Κοινή χρήση τεχνολογίας ανίχνευσης μερικής εκκένωσης καλωδίου από

Shanghai Demiks Power Technology Co., Ltd.

1. Βασική Κατανόηση της Κατάστασης Μόνωσης Καλωδίου

Ως ο βασικός φορέας μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα σύστημα ισχύος, η απόδοση της μόνωσης των καλωδίων καθορίζει άμεσα τη σταθερότητα και την ασφάλεια της παροχής ρεύματος. Κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας λειτουργίας, η μόνωση των καλωδίων σταδιακά φθείρεται και οι κύριες αιτίες αυτής της φθοράς περιλαμβάνουν τη θερμική υποβάθμιση, την ηλεκτρική υποβάθμιση και την υπερχείλιση από νερό. Επιπλέον, οι εξωτερικές επιδράσεις, η διάβρωση από την ακτινοβολία και η χημική διάβρωση μπορούν επίσης να επιταχύνουν τη γήρανση της μόνωσης, η οποία μπορεί τελικά να οδηγήσει σε βλάβη των καλωδίων και διακοπές ρεύματος.

Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, μπορεί να συμβεί μερική εκκένωση σε ορισμένες ασθενείς περιοχές της μόνωσης (όπως περιοχές με κενά αέρα, ακαθαρσίες ή ζημιά στη διεπαφή) όταν η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου φτάσει στο όριο διάσπασης. Αυτή η εκκένωση δεν διαπερνά τα δύο ηλεκτρόδια στα οποία εφαρμόζεται η τάση και θεωρείται κατάσταση ατελούς διάσπασης. Ωστόσο, είναι ένα σημαντικό σήμα φθοράς της μόνωσης του καλωδίου - η μερική εκκένωση είναι τόσο αιτία όσο και αποτέλεσμα της υποβάθμισης της μόνωσης και είναι επίσης ο ταχύτερος μηχανισμός για τη γήρανση οργανικών μονωτικών υλικών (όπως XLPE και EPR).

Με απλά λόγια, όταν ένα καλώδιο έχει ελαττώματα μόνωσης, αναπόφευκτα θα συμβεί μερική εκφόρτιση. Η συνεχής μερική εκφόρτιση θα διαβρώσει το μονωτικό στρώμα, οδηγώντας σε συνεχή επιδείνωση της απόδοσης της μόνωσης και τελικά προκαλώντας σοβαρά σφάλματα όπως βλάβη στη μόνωση του καλωδίου και τήξη του αγωγού. Επομένως, η έγκαιρη ανίχνευση σημάτων μερικής εκφόρτισης και η ακριβής αξιολόγηση της κατάστασης της μόνωσης του καλωδίου είναι ύψιστης σημασίας για τη λειτουργία και τη συντήρηση της ισχύος.

1. Η βασική σημασία της ανίχνευσης μερικής εκκένωσης

Η ανίχνευση μερικής εκφόρτισης, ως βασική μέθοδος για την αξιολόγηση της κατάστασης μόνωσης καλωδίων, είναι πολύτιμη κυρίως στις ακόλουθες τέσσερις πτυχές και η εφαρμογή της εκτείνεται σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής του καλωδίου:

• Έγκαιρη ανίχνευση πιθανών βλαβών καλωδίων: Με την ανίχνευση σημάτων μερικής εκφόρτισης, μπορούν να εντοπιστούν εκ των προτέρων αδύνατα σημεία και πιθανά ελαττώματα στη μόνωση των καλωδίων, επιτρέποντας τη λήψη στοχευμένων μέτρων αντιμετώπισης προβλημάτων πριν από την εμφάνιση βλάβης, μειώνοντας αποτελεσματικά την εμφάνιση απροσδόκητων διακοπών ρεύματος και διασφαλίζοντας τη συνεχή και σταθερή λειτουργία του συστήματος ισχύος.

• Παρακολούθηση της ποιότητας της διαδικασίας των νέων καλωδίων που τέθηκαν σε λειτουργία: Πριν τεθεί σε λειτουργία ένα νέο καλώδιο, δοκιμή μερικής εκκένωσης μπορεί να επαληθεύσει την ορθολογικότητα της παραγωγής και της διαδικασίας κατασκευής καλωδίων, να εντοπίσει πιθανά προβλήματα όπως η ακατάλληλη επεξεργασία των αρμών και η ζημιά στη μόνωση κατά την κατασκευή, να παράσχει επιστημονική αναφορά για τη διαχείριση των κατασκευών και να αποφύγει τη θέση σε λειτουργία μη εξειδικευμένων καλωδίων.
• Αξιολόγηση της λειτουργικής κατάστασης παλαιών καλωδίων: Για παλαιά καλώδια που λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα, η ανίχνευση μερικής εκφόρτισης μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια τον βαθμό γήρανσης της μόνωσης, παρέχοντας υποστήριξη δεδομένων για τη διαχείριση των περιουσιακών στοιχείων των καλωδίων, τη διάγνωση σφαλμάτων και τις αποφάσεις αντικατάστασης, αποφεύγοντας την σπατάλη πόρων που προκαλείται από την τυφλή αντικατάσταση και αποτρέποντας σφάλματα που προκαλούνται από αστοχία μόνωσης.
• Προώθηση του μετασχηματισμού και της αναβάθμισης του μοντέλου λειτουργίας και συντήρησης: Η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και η ακριβής αξιολόγηση της κατάστασης των καλωδίων μπορούν να επιτευχθούν μέσω της ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης, προωθώντας τον μετασχηματισμό του παραδοσιακού μοντέλου «προγραμματισμένης συντήρησης» σε ένα πιο επιστημονικό και αποτελεσματικό μοντέλο «συντήρησης βάσει κατάστασης», μειώνοντας το κόστος λειτουργίας και συντήρησης και βελτιώνοντας την αποδοτικότητα λειτουργίας και συντήρησης.

Ισοδύναμο μοντέλο κανονικού καλωδίου	Ελαττωματικό καλώδιο - Ισοδύναμο μοντέλο

III. Βασικές Τεχνολογίες και Λύσεις για την Ανίχνευση Μερικής Εκφόρτισης σε Καλώδια

Απαιτούνται διαφορετικά σχήματα ανίχνευσης για διαφορετικά σενάρια και τύπους καλωδίων. Μεταξύ αυτών, η τεχνολογία ανίχνευσης κύματος ταλάντωσης καλωδίων είναι η μόνη τεχνολογία εντοπισμού ελαττωμάτων καλωδίων στον τομέα των καλωδίων υψηλής τάσης και των καλωδίων δικτύου διανομής με μεγάλο αριθμό αποτελεσματικών περιπτώσεων κλειστού βρόχου (καλύπτοντας ολόκληρη τη διαδικασία επαλήθευσης δοκιμών, αποσυναρμολόγησης σφαλμάτων, εξάλειψης ελαττωμάτων και επαλήθευσης ανατομής). Σε συνδυασμό με την ηλεκτρονική παρακολούθηση, την επιθεώρηση σε πραγματικό χρόνο και άλλες μεθόδους, μπορεί να δημιουργηθεί ένα πλήρες και αποτελεσματικό σύστημα διαχείρισης και συντήρησης παρακολούθησης της κατάστασης των καλωδίων.

(I) Ταξινόμηση λύσεων βασικών δοκιμών

• Ηλεκτρονική παρακολούθηση (κατάλληλη για κρίσιμες γραμμές): Λήψη σε πραγματικό χρόνο σημάτων μερικής εκφόρτισης κατά τη λειτουργία του καλωδίου, επιτρέποντας την 24ωρη αδιάλειπτη παρακολούθηση, την έγκαιρη ανίχνευση αιφνίδιων ελαττωμάτων και είναι κατάλληλη για μακροχρόνια λειτουργία και συντήρηση κύριων γραμμών και κρίσιμων γραμμών φορτίου.
• Επιθεώρηση γραμμής υπό τάση (ισχύει για γραμμές γενικής επιθεώρησης): Διεξάγετε μια ολοκληρωμένη επιθεώρηση της γραμμής ενώ το καλώδιο είναι ενεργοποιημένο, εντοπίστε γρήγορα τμήματα καλωδίων με πιθανούς κινδύνους μερικής εκφόρτισης, δώστε οδηγίες για την επακόλουθη ακριβή ανίχνευση και εξάλειψη ελαττωμάτων και βελτιώστε την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας και της συντήρησης.

• Τοποθέτηση εκτός σύνδεσης με ταλαντούμενο κύμα καλωδίου (κατάλληλη για ακριβή τοποθέτηση): Εφαρμόζοντας μια αποσβεσμένη ταλαντούμενη τάση στο καλώδιο εκτός σύνδεσης, διεγείρεται μερική εκφόρτιση στο ελάττωμα μόνωσης, επιτυγχάνοντας ακριβή τοποθέτηση ελαττώματος. Είναι μια βασική μέθοδος για τη διάγνωση και την επαλήθευση ελαττωμάτων.

(II) Παράμετροι Συστήματος Ανίχνευσης Μερικής Εκκένωσης Υψηλής Συχνότητας Υψηλής Απόδοσης

Σύμφωνα με το πρότυπο QGDW 11304.5-2023 «Τεχνική Προδιαγραφή για Όργανα Δοκιμών Γραμμής Ζώνης για Εξοπλισμό Ισχύος Μέρος 5: Ανιχνευτής Μερικής Εκκένωσης Υψηλής Συχνότητας», ένα σύστημα ανίχνευσης μερικής εκκένωσης υψηλής συχνότητας υψηλής απόδοσης πρέπει να πληροί τις ακόλουθες βασικές παραμέτρους για να διασφαλίζεται η ακρίβεια και η αξιοπιστία της ανίχνευσης:

• Θύρες εισόδου: Υποστηρίζει ανίχνευση 1-4 καναλιών και μπορεί να επεκταθεί για την απόκτηση βοηθητικών παραμέτρων όπως θερμοκρασία, υγρασία και κυκλοφορία, επιτρέποντας τη σύγχρονη ανάλυση πολυδιάστατων δεδομένων.
• Λειτουργίες Δοκιμής: Δυνατότητα συνεχούς λήψης τουλάχιστον 2000 παλμών σε τρεις φάσεις για τουλάχιστον 5 δευτερόλεπτα. Νεκρός χρόνος ενεργοποίησης επανάληψης παλμού ≤2μs, διασφαλίζοντας ότι δεν θα χαθούν κρίσιμα σήματα εκφόρτισης. Διαθέτει λειτουργίες συνεχούς λήψης ενός κύκλου και ενεργοποίησης παλμών για προσαρμογή σε διαφορετικά σενάρια δοκιμών. Ενσωματώνει πολλαπλές λειτουργίες μείωσης θορύβου, όπως φιλτράρισμα πεδίου συχνότητας και φιλτράρισμα κυματιδίων, για την αποτελεσματική εξάλειψη των σημάτων παρεμβολής και τη βελτίωση της ακρίβειας ανίχνευσης. Υποστηρίζει τριφασική σύγχρονη λήψη μερικής εκφόρτισης, καταγράφοντας πλήρως την κατάσταση μόνωσης των τριφασικών καλωδίων. Διαθέτει λειτουργίες ενεργοποίησης BeiDou και ενεργοποίησης χαρακτηριστικών παλμών μερικής εκφόρτισης στο πεδίο του χρόνου για περαιτέρω βελτίωση της ακρίβειας ενεργοποίησης και της ταχύτητας απόκρισης.

(III) Βασική τεχνολογία για ακριβή εντοπισμό προβλημάτων μερικής εκφόρτισης καλωδίων εκτός σύνδεσης

Σε σχετικά ανεπτυγμένες περιοχές, η αποδοχή καλωδίων και η τακτική συντήρηση χρησιμοποιούν συνήθως μια συμπληρωματική προσέγγιση χρησιμοποιώντας τρεις μεθόδους: τάση αντοχής συντονισμού, μερική εκκένωση ταλαντούμενου κύματος και ημιτονοειδή διηλεκτρική απώλεια εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας. Αυτές οι τρεις μέθοδοι δεν είναι εναλλάξιμες—μία μόνο μέθοδος δεν μπορεί να καλύψει όλα τα σενάρια. Ο συνδυασμός των δοκιμών εκτός σύνδεσης με την παρακολούθηση μέσω διαδικτύου μπορεί να δημιουργήσει μια ολοκληρωμένη λύση για προβλήματα επί τόπου.

Η βασική αρχή της τοποθέτησης εκτός σύνδεσης κύματος ταλάντωσης καλωδίου έχει ως εξής: το καλώδιο φορτίζεται από μια τροφοδοσία DC μέσω ενός επαγωγέα και στη συνέχεια η μετατροπή DC σε AC ολοκληρώνεται με έναν γρήγορο διακόπτη, δημιουργώντας μια αποσβεσμένη τάση ταλάντωσης στο υπό δοκιμή καλώδιο. Αυτή η αποσβεσμένη τάση ταλάντωσης θα διεγείρει μερική εκφόρτιση στο ελάττωμα μόνωσης του καλωδίου και το σύστημα ανίχνευσης καταγράφει το σήμα μερικής εκφόρτισης με βάση τη μέθοδο παλμικού ρεύματος, επιτυγχάνοντας έτσι ακριβή εντοπισμό του ελαττώματος.

(iv) Σύγκριση τριών βασικών μεθόδων ανίχνευσης εκτός σύνδεσης

Μέθοδοι ανίχνευσης	Βασικά χαρακτηριστικά
Ταλαντούμενο κύμα	Πλεονεκτήματα: Μικρό μέγεθος και ελαφρύ βάρος, μη καταστροφική διαδικασία δοκιμών, συμβατότητα με τα περισσότερα καλώδια υψηλής τάσης και δικτύου διανομής και βολική λειτουργία επί τόπου. Μειονεκτήματα: Η ισοδυναμία της τάσης διακοπής χρειάζεται περαιτέρω επαλήθευση και η ακρίβεια ανίχνευσης σε ορισμένα ακραία σενάρια ελαττωμάτων πρέπει να συνδυαστεί με άλλες μεθόδους.
Συντονισμός AC	Πλεονεκτήματα: Παραδοσιακές και κλασικές μέθοδοι δοκιμών, τα αποτελέσματα των δοκιμών είναι κοντά σε εκείνα των εργοστασιακών δοκιμών καλωδίων και η ακρίβεια των δοκιμών της συνολικής αντοχής στη μόνωση είναι υψηλή. Μειονεκτήματα: Ο εξοπλισμός έχει υψηλή ισχύ, μεγάλο μέγεθος και βάρος, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη μεταφορά και την επιτόπια εγκατάσταση, ο χρόνος δοκιμής είναι μεγάλος και το κόστος συντήρησης είναι υψηλό.
Τάση αντοχής DC	Μειονεκτήματα: Η εφαρμογή υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος για μεγάλο χρονικό διάστημα θα προκαλέσει συσσώρευση φορτίου στο εσωτερικό του καλωδίου, προκαλώντας μη αναστρέψιμη πρόσθετη ζημιά σε οργανικά μονωμένα καλώδια όπως το XLPE. Αυτή η μέθοδος έχει απαγορευτεί ρητά στις περισσότερες περιοχές.

(v) Κύμα ταλαντωτή DC (DAC) – Εκτίμηση κινδύνου DC

Όσον αφορά την ασφάλεια των δοκιμών DC ταλαντωτικού κύματος (DAC), η παρούσα μελέτη καταδεικνύει την αποτελεσματικότητά της από τέσσερις πτυχές: φυσικό μηχανισμό, συνθήκες κατωφλίου, μηχανικά αντίμετρα και έγκριση προτύπου. Διευκρινίζει ότι οι δοκιμές DAC δεν προκαλούν ζημιά στα καλώδια και είναι ασφαλείς για δοκιμές πεδίου.

Επίπεδο επιχειρηματολογίας	Βασικό περιεχόμενο
Επίπεδο φυσικού μηχανισμού	Η μόνωση XLPE έχει εξαιρετικά μεγάλη σταθερά χρόνου χαλάρωσης (περίπου 2035s), ενώ η δοκιμή DAC διαρκεί μόνο δεκάδες δευτερόλεπτα. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, το καλώδιο βρίσκεται πάντα στην περιοχή όπου κυριαρχεί η χωρητική κατανομή και η τάση του ηλεκτρικού πεδίου είναι AC, η οποία δεν πληροί τις προϋποθέσεις για τον σχηματισμό τάσης σταθερής κατάστασης DC και δεν θα προκαλέσει ζημιά στη μόνωση.
Επίπεδο κατωφλίου	Η σημαντική συσσώρευση φορτίου χώρου μέσα στο καλώδιο απαιτεί την ταυτόχρονη εκπλήρωση δύο βασικών συνθηκών: «ένταση ηλεκτρικού πεδίου > 10~12kV/mm» και «σταθερή τάση που διατηρείται για λεπτά». Ωστόσο, η δοκιμή DAC δεν μπορεί να ικανοποιήσει και τις δύο συνθήκες ταυτόχρονα, επομένως δεν θα δημιουργήσει μεγάλη ποσότητα συσσώρευσης φορτίου χώρου.
Μηχανικά αντίμετρα	Το όριο διέγερσης των 100 δευτερολέπτων και η διαδικασία διπολικής φόρτισης παρέχουν μια σαφή και ασφαλή τεχνική διαδρομή για τον έλεγχο DAC καλωδίων υψηλής τάσης και υψηλής χωρητικότητας, ελέγχοντας αποτελεσματικά την τάση του ηλεκτρικού πεδίου κατά τη διάρκεια της δοκιμής και αποφεύγοντας τη ζημιά στη μόνωση.
Επίπεδο Αναγνώρισης Προτύπων	Το πρότυπο IEEE 400.4-2015 έχει καθιερώσει το DAC (αποσβεσμένο AC) ως μια ώριμη μέθοδο για δοκιμές πεδίου καλωδίων, διευκρινίζοντας την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά του και παρέχοντας μια τυποποιημένη βάση για δοκιμές πεδίου.

(vi) Χαρακτηριστικά διάδοσης σημάτων μερικής εκκένωσης

Όταν συμβαίνει μερική εκφόρτιση σε ένα συγκεκριμένο σημείο του καλωδίου, η σύνθετη αντίσταση του καλωδίου πριν και μετά το σημείο εκφόρτισης μπορεί να θεωρηθεί ίδια. Σε αυτή τη στιγμή, η μισή ενέργεια του παλμικού σήματος μερικής εκφόρτισης θα διαδοθεί στο άκρο δοκιμής και η άλλη μισή ενέργεια θα διαδοθεί στο άκρο του καλωδίου. Όταν το σήμα φτάσει στο σημείο ανοιχτού κυκλώματος στο άκρο του καλωδίου, θα συμβεί ολική ανάκλαση και το ανακλώμενο σήμα θα διαδοθεί ξανά στο άκρο δοκιμής μέσω ολόκληρου του καλωδίου.

Για τη βελτίωση της ακρίβειας ανίχνευσης, ένα αναλογικό σήμα μερικής εκκένωσης (PD) με γνωστό ηλεκτρικό φορτίο συνήθως εγχέεται στο άκρο μέτρησης του υπό δοκιμή καλωδίου. Αναλύοντας τα χαρακτηριστικά διάδοσης του αναλογικού σήματος, υπολογίζονται η ταχύτητα κύματος, ο συντελεστής εξασθένησης και ο συντελεστής ανάλυσης του παλμού PD που διαδίδεται κατά μήκος του καλωδίου. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το σήμα PD παρουσιάζει χαρακτηριστικά «μειούμενου πλάτους και αυξανόμενου πλάτους παλμού» κατά τη διάδοση, ο οποίος είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια ανίχνευσης και απαιτεί αντιστάθμιση και διόρθωση χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο εξοπλισμό και αλγόριθμους.

Σχηματικό διάγραμμα της διάδοσης μιας εκκένωσης σε ένα συγκεκριμένο σημείο του καλωδίου

 

1. Συχνές Ερωτήσεις (FAQ)

Ε1: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της θέσης ελαττώματος κύματος ταλάντωσης καλωδίου και της θέσης σφάλματος;

Α: Ο εντοπισμός ελαττωμάτων κύματος ταλάντωσης καλωδίου είναι μια προληπτική δοκιμή. Πριν από τη δοκιμή, το καλώδιο πρέπει να έχει ορισμένες ιδιότητες μόνωσης. Ο βασικός σκοπός είναι να εντοπιστούν ελαττώματα μόνωσης που δεν έχουν ακόμη υποστεί βλάβη, επιτυγχάνοντας «έγκαιρη ανίχνευση και έγκαιρη εξάλειψη». Η εντοπισμός σφαλμάτων καλωδίου, από την άλλη πλευρά, αφορά καλώδια που έχουν ήδη παρουσιάσει βλάβες. Ασχολείται κυρίως με βλάβες που προκαλούν διακοπές ρεύματος, όπως βλάβη μόνωσης καλωδίου και τήξη αγωγού (συμπεριλαμβανομένων βλαβών γείωσης, βλαβών βραχυκυκλώματος, βλαβών ανοιχτού κυκλώματος, βλαβών flash-over και μικτών βλαβών). Ο βασικός σκοπός είναι να εντοπιστεί γρήγορα το σημείο σφάλματος και να αποκατασταθεί η παροχή ρεύματος στη γραμμή. Για σχετικές διαφορές, ανατρέξτε στην Ενότητα 6.2 του προτύπου DL/T 1576.

Ε2: Ποια είναι η συχνότητα ταλάντωσης του ταλαντούμενου κύματος;

Α: Τα κύματα ταλάντωσης καλωδίων είναι παρόμοια με τις συσκευές αντοχής σε τάση συντονισμού και εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας και χρησιμοποιούνται μόνο ως πηγές τάσης διέγερσης για ανίχνευση μερικής εκφόρτισης. Το ευρύ ισοδύναμο εύρος συχνοτήτων τους είναι 20Hz-850Hz, εντός του οποίου μπορούν να συλλεχθούν σήματα μερικής εκφόρτισης και να εντοπιστούν ελαττώματα.

Ε3: Πόσο μήκος καλωδίου μπορεί να ανιχνεύσει η συσκευή ταλαντευόμενου κύματος;

Α: Η μέγιστη μετρήσιμη χωρητικότητα της συσκευής κύματος ταλάντωσης καλωδίου είναι 6μF. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα καλώδιο 8.7/10kV με διατομή 300mm², το θεωρητικό μετρήσιμο μήκος μπορεί να φτάσει τα 16km. Ωστόσο, λόγω των περιορισμών της αρχής TDR (Time Domain Reflectometry), όταν η χωρητικότητα του καλωδίου είναι πολύ μικρή (όχι μικρότερη από 0.05μF), μπορεί να συμβεί υπέρθεση κυματομορφής, επηρεάζοντας την ακρίβεια ανίχνευσης. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτείται μια παράλληλη συσκευή αντιστάθμισης για βοηθητική ανίχνευση.

Ε4: Ποια είναι η εξασθένηση του καλωδίου και το ελάχιστο μετρήσιμο μήκος;

Α: Η εξασθένηση σήματος ενός καλωδίου σχετίζεται στενά με το μήκος του, τη διάρκεια ζωής του και την κατάσταση μόνωσής του. Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το καλώδιο και όσο περισσότερο λειτουργεί, τόσο πιο σημαντική είναι η εξασθένηση σήματος. Η μικρότερη μετρήσιμη απόσταση για ένα καλώδιο εξαρτάται κυρίως από την επιλογή εύρους ζώνης του εξοπλισμού δοκιμών - όσο ευρύτερη είναι η επιλέξιμη ζώνη συχνοτήτων και όσο υψηλότερη είναι η ανάλυση στο χρονικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερο είναι το εύρος των μετρήσιμων μηκών καλωδίων. Για παράδειγμα, κατά τη δοκιμή ενός καλωδίου μικρής απόστασης 35 μέτρων, μπορεί να ληφθεί μια σαφής μετρούμενη κυματομορφή μέσω μιας συσκευής υψηλού εύρους ζώνης, επιτρέποντας ακριβείς δοκιμές.

1. Προδιαγραφές και πρότυπα ανίχνευσης μερικής εκκένωσης

(α) Απαιτήσεις ανίχνευσης μερικής εκκένωσης κατά τη διάρκεια των δοκιμών παράδοσης

Στις δοκιμές παράδοσης καλωδίων, η ανίχνευση μερικής εκφόρτισης της κύριας μόνωσης μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας τρεις μεθόδους διέγερσης τάσης: ταλαντούμενο κύμα, ημιτονοειδές κύμα εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας και τετραγωνικό συνημιτονοειδές κύμα εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας. Η μέθοδος ανίχνευσης πρέπει να συμμορφώνεται με τα σχετικά πρότυπα IEEE Std 400.2 και IEEE Std 400.4. Οι συγκεκριμένες απαιτήσεις δοκιμών παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα:

Vμορφή oltage	Μέγιστη τάση δοκιμής – Καινούργιο καλώδιο	Μέγιστη τάση δοκιμής – Μη καινούργιο καλώδιο	Μέγιστες δοκιμαστικές κυκλικές διέγερσης τάσης/διάρκεια	Απαιτήσεις Δοκιμών – Νέο Τμήμα Καλωδίων που τέθηκε σε Λειτουργία	Απαιτήσεις Δοκιμών – Τμήμα Καλωδίου που δεν έχει τεθεί σε λειτουργία πρόσφατα
Ταλαντούμενη τάση κύματος	2.0 U₀	1.7 U₀	Όχι λιγότερο από 5 φορές	Η αρχική τάση μερικής εκφόρτισης δεν είναι μικρότερη από 1.2U₀. η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του κύριου σώματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100pC. η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του συνδετήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 200pC. και η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του ακροδέκτη δεν είναι μεγαλύτερη από 2000pC.	Η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του κύριου σώματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100pC, η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του συνδετήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 300pC και η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του ακροδέκτη δεν είναι μεγαλύτερη από 3000pC.
Ημιτονοειδής τάση εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας	3.0 U₀	2.5 U₀	Όχι λιγότερο από 15 λεπτά	Η αρχική τάση μερικής εκφόρτισης δεν είναι μικρότερη από 1.2U₀. η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του κύριου σώματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100pC. η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του συνδετήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 200pC. και η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του ακροδέκτη δεν είναι μεγαλύτερη από 2000pC.	Η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του κύριου σώματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100pC, η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του συνδετήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 300pC και η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του ακροδέκτη δεν είναι μεγαλύτερη από 3000pC.
Τάση τετραγωνικού κύματος συνημίτονου εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας	2.5 U₀	2.0 U₀	Όχι λιγότερο από 15 λεπτά	Η αρχική τάση μερικής εκφόρτισης δεν είναι μικρότερη από 1.2U₀. η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του κύριου σώματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100pC. η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του συνδετήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 200pC. και η τιμή ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης του ακροδέκτη δεν είναι μεγαλύτερη από 2000pC.	Η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του κύριου σώματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100pC, η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του συνδετήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 300pC και η τιμή ανίχνευσης μερικής εκκένωσης του ακροδέκτη δεν είναι μεγαλύτερη από 3000pC.

(II) Βασικές Απαιτήσεις του Προτύπου IEEE Std 400.4-2015

Το IEEE Std 400.4-2015, «Οδηγίες δοκιμών πεδίου για τάση AC με απόσβεση (DAC) σε θωρακισμένα συστήματα καλωδίων ισχύος με ονομαστική τάση 5kV και άνω», είναι το βασικό πρότυπο αναφοράς για τις δοκιμές κυμάτων ταλάντωσης καλωδίων. Το βασικό πεδίο εφαρμογής του έχει ως εξής:

1. Εφαρμόσιμο σε συστήματα θωρακισμένων καλωδίων ισχύος με ονομαστική τάση 5kV και άνω, καλύπτοντας τους κύριους τύπους μόνωσης όπως XLPE και EPR, και μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορα σενάρια ισχύος όπως η μεταφορά και η διανομή ισχύος.
2. Σενάρια δοκιμών: Κυρίως για δοκιμές πεδίου εκτός σύνδεσης εγκατεστημένων καλωδίων, όπως: ① Δοκιμή παράδοσης νέου καλωδίου (πριν από τη θέση σε λειτουργία) για την επαλήθευση της ποιότητας του καλωδίου και της διαδικασίας κατασκευής· ② Περιοδική αξιολόγηση της κατάστασης των καλωδίων σε λειτουργία για τον προσδιορισμό του βαθμού γήρανσης της μόνωσης· ③ Επαλήθευση μόνωσης καλωδίων μετά την επισκευή σφάλματος για να διασφαλιστεί ότι το σφάλμα έχει εξαλειφθεί πλήρως.
3. Βασική τεχνολογία: Τυποποιεί τη δοκιμή αντοχής τάσης και τη μέθοδο διάγνωσης μερικής εκφόρτισης (PD) υπό τάση AC με απόσβεση (DAC/ταλαντούμενο κύμα). Το βασικό της πλεονέκτημα είναι ότι λύνει το πρόβλημα της μη αναστρέψιμης ζημιάς στα καλώδια XLPE που προκαλείται από την παραδοσιακή τάση αντοχής DC και πραγματοποιεί τον συνδυασμό μη καταστροφικών δοκιμών και ακριβούς διάγνωσης.

(III) Απαιτήσεις για δοκιμές μερικής εκφόρτισης και συντήρηση καλωδίων

Για τις καλωδιακές γραμμές με μερική εκφόρτιση, θα πρέπει να λαμβάνονται στοχευμένα μέτρα συντήρησης με βάση τη διάρκεια ζωής του καλωδίου και το εύρος μερικής εκφόρτισης των διαφόρων εξαρτημάτων. Οι συγκεκριμένες απαιτήσεις έχουν ως εξής:

• Για νέες καλωδιακές γραμμές και καλωδιακές γραμμές που λειτουργούν για λιγότερο από ένα έτος: η μέγιστη τάση δοκιμής είναι 2U₀. Εάν η μερική εκφόρτιση της σύνδεσης υπερβαίνει τα 300pC και η μερική εκφόρτιση του σώματος του καλωδίου υπερβαίνει τα 100pC, το καλώδιο θα πρέπει να αντικατασταθεί εγκαίρως. Εάν η μερική εκφόρτιση του ακροδέκτη υπερβεί τα 3000pC, τα εξαρτήματα του ακροδέκτη θα πρέπει να αντικατασταθούν αμέσως.
• Για γραμμές καλωδίων που λειτουργούν για περισσότερο από ένα έτος: η μέγιστη τάση δοκιμής είναι 1.7U₀. Εάν η μερική εκφόρτιση της σύνδεσης υπερβαίνει τα 500pC και η μερική εκφόρτιση του σώματος του καλωδίου υπερβαίνει τα 100pC, τα σχετικά εξαρτήματα θα πρέπει να αντικατασταθούν εγκαίρως. Εάν η μερική εκφόρτιση του ακροδέκτη υπερβεί τα 5000pC, ο ακροδέκτης θα πρέπει να αντικατασταθεί αμέσως.

(iv) Βασικοί στόχοι διαφορετικών τύπων δοκιμών

Τύπος δοκιμής	Σκοπός	Εστίαση αξιολόγησης
Δοκιμή αντοχής τάσης DAC	Επαληθεύστε τη συνολική αντοχή της μόνωσης του καλωδίου και εντοπίστε τα θανατηφόρα ελαττώματα της μόνωσης.	Δεν παρουσιάστηκαν καταστροφικά σφάλματα όπως βλάβη ή υπερθέρμανση κατά τη διάρκεια της δοκιμής.
Ανίχνευση μερικής εκκένωσης (PD)	Εντοπίστε πιθανά ελαττώματα στο εσωτερικό της μόνωσης (όπως κενά αέρα, ακαθαρσίες, ζημιές στη διεπαφή κ.λπ.).	Ακριβής εντοπισμός της τάσης έναρξης μερικής εκφόρτισης, του πλάτους μερικής εκφόρτισης και της θέσης εκφόρτισης.
Αξιολόγηση Αποτελεσμάτων Δοκιμής	Αυτό παρέχει μια επιστημονική βάση για τον προσδιορισμό του κατά πόσον τα καλώδια πρέπει να τεθούν σε λειτουργία και κατά πόσον πρέπει να συνεχίσουν να λειτουργούν.	Ταξινόμηση σοβαρότητας ελαττωμάτων και πρόβλεψη κινδύνου αστοχίας

 

1. Κοινή χρήση περιπτώσεων εφαρμογής πεδίου

Ακολουθούν διάφορες μελέτες περίπτωσης πεδίου για την ανίχνευση μερικής εκκένωσης σε καλώδια υπό διαφορετικά σενάρια, οι οποίες καταδεικνύουν πλήρως την αξία εφαρμογής της τεχνολογίας ανίχνευσης μερικής εκκένωσης σε πραγματική λειτουργία και συντήρηση. Μπορεί να εντοπίσει με ακρίβεια διάφορα ελαττώματα μόνωσης και να αποτρέψει την κλιμάκωση του σφάλματος:

Πεκίνο, περιοχή Ντασίνγκ, συνολικό μήκος καλωδίου 1165 μέτρα, 395 μέτρα συνδεδεμένα Μια ξεχωριστή κυλινδρική συμπυκνωμένη εκκένωση παρατηρείται στην κεφαλή, μαζί με τάση συντονισμού αντοχής και διηλεκτρικές απώλειες. Η δοκιμή δεν έδειξε ανωμαλίες, αλλά η αποσυναρμολόγηση αποκάλυψε ότι η κατασκευή δεν πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τους κανονισμούς. Το ημιαγώγιμο υλικό χρησιμοποιήθηκε λανθασμένα.	Αιολικό Πάρκο Matang του Ομίλου Guoneng: Εντοπίστηκαν 10 πιθανοί κίνδυνοι και κρίσιμες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας ανατέμθηκαν απευθείας.
Σε ένα αιολικό πάρκο στο Χεμπέι, οι αγωγοί των καλωδίων ήταν κατασκευασμένοι από κράμα αλουμινίου και οι πτυχωτοί σωλήνες από χαλκό. Η υπερθέρμανση προκάλεσε φθορά της μόνωσης και οι συνδέσεις γενικά παρουσίαζαν υπερβολική εκκένωση.	Σε έναν φωτοβολταϊκό σταθμό παραγωγής ενέργειας δίπλα στη θάλασσα στην περιοχή Zhejiang, οι γραμμές συλλεκτών σε διαφορετικές τοποθεσίες παρουσίασαν πολλαπλές βλάβες. Πραγματοποιήθηκε τακτική διάγνωση σε πιθανές ελαττωματικές συνδέσεις.
Φωτοβολταϊκό Αιολικό Πάρκο Bofeng	Εργοστάσιο καλωδίων Guangdong Lingnan

VII. Τεχνική Περίληψη και Βασικές Αξίες

Η δοκιμή μερικής εκφόρτισης είναι ένα στοιχείο δοκιμής καλωδίων που απαιτείται ρητά από τα πρότυπα IEEE, IEC και οικιακής βιομηχανίας ενέργειας (όπως GB/T 12706, DL/T 1253). Η έκθεση δοκιμής της αποτελεί απαραίτητο έγγραφο για την αποδοχή του έργου και τον έλεγχο συμμόρφωσης, και αποτελεί επίσης τη βασική βάση για τη λειτουργία και τη συντήρηση των καλωδίων καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους.

Ουσιαστικά, η ανίχνευση μερικής εκφόρτισης καλωδίων είναι μια μη καταστροφική τεχνική δοκιμών που συνδυάζει την έγκαιρη προειδοποίηση με την ακριβή διάγνωση. Η βασική της αξία έγκειται σε τρεις πτυχές: Πρώτον, εντοπίζοντας και εντοπίζοντας εκ των προτέρων ελαττώματα μόνωσης καλωδίων, η συντήρηση των καλωδίων μετατρέπεται από παθητική επισκευή έκτακτης ανάγκης σε προληπτική πρόληψη, μειώνοντας τις απροσδόκητες διακοπές ρεύματος. Δεύτερον, αξιολογώντας με ακρίβεια την κατάσταση της μόνωσης των καλωδίων, παρέχει υποστήριξη δεδομένων για τη διαχείριση περιουσιακών στοιχείων και την αντικατάσταση εξαρτημάτων, μειώνοντας το κόστος συντήρησης. Τρίτον, μέσω επιστημονικών δοκιμών και συντήρησης, παρατείνει τη διάρκεια ζωής των καλωδίων, βελτιώνει την αξιοπιστία των συστημάτων τροφοδοσίας και διασφαλίζει την ασφαλή και σταθερή ανάπτυξη της βιομηχανίας ενέργειας.