สายเคเบิลจำหน่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลาง (MV) ซึ่งโดยทั่วไปจะมีพิกัดตั้งแต่ 6 kV ถึง 35 kV ถือเป็นแกนหลักของเครือข่ายพลังงานในเมืองและอุตสาหกรรม เนื่องจากสายเคเบิลเหล่านี้ถูกฝัง ต่อประกบ และใช้งานมานานหลายทศวรรษ ฉนวนจึงเสื่อมสภาพอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่มีการทดสอบใดที่เผยให้เห็นภาพรวมทั้งหมด: ความทนทานต่อ AC พิสูจน์ความแข็งแกร่ง การวัดการสูญเสียอิเล็กทริกเผยให้เห็นการเสื่อมสภาพจำนวนมาก และการสำรวจการคายประจุบางส่วนจะระบุตำแหน่งข้อบกพร่องที่ไม่ต่อเนื่อง วิธี "การวินิจฉัยสามเท่า" รวมทั้งสามวิธีเข้าด้วยกันเพื่อเปลี่ยนจากการตัดสินว่าผ่าน/ไม่ผ่านแบบธรรมดาไปเป็นการประเมินสภาพที่แท้จริง
หลักการวินิจฉัยสามประการ: ใช้แต่ละวิธีเพื่อสิ่งที่ดีที่สุด VLF พิสูจน์ความเป็นฉนวน, Tan Delta ตรวจวัดคุณภาพฉนวนปริมาณมาก และ Partial Discharge ระบุตำแหน่งและลักษณะของข้อบกพร่องที่แน่นอน
การทดสอบความถี่ต่ำมากใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์ที่ 0.1 Hz (ต่อ IEEE 400.2) เพื่อสร้างความเครียดให้กับฉนวนสายเคเบิลตามระยะเวลาคงค้างที่กำหนด โดยทั่วไปคือ 15 ถึง 60 นาทีที่ 2–3 U₀ เมื่อเปรียบเทียบกับการทดสอบ DC แล้ว VLF จะหลีกเลี่ยงการสะสมประจุไฟฟ้าที่เป็นอันตรายซึ่งสร้างความเสียหายให้กับฉนวน XLPE เมื่อเทียบกับ 50/60 Hz ความถี่ต่ำช่วยให้สามารถจัดการความต้องการพลังงานปฏิกิริยาและขนาดฮาร์ดแวร์ในภาคสนามได้
สิ่งที่พบ:ตรวจจับข้อบกพร่องร้ายแรง เช่น ต้นน้ำ ช่องว่าง และความเสียหายทางกลขั้นรุนแรงที่ยังไม่ลุกลามไปสู่ความล้มเหลว
การตัดสินผ่าน/ไม่ผ่าน:การผ่านช่วยยืนยันว่าสายเคเบิลสามารถทนแรงดันไฟเกินได้โดยไม่พัง ความล้มเหลวระบุสายเคเบิลที่หมดอายุการใช้งานแล้ว
มาตรฐาน:IEEE 400.2, IEC 60502 และข้อกำหนดด้านยูทิลิตี้ส่วนใหญ่กำหนดให้ VLF AC เป็นการทดสอบการเดินเครื่องและการบำรุงรักษาสำหรับสายเคเบิล MV XLPE
VLF คือการทดสอบแบบคัดกรอง การ "ผ่าน" ไม่ได้หมายความว่าสายเคเบิลไม่มีข้อบกพร่อง แต่เพียงหมายความว่าข้อบกพร่องที่มีอยู่นั้นจะไม่พังทลายลงภายใต้แรงเค้นที่ใช้
2. การวินิจฉัย Tan Delta (ปัจจัยการกระจาย)
Tan Delta - เรียกอีกอย่างว่าปัจจัยการกระจายหรือการสูญเสียอิเล็กทริก - วัดอัตราส่วนของกระแสต้านทาน (การสูญเสีย) ต่อกระแสคาปาซิทีฟในฉนวน สาย XLPE ที่แห้งและแข็งแรงมีปัจจัยการสูญเสียต่ำมาก (โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 0.1%) ความชื้นที่เพิ่มขึ้น การปนเปื้อน การแก่ชราจากความร้อน และการเติบโตของต้นไม้น้ำ ล้วนเพิ่มการสูญเสียและเปลี่ยนเส้นโค้ง เนื่องจากการวัดเป็นแบบเปรียบเทียบ ค่าของมันจึงมีแนวโน้ม: ค่าสัมบูรณ์จะแตกต่างกันไปตามสายเคเบิล แต่การเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปถือเป็นการวินิจฉัยอย่างละเอียด
อ่อนไหวต่อ:ความชื้นจำนวนมากและฉนวนเปียกเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของความล้มเหลวของสายเคเบิล MV
ยังเผยให้เห็น:การเสื่อมสภาพจากความร้อนและสารเคมีของสารประกอบ XLPE และอุปกรณ์เสริมที่ปนเปื้อน
วิธี:วัดเป็นฟังก์ชันของแรงดันไฟฟ้าทดสอบ (ทิปอัพ) เพื่อแยกฉนวนที่ดีออกจากการสูญเสียไอออไนเซชัน ตามมาตรฐาน IEEE 400.2 และ IEC 60250
การอ่าน Tan Delta เพียงครั้งเดียวถือเป็นภาพรวม เส้นแนวโน้มที่มั่นคงคือการวินิจฉัย เส้นโค้งส่วนปลายที่เพิ่มขึ้นมักจะส่งสัญญาณการเริ่มต้นของการแตกตัวเป็นไอออนเป็นเวลานานก่อนที่การทดสอบความทนทานจะล้มเหลว
3. การทดสอบการคายประจุบางส่วน (PD)
การคายประจุบางส่วนเป็นการสลายที่ไม่สมบูรณ์และแปลเป็นภาษาท้องถิ่นซึ่งไม่ได้เชื่อมฉนวนระหว่างตัวนำ หากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ตรวจสอบ PD จะกัดกร่อนฉนวนจากภายในจนกระทั่งเกิดความเสียหายโดยสิ้นเชิง การทดสอบ PD โดยทั่วไปจะดำเนินการภายใต้ VLF หรือแหล่งความถี่พลังงานโดยใช้วิธี IEC 60270 พร้อมการตรวจจับการวิเคราะห์แบบแก้ไขเฟส (PRPD) ค้นหา และกำหนดลักษณะเฉพาะของจุดอ่อนเหล่านี้ บ่อยครั้งหลายปีก่อนที่จะทำให้เกิดไฟฟ้าดับ
ประเภทข้อบกพร่อง:ช่องว่าง การหลุดร่อน ส่วนที่ยื่นออกมา อิเล็กโทรดลอย และข้อต่อหรือจุดสิ้นสุดที่ชำรุด
ความสมบูรณ์ของการวินิจฉัย:ขนาด (pC) แรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นและการสูญเสีย และรูปร่างรูปแบบ PRPD ระบุทั้งตำแหน่งและลักษณะทางกายภาพของข้อบกพร่อง
ค่า:เครื่องมือที่แม่นยำที่สุดในบรรดาเครื่องมือทั้งสามชนิดนี้ คือ ชี้ให้ทีมซ่อมไปยังรอยต่อหรือส่วนที่ต้องการการดูแลเอาใจใส่ แทนที่จะประณามวงจรทั้งหมด
PD คือ "ระบบเตือนภัยล่วงหน้า" ของการวินิจฉัยสายเคเบิล โดยจะเปลี่ยนข้อสงสัยที่คลุมเครือเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพให้กลายเป็นเป้าหมายการซ่อมแซมที่เจาะจงและดำเนินการได้
4. ตารางเปรียบเทียบการวินิจฉัยสามเท่า
ทั้งสามวิธีเป็นแบบเสริม ไม่ใช่การแข่งขัน ตารางด้านล่างนี้สรุปว่าแต่ละส่วนมีส่วนช่วยในการประเมินสภาพสายเคเบิล MV ที่สมบูรณ์ได้อย่างไร
|
วิธีทดสอบ |
เป้าหมายหลัก |
ผลลัพธ์ที่สำคัญ |
|
VLF ทนทานต่อการทดสอบ |
ตรวจสอบความเป็นฉนวนภายใต้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเกิน |
ผ่าน/ไม่ผ่านในเรื่องความซื่อสัตย์; คัดกรองข้อบกพร่องร้ายแรงและสายเคเบิลที่หมดอายุการใช้งาน |
|
ตันเดลต้า (ปัจจัยการกระจาย) |
วัดปริมาณคุณภาพฉนวนเทกองและการเสื่อมสภาพ |
ดัชนีสภาพตามแนวโน้ม ส่งผลต่อความชื้น ต้นไม้ที่มีน้ำ และการแก่ชราจากความร้อน |
|
การปลดปล่อยบางส่วน (PD) |
ตรวจจับและแก้ไขข้อบกพร่องของฉนวนแบบแยกส่วน |
ระบุตำแหน่งข้อบกพร่อง ประเภท และความรุนแรงของการซ่อมแซมที่เป็นเป้าหมาย |
ขั้นตอนการทำงานแบบรวม: เรียกใช้ VLF ก่อนเพื่อยืนยันความแข็งแกร่ง Tan Delta เพื่อให้คะแนนสภาพฉนวนโดยรวม จากนั้น PD เพื่อค้นหาและระบุลักษณะข้อบกพร่องที่เหลืออยู่ พวกเขาร่วมกันส่งมอบคำตัดสินที่สมบูรณ์และไม่ทำลายเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของสายเคเบิล MV