w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r 3 / 2 0 0 4

p r e z e n t a c j a

62

Wychodząc naprzeciw europej-

skim trendom w dziedzinie badań dia-
gnostycznych kabli SN (CENELEC HD
620 S1, HD 621 S1, DIN VDE 0276-
620), znajdując się na rynku polskie-
go potentata paliwowego PKN Orlen,
PETRO Eltech Sp. z o.o. w sierpniu
2003 r. wdrożył do użytku zakupio-
ną w fi rmie BAUR Austria aparaturę
pomiarową.

Rozwój kompozytów polimero-

wych i ich szerokie zastosowanie we
współczesnej technice izolacyjnej wy-
musza ciągłe monitorowanie i porów-
nywanie parametrów dielektrycznych w
kontekście przedłużającej się eksploata-
cji. Współczesne tworzywa polimerowe
wykazują dużą zależność elektryczną i
termodynamiczną od warunków środo-
wiskowych, czasu pracy, narażeń elek-
trycznych i mechanicznych. Duże zna-
czenie dla bezawaryjnej i ciągłej pracy
powyższych układów izolacyjnych ma
poprawnie zainstalowany i dobrej ja-
kość osprzęt (mufy, głowice). W tych
warunkach potrzebna staje się wery-
fi kacja prac związanych z oddawaniem
nowych linii kablowych i monitorowa-
niem już istniejących.

Wszystkie te elementy mają zna-

czący wpływ na przebieg bezawaryjnej
pracy kabli i urządzeń, w których za-
stosowano tworzywa polimerowe. Ob-
raz zamontowanego osprzętu (głowic
kablowych, muf) i zachodzące zmiany
w polimerach możemy rejestrować w
toku prowadzonych badań diagnostycz-
nych opartych na pomiarach współ-
czynnika tgδ i badaniu miejsc wystę-
powania oraz poziomu wyładowań nie-

zupełnych (wnz), przy częstotliwości
napięcia probierczego 0,1 Hz. Opisane
metody badań diagnostycznych można
z powodzeniem stosować w układach
izolacyjnych papierowo - olejowych, w
których możemy obserwować stopień
zawilgocenia izolacji i starzenia się ce-
lulozy. Powyższe badania pozwalają na
kompleksową gospodarkę zasobami li-
nii kablowych, prowadząc do wcześniej-
szej oceny i zakwalifi kowaniu badanych
linii do wymiany w całości lub na okre-
ślonych odcinkach.

zestaw pomiarowy
PHG TD/PD

Zamontowany zestaw PHG TD/PD

na podwoziu samochodu Mercedes-
Sprinter pozwala na mobilne prowa-
dzenie pomiarów diagnostycznych ka-
bli o napięciu do 30 kV oraz na pomiary
tgδ i poziomu wyładowań niezupełnych
izolacji silników SN. System PHG może
generować napięcie sinusoidalne o czę-
stotliwości w zakresie 0,01÷1 Hz do

57 kV napięcia skutecznego, jak rów-
nież do napięcia prostokątnego o regu-

lowanym nachyleniu zbocza do 80 kV.
Przy próbach napięciem stałym, system
PHG może generować zarówno napię-
cia dodatnie, jak i ujemne w zakresie

od 1 do 80 kV .

Dla wszystkich przebiegów do-

stępne jest również programowane

napięcie schodkowe w zakresie 1÷10
schodków:

ƒ

maksymalny prąd wyjściowy: 1,8

mA przy 80 kV,

ƒ

maksymalne obciążenie pojemno-

ściowe: 20 mF.

Dla pomiarów współczynnika strat

dielektrycznych tgδ:

ƒ

zakres obciążeń: 10 nF,

ƒ

zakres pomiarowy: 0,1×10

-3

do

1000 x 10

-3

,

ƒ

rozdzielczość:1×10

-5

,

ƒ

dokładność: 1% w.m. 1×10

-4

.

Dla pomiarów wyładowań niezu-

pełnych (wnz):

ƒ

maksymalna długość kabla: 7000

m przy v/2 = 87,5 m/µs,

ƒ

prędkość propagacji:

v/2 = 50-150 m/µs,

ƒ

prędkość próbkowania: 10 ns (100

MHz),

ƒ

dokładność lokalizacji: 1% długości

kabla,

ƒ

rozdzielczość pomiaru: 0,1 pC; 0,1

m.

W porozumieniu z PKN Orlen S.A.

przyjęto, że oprócz wykonywania typo-
wych badań pomontażowych kabli SN,
tj. próby napięciowej VLF 0,1 Hz, sta-
nu izolacji przed i po próbie pomiaru
szczelności powłoki kabla z ewentual-
nym zlokalizowaniem i naprawą miejsc
nieszczelności oraz ciągłości żyły po-
wrotnej, wykonywanymi przyrządami
SEBA Dynatronic dla każdego kabla
przed oddaniem do eksploatacji, prze-
prowadzamy pomiar współczynnika tgδ
oraz pomiar poziomu i miejsc występo-
wania wyładowań niezupełnych.

badania pomontażowe i

eksploatacyjne kabli SN metodą

sygnałów wolnozmiennych

Paweł Chudobiński, Andrzej Ciesielski

Fot. 1 i 2 Badania diagnostyczne kabli

Rys. 4

Rys. 3

Rys. 2

Rys. 1

w w w . e l e k t r o . i n f o . p l

n r 3 / 2 0 0 4

p r e z e n t a c j a

63

W okresie od sierpnia 2003 r. do

grudnia 2003 r. przebadano około 60
kabli SN (6 kV, 15 kV, 30 kV) należą-
cych do PKN Orlen S.A., KGHM Polska,
INTERCELL S.A., z których większość
była nowa przed oddaniem do eksplo-
atacji, głównie w izolacji XLPE.

Stworzenie układu pomiarowego

jak na rysunku 5, pozwala na wyzna-
czenie współczynnika tgδ, przy pełnym
zminimalizowaniu prądów powierzchnio-
wych i skrośnych, które mogłyby za-
fałszować końcowe wyniki. Dzięki tym
środkom możliwa jest do osiągnięcia
dokładność pomiaru rzędu 1×10

-4

.

Możliwość programowalnego za-

dania napięcia probierczego pozwa-
la operatorowi na kontrolę nad prze-

biegiem bada-
nia i przerwa-
niem go w sytu-
acji wzrostu tgδ
do wartości gra-
nicznych dla da-
nego typu izola-
cji (rys 6).

Taka prakty-

ka pozwala na za-
łożenie „banku in-
formacji” dla każdego kabla i precyzyj-
ne monitorowanie procesów starzenio-
wych w trakcie jego eksploatacji. Po-
miary tgδ dają ogólny obraz stanu izo-
lacji roboczej kabla w zakresie proce-
sów starzeniowych, a pomiar poziomu
wnz, wraz z miejscem ich występowa-

nia ukazuje „słabsze” miejsca izolacji
spowodowane np. rozwojem wyłado-
wań drzewiastych, usterkami fabry-
kacyjnymi, lub błędami montażu (mufy,
głowice) – (rys. 7).

wnioski

Z dotychczasowej praktyki badań

diagnostycznych kabli SN metodą sy-
gnałów wolnozmiennych (tgδ, wyłado-
wania niezupełne) wynika celowość ich
prowadzenia zarówno dla kabli nowo
oddawanych do użytku, jak i dla kabli
będących w eksploatacji. W pierwszym

Rys. 5 Schemat połączeń urządzeń PHG TD/PD i badanej linii podczas pomiaru tgδ: 1|Przewód przyłączeniowy w/n

2|Przewód łączący ekran z VSE-BOX 3|Przewód uziemiający wyrównujący potencjały 4|Przewód zbierający prą-

dy powierzchniowe z głowicy 5|Przewód przekazujący prądy powierzchniowe z drugiego końca badanej linii

6|Przewód zbierający prądy powierzchniowe z głowicy 7|Kule ograniczające zjawisku ulotu

Rys. 6 Wykres grafi czny współczynnika strat dielektrycznych tgδ dla kabla w izolacji papiero-

wo-olejowej

przypadku powyższe badania pozwala-
ją zweryfi kować jakość pracy wykonaw-
ców, a dla kabli pracujących w czynnych
sieciach dają możliwość typowania od-
cinków będących przyczyną złego stanu
całej linii kablowej. Uzyskane wyniki po-
miarów diagnostycznych są podstawą
do realizacji pod względem ekonomicz-
nym modernizacji sieci kablowej.

Rys. 7 Wykres grafi czny poziomu i miejsc występowania wnz w kablu z izolacją papierowo –

olejową. Widoczne wyładowania niezupełne na odcinku 77÷91 m i na głowicy kabla

PETRO Eltech Sp. z o.o.

ul. Chemików 7

09-411 Płock

tel. [phone]