CDR – система контроля, мониторинга и диагностики дефектов высоковольтных кабельных линий

Широкое внедрение высоковольтных кабельных линий с рабочим напряжением 110 кВ и выше, являющихся ответственными элементами систем электроснабжения, требует использования оперативных систем оценки технического состояния.

Это связано с тем, что скорость развития дефектов в изоляции из сшитого полиэтилена аномально высока - с момента возникновения дефекта до выхода кабеля из строя могут пройти недели, и даже дни. Поэтому стандартные off-line испытания, обычно проводимые не чаще одного раза в год, не в состоянии выявлять опасные дефектные состояния и реально снизить аварийность работы кабельных линий.

Наиболее эффективным способом контроля состояния изоляции высоковольтных кабельных линий является диагностика на основе регистрации и анализа частичных разрядов. Этот метод имеет максимальную оперативность и чувствительность для диагностики дефектов в изоляции из сшитого полиэтилена.

Для контроля частичных разрядов в кабельных линиях 110 кВ и выше предназначена система мониторинга марки CDR (Cables Diagnostics Relay), производимая компанией DIMRUS.

При помощи системы «CDR» реализуются следующие функции мониторинга:

• Осуществляется непрерывный контроль состояния изоляции высоковольтной кабельной линии на основе метода регистрации и анализа уровня и распределения частичных разрядов. Определяется тип дефекта в изоляции и степень его развития.
• Производится автоматическая локализация мест возникновения дефектов в изоляции, выявленных системой по частичным разрядам, как в муфтах, так и в самом кабеле. Уникальность этой важной диагностической функции в системе заключается в том, что она реализована для кабельной линии, находящейся под рабочим напряжением.
• Непрерывное контактное измерение рабочей температуры фаз кабельной линии (концевых муфт), расположенных рядом с измерительным прибором системы мониторинга.
• Контроль величины уравнительных фазных токов, протекающих по экрану (броне) кабельной линии при помощи дополнительного датчика тока. Появление уравнительных токов отрицательно сказывается на нагрузочной способности линии из-за увеличенной температурной нагрузки на изоляцию.

С системой CDR можно использовать датчики частичных разрядов двух типов

1. Датчики марки «RFCT-7». Это датчики трансформаторного типа, предназначенные для регистрации высокочастотных импульсов в проводе, заземляющем броню кабеля. Конструктивно датчик «RFCT-7» представляет собой две разъемные половинки, которые легко монтируются на проводниках заземления экрана кабеля, или корпуса соединительной муфты. Благодаря разъемной конструкции установка датчика «RFCT-7» производится без разрыва цепей заземления.

Датчик работает в HF диапазоне частот, поэтому он высокую чувствительность ко всем дефектам в кабельной линии, которые могут располагаться от места установки датчика на удалении до двух-трех км.

2. Датчики марки PD-Line. Эти комплексные датчики частичных разрядов и температуры соединительных муфт монтируются непосредственно на поверхности кабеля. Для подключения датчика марки PD-Line к прибору CDR используется специальный блок согласования.

В состав датчика PD-Line входят два датчика частичных разрядов, датчик температуры и датчик тока в кабельной линии, сигнал которого используется для синхронизации процесса измерения разрядов.

Использование двух разнотипных датчиков частичных разрядов в одном устройстве позволяет определять направление движения импульса частичного разряда, что важно для диагностики и локализации места возникновения дефекта в изоляции.

Особенности CDR для регистрации и анализа частичных разрядов

В качестве прибора регистрации и анализа параметров кабельных линий в системе мониторинга CDR использован регистратор высокочастотных импульсов PD-Analyzer/6S.

Его функциональными особенностями являются:

• Возможность регистрации импульсов частичных разрядов в очень широком диапазоне частот, от 100 кГц до 1,5 ГГц. Использование такого диапазона частот связано с тем, что импульсы ЧР, перемещаясь по линии, уменьшаются по амплитуде и увеличиваются по длительности. Если импульс возник рядом с датчиком, то его частота будет высокой, равной сотням МГц. Частота «удаленного импульса» может составлять «всего» сотни кГц. Чем длиннее линия, тем более низкочастотные импульсы ЧР могут быть зарегистрированы в ней.
• В систему мониторинга марки «CDR» встроены два современных метода локации места возникновения дефекта в изоляции кабельной линии. Один работает независимо на основе анализа рефлектограмм распределения импульсов частичных разрядов в линии, а второй анализирует разницу по времени прихода высокочастотного импульса от дефекта к «концам» контролируемой кабельной линии.
• В системе «CDR» реализована экспертная диагностическая система «PD-Expert», позволяющая в автоматическом режиме определять тип дефекта в изоляции и степень его развития.

Для реализации такого уникального набора функциональных возможностей в системе «CDR» использованы специфические технические решения:

• Во-первых, это то, что регистрация импульсов частичных разрядов во всех шести измерительных каналах прибора «CDR» производится полностью синхронно. Только в этом случае возможна реализация всех вышеперечисленных диагностических алгоритмов.
• Во-вторых, если система мониторинга создается для контроля нескольких кабельных линий, то ее приходится создавать, используя несколько приборов марки «CDR». В этом случае задача синхронизации измерений частичных разрядов становится глобальной.

Такая синхронизация может быть осуществлена двумя способами. При расстояниях до 2 км синхронизация осуществляется при помощи оптических линий связи. По этим линиям будут посылаться синхронизирующие импульсы, а также проводиться обмен информацией. Если длина линии более одного км, или отсутствует возможность прокладки оптической линии, то измерения можно синхронизировать по сигналам системы GPS/GLONASS. Для этого во все приборы встроены приемники сигналов GPS.

Система мониторинга кабельной линии с синхронизацией при помощи оптической линии

На рисунке приведена структурная схема системы мониторинга кабельной линии с двумя соединительными муфтами в каждой фазе. Полностью система мониторинга состоит из 4 приборов марки «CDR» и компьютера со специальным программным обеспечением. Поскольку расстояние не очень значительно, и существует техническая возможность прокладки оптической линии связи, то она используется для синхронизации процесса измерения.

Система мониторинга кабельной линии с синхронизацией по сигналам GPS

Для контроля состояния длинных кабельных линий используются системы с глобальной синхронизацией. Передача информационных потоков в этом случае производится по обычным информационным каналам, которые на рисунке не показаны. Это доступные локальные сети предприятий, глобальные сети, и любые другие альтернативные каналы передачи информации.

Подключение «CDR» к общей системе АСУ-ТП может осуществляться несколькими способами:

• При помощи оптической линии связи.
• При помощи изолированного интерфейса RS-485.

Для осуществления общего мониторинга и диагностики, как одной линии, так и нескольких, в комплекте с приборами поставляется программное обеспечение марки «iNVA».

Для передачи информации из системы мониторинга в систему АСУ-ТП может быть использован протокол ModBus RTU, или протокол IEC 61850.

PD-Analyzer/3S и PD-Analyzer/6S внесёны в Государственный реестр средств измерений

Регистраторы высокочастотных импульсов PD-Analyzer/3S и PD-Analyzer/6S внесёны в Государственный реестр средств измерений за № 76896-19. Свидетельство об утверждении типа средств измерений ОС.С.35.002.А № 75856 выдано Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Основные технические параметры системы «CDR»

Скачать документацию по системе «CDR»

Похожие материалы:

• КМК-500 – комплексная система мониторинга технического состояния высоковольтных кабелей 110 ÷ 500 кВ
• Организация мониторинга технического состояния высоковольтных кабельных линий