background image

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

background image

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. (0-24) 365 83 00