностей кабелей. Исследования показывают, что экспертные системы на основе релейной защиты могут посредством интегральной диагностики на языке C идентифицировать тип неисправности и среднеквадратичное значение тока силовых кабелей, в конечном итоге определяя местоположение неисправности.
③ Причинно-следственная сеть: Причинно-следственная сеть состоит из узлов: симптомы, первопричины, состояния и гипотезы. Узлы симптомов представляют собой симптомы узлов состояния, такие как срабатывание защиты, указывающее на отключение автоматического выключателя; первопричины представляют собой первопричину неисправности кабеля; узлы состояния представляют собой состояние определенной области, например, неисправность автоматического выключателя; а гипотезы представляют собой диагностические гипотезы для исследовательской системы. Некоторые исследователи расширили причинно-следственную сеть, используя концепцию временных ограничений на информацию о тревогах для построения новой временной причинно-следственной сети и разработали технологию диагностики неисправностей силовых кабелей на основе этой сети.
2.2 Методы автономного обнаружения
① Метод низковольтных импульсов: Низковольтный импульсный сигнал подается в кабель через испытательный терминал. Прибор регистрирует разницу во времени (Δt (μs)) между переданным импульсом и отраженным импульсом, полученным в точке неисправности, а затем вычисляет расстояние до неисправности. Если скорость распространения сигнала в силовом кабеле равна v (м/μs), то расстояние до неисправности кабеля l = v × Δt/2.
② Метод импульсного напряжения: Этот метод принимает импульсный сигнал, генерируемый разрядом в точке неисправности. Высоковольтное оборудование используется для создания разряда в точке неисправности в кабеле, генерируя импульсный сигнал. Затем прибор принимает сигнал разряда от точки неисправности на испытательном конце, и расстояние до точки неисправности рассчитывается на основе времени, необходимого для получения сигнала. Однако этот метод может представлять угрозу безопасности, поскольку он не полностью изолирует электрическое соединение между высоковольтной секцией и тестером.
③ Метод импульсного тока: Этот метод работает аналогично методу импульсного напряжения, но использует токовый соединитель, полностью изолируя высоковольтную секцию, обеспечивая безопасность.
④ Вторичный импульсный метод: Это очень продвинутый метод измерения расстояния до неисправности. Технический принцип заключается в подаче высокого напряжения на неисправный кабель, создавая высоковольтную дугу. Это создает короткое замыкание с низким сопротивлением, которое затем можно обнаружить с помощью метода низковольтных импульсов.
2.3 Технология определения местоположения неисправности силового кабеля
После измерения пути и расстояния до неисправного кабеля можно определить приблизительное местоположение точки неисправности. Однако для более точного определения местоположения неисправности требуется технология определения местоположения неисправности. ① Акустическая технология обнаружения: Устройство разряда используется для создания вибраций в точке неисправности. Как только вибрации достигают земли, для приема акустического сигнала от точки неисправности используется виброприемник, что позволяет определить конкретное местоположение неисправности. Акустическая технология обнаружения может использоваться для любого обнаружения неисправностей кабелей, когда высоковольтный импульсный сигнал генерирует звук разряда в точке неисправности.
② Акустико-магнитная технология синхронизации: Разряд в точке неисправности одновременно генерирует как акустические, так и электромагнитные волны, что позволяет точно определить местоположение неисправности. Высоковольтный импульсный сигнал подается на неисправный кабель. Во время разряда в точке неисправности генерируются как акустический сигнал, так и импульсный сигнал магнитного поля, но эти сигналы распространяются с разными скоростями. Минимальная разница во времени распространения используется для определения местоположения неисправности.