EuroWire March 2017

105 / 132

Техническая статья
103 март 2017 г.
▲ ▲ Рисунок 1. Главный контур для обнаружения
поломки при эксплуатации
▼
▼ Рисунок 3. Результаты моделирования
Важным примером являются
соединения морских ВЭС с береговыми
электросетями, когда в качестве
экспортных кабелей используются
длинные кабели ВН переменного тока
или очень длинные подводные кабели
ВН постоянного тока. Большинство
данных кабелей не предусматривают
доступа, либо доступ обеспечивается за
счет дополнительных расходов после
прокладки и ввода в эксплуатацию (за
исключением кабелей, проложенных
в кабельных туннелях). Простая
визуальная инспекция после выхода
из строя невозможна. Хорошо
известный метод обнаружения места
дефекта, основанный на измерении
коэффициента отражения методом
наблюдения за формой отраженного
сигнала, в таких случаях демонстрирует
тенденцию к ограничениям. Целью
является предоставление оперативного
прибора и устройства для быстрой
диагностики, особенно для обнаружения
места дефекта в случае поломки. Для
испытания таких кабелей и кабельных
систем на заводе и на площадке
необходимо учитывать ряд стандартов и
рекомендаций (например, [1], [2] и [3]).
Концепция метода
измерения
Описанный метод, основанный на
измерении коэффициента отражения
методом наблюдения за формой
отраженного сигнала, отличается от
известного классического метода.
В то время как рефлектометрия
с временным разрешением
применяется после возникновения
выхода из строя, при данном методе
осуществляется постоянный контроль
кабельной системы и оценка сигналов,
создаваемых самим обрывом. Это
означает, что система измерения должна
быть соединена и функционировать
все время при испытаниях или
функционировании кабеля. Только
в случае испытаний с отдельным
источником ВН могут производиться
повторные измерения. Применимое
напряжение испытания может
быть увеличено до определенного
уровня напряжения для обеспечения
повторного прорыва.
Сравнение двух методов измерений
рефлектометрии с временным
разрешением показано в Таблице 1.
Преимуществом оперативного метода
является отсутствие отражений с
дальнего конца. Прорыв вызывает
очень низкое сопротивление в его
расположении, и сигналы отражаются
отсюда. Упрощенный контур для
оперативных измерений показан на
Рисунке 1.
Измерение на обоих концах кабеля
с двумя устройствами измерения
улучшает точность обнаружения
места дефекта. Конечно, данная опция
зависит от конфигурации системы
силового кабеля и от доступа к концам
кабеля. Данная еще не учитывается в
экспериментальных испытаниях.
Теоретические
соображения и
моделирование
Физика кабелей и их поведение
очень сложны и много обсуждаются в
литературе. В данной работе мы не будет
повторять эту информацию (например,
смотрите источник[4]) . Здесь необходимы
только два основных уравнения:
Использование данных точных
знаний рефлектометрии с временным
разрешением в части скорости
распространения v определяет
точность обнаружения места дефекта.
(Это отличается от измерения
рефлектометрии с временным
разрешением для обнаружения места
дефекта частичных разрядов, где только
соотношение времени отражений
определяет точность). Таким образом,
данная скорость распространения
должна быть точно известна для
определения заранее. Когда параметры
L 'и C ' кабеля действительно известны,
скорость распространения можно
просчитать, используя Уравнение 1.
Однако, и по возможности, начальное
измерение скорости распространения
должно быть выполнено для каждого
введенного в эксплуатацию кабеля.
Ситуация меняется, когда сигналы
рефлектометрии с временным
разрешением измеряются на обоих
концах кабеля. Тогда знание скорости не
нужно (аналогично обнаружению места
дефекта частичных разрядов), и место
дефекта рассчитывается по:
с T x и T y в качестве распространения
сигнала, измеряемого с обоих концов
кабеля. Конечно, расчет при знании
скорости распространения еще
является актуальным, и измерения
можно проверить, когда известна также
правильная длина кабеля.
Контур испытаний был смоделирован
при помощи OrCAD PSpice и
реалистичных кабельных параметров [5].
Он позволяет смоделировать
распространение сигнала в очень
длинных кабелях и искажение сигнала
при измерительном контуре на конце
кабеля.
Моделирование проводилось с
длиной кабеля 100 км и скоростью
распространения 171,25 м/с. Обрыв был
смоделирован на расстоянии 83 км от
того кабельного конца, к которому был
присоединен измерительный контур.
Уравнение 1
Уравнение 2
Уравнение 3
▲ ▲ Рисунок 2. Смоделированный контур
Емкость
на землю
Высоковольтный
источник
переменного
тока/постоянного
тока
ДелительВН