insulation diagnosis of high voltage power cables
TRANSCRIPT
8/19/2019 Insulation Diagnosis of High Voltage Power Cables
http://slidepdf.com/reader/full/insulation-diagnosis-of-high-voltage-power-cables 1/4
2 0 0 7 I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n S o l i d D i e l e c t r i c s ,
W i n c h e s t e r ,
U K , J u l y 8 - 1 3 ,
2 0 0 7
I n s u l a t i o n
D i a g n o s i s o f High V o l t a g e
Power
C a b l e s
E .
G u l s k i l * , S .
M e i j e r ' ,
P . C i c h e c k i ' , J . J . S m i t ' P . P .
S e i t z 2 ,
F .
P e t z o l d 3 a n d F . d e
V r i e s 4
' D e l f t U n i v e r s i t y
o f T e c h n o l o g y , HV C o m p o n e n t s
a n d P o w e r S y s t e m s ,
D e l f t
2 6 2 8 C D ,
M e k e l w e g
4 ,
T h e N e t h e r l a n d s
2
S e i t z
I n s t r u m e n t s
A G ,
M e l l i n g e r s t a s s e
1 2 ,
C H - 5 4 4 3
N i e d e r r o h r d o r f
S w i t z e r l a n d
3 S e b a K M T ,
D r .
H e r b e r t
I a n n S t r .
6 , 9 6 1 4 8 B a u n a c h ,
G e r m a n y
4 N u o n
T e c n o ,
V o l t a s t r a a t
2 ,
1 8 0 0
AJ
A l k m a a r ,
T h e
N e t h e r l a n d s
*
E - m a i l :
e . g u l s k i g t u d e l f t . n l
A b s t r a c t :
I n
t h i s
c o n t r i b u t i o n b a s e d o n
f i e l d
a p p l i c a t i o n
o f
a d v a n c e d
d i a g n o s t i c s a
s y s t e m a t i c
a p p r o a c h f o r
c o n d i t i o n a s s e s s m e n t
o f
HV
p o w e r
c a b l e s
i s d i s c u s s e d .
B a s e d o n t h e a s s u m p t i o n
t h a t t h e r e i s n o t o n e d o m i n a n t
f a i l u r e
p r o c e s s
i n
HV c a b l e n e t w o r k s
i n
a d d i t i o n t o
p a r t i a l d i s c h a r g e s
d i e l e c t r i c
d i a g n o s i s
h a s a l s o b e
i n c l u d e d t o d e t e r m i n e
t h e a c t u a l c o n d i t i o n
o f s e r v i c e
a g e d e . g . X L P E , o i l - f i l l e d g a s - p r e s s u r i z e d
c a b l e
i n s u l a t i o n
s y s t e m s .
INTRODUCTION
I t i s
k n o w n , t h a t t h e i n s u l a t i o n
f a i l u r e s
i n
a c a b l e
n e t w o r k
may b e c a u s e d b y l o w e r
d i e l e c t r i c
s t r e n g t h
d u e
t o
a g i n g p r o c e s s e s
a n d
b y
i n t e r n a l
d e f e c t s
i n
t h e
i n s u l a t i o n
s y s t e m .
I t i s k n o w n
t h a t
-
t o r e d u c e t h e
f a i l u r e s
b y
t h e
a g i n g
o f t h e
i m p r e g n a t e d
i n s u l a t i o n d i a g n o s t i c
m e t h o d s c a n
b e
u s e d :
( a ) o i l
a n a l y s i s e . g .
d i s s o l v e d
g a s a n a l y s i s D G A ) ( b )
a s s e s s m e n t
o f
b u l k
p r o p e r t i e s o f
i n s u l a t i o n
e . g .
t a n 6
m e a s u r e m e n t s [ 1 ] ;
-
t o r e d u c e
t h e
f a i l u r e
b y
i n t e r n a l
d e f e c t s ,
o n - s i t e
c a b l e
d i a g n o s t i c s
c a n
b e
a p p l i e d
b a s e d
o n
q u a n t i t i e s
r e l a t e d
t o i n s u l a t i o n
d e g r a d a t i o n ,
a s
p a r t i a l
d i s c h a r g e s .
M o r e o v e r ,
t o a s s e s s t h e c o n d i t i o n o f a
c e r t a i n
c a b l e
t y p e
t a s t i n g
a n d
d i a g n o s t i c p a c k a g e s
h a v e
t o b e
d e v e l o p e d .
A f t e r
a s u r v e y o f
a l l
r e l e v a n t
i n f o r m a t i o n
a b o u t t h e
c a b l e s
i n
t h e
n e t w o r k , d i a g n o s t i c s
a r e
c a r r i e d
o u t
t o
a s s e s s t h e c o n d i t i o n
o f e a c h
c a b l e
[ 2 ] .
I n t e r p r e t a t i o n
i s
d o n e
b a s e d o n
c r i t e r i a f o r
e a c h
d i a g n o s t i c .
A l l r e s u l t s
t o g e t h e r
a r e u s e d f o r a c l a s s i f i c a t i o n
o f
t h e c a b l e i n t o a
n u m b e r o f c o n d i t i o n
c a t e g o r i e s [ 3 ]
s e e
t a b l e
1 .
T a b l e
1 :
S u p p o r t e d
e l e c t r o n i c
f i l e
t y p e s .
C o n d i t i o n D e f i n i t i o n
N o r m a l No
m a i n t e n a n c e
n e c e s s a r y
I n d e x 9
No
p r o b l e m s
D e f e c t S h o r t
t e r m : No
i m p a c t
o n n e t w o r k
i n i t i a t i o n
r e l i a b i l i t y
I n d e x 6
L o n g
t e r m : w i t h o u t
a n y
m a i n t e n a n c e
p o s s i b l e
l i f e t i m e r e d u c t i o n
D e f e c t S h o r t t e r m : c a b l e c a n s t i l l b e
o p e r a t e d
b u t
I n d e x
6
t h e
n e t w o r k
r e l i a b i l i t y
i s d e c r e a s e d
M a i n t e n a n c e i s
n e c e s s a r y
F a i l u r e C a b l e c a n
n o t
b e
o p e r a t e d
a n d
I n d e x
1
m a i n t e n a n c e
i s
n e c e s s a r y
B a s e d
o n
e c o n o m i c s
r e p a i r
o r
r e p l a c e m e n t
F i g u r e 1 :
E x a m p l e
o f HV p o w e r c a b l e s d i a g n o s i s
p r o g r a m .
A
m a i n t e n a n c e
p r o g r a m
a n d / o r g u i d e l i n e f o r f u r t h e r
o p e r a t i o n o f
t h e c a b l e
c a n b e
t h a n l i n k e d t o
e a c h
c a t e g o r y .
D e p e n d i n g
o n
t h e
c a t e g o r y ,
t h e c o n d i t i o n
a s s e s s m e n t i s
r e p e a t e d
o n c e
e v e r y
3 o r 5
y e a r s
[ 4 ]
s e e
f i g u r e
1 .
HV
INSULATION DIA GNOSTICS
N o w a d a y s
o n - s i t e
d i a g n o s t i c s
a r e
w i d e l y
a c c e p t e d
a n d
a p p l i e d
i n
t h e f i e l d
o f
c o n d i t i o n a s s e s s m e n t
o f
HV
a s s e t s . I t i s k n o w t h a t u n l i k e
v o l t a g e t e s t i n g ,
m e a s u r e m e n t s
o f
t h e
d i e l e c t r i c
may
g i v e
a n
a b s o l u t e
i n d i c a t o r f o r t h e
q u a l i t y
l e v e l o f t h e c a b l e i n s u l a t i o n .
T h e r e s u l t s
o f
t h e s e m e a s u r e m e n t s h a v e a
d i r e c t r e l a t i o n
t o t h e
a v e r a g e q u a l i t a t i v e
l e v e l o f t h e i n s u l a t i o n a t t h e
moment
o f m e a s u r e m e n t a n d
c a n
t h u s
b e
a p p l i e d
a s
a
t r e n d -
o r
f i n g e r p r i n t
m e a s u r e m e n t .
T h e
p a r t i a l
d i s c h a r g e
d i a g n o s i s
may
i n d i c a t e
w e a k
s p o t s
i n
a c a b l e c o n n e c t i o n .
I n
o r d e r t o r u n t h e
m e a s u r e m e n t
p a r t i a l
d i s c h a r g e s
a r e
i g n i t e d
i n
t h e c a b l e i n s u l a t i o n o r
j o i n t s b y
t h e
a p p l i c a t i o n
o f
a t e s t
v o l t a g e
[ 4 - 7 ] .
Du e t o
t h e
p h y s i c a l
c h a r a c t e r
o f
d i s c h a r g e o c c u r r e n c e ,
s u c h a s
t h e
PD
i n c e p t i o n
v o l t a g e
t h e
PD
p u l s e m a g n i t u d e s ,
PD
p a t t e r n s
a n d
PD
m a p p i n g s
f o r
a
u t i l i t y
i n t e r e s t e d
i n
a p p l y i n g
PD
d i a g n o s t i c s
f o r c o n d i t i o n a s s e s s m e n t
o f
i t s
p o w e r
c a b l e
n e t w o r k s ,
a n u m b e r
o f t e c h n i c a l
a n d
e c o n o m i c a l
a s p e c t s
a r e
o f
i m p o r t a n c e :
V o l t a g e
t y p e :
e q u i v a l e n c e
i n PD
i n c e p t i o n p r o c e s s e s
a m o n g
d i f f e r e n t
v o l t a g e
s t r e s s e s
f o r
s o l i d
i n s u l a t i n g
m a t e r i a l s ;
1 - 4 2 4 4 - 0 7 5 0 - 8 / 0 7 / 2 0 . 0 0
© 2 0 0 7 I E E E .
7 2 1
Authorized licensed use limited to: Technische Universiteit Delft. Downloaded on October 10, 2008 at 05:25 from IEEE Xplore. Restrictions apply.
8/19/2019 Insulation Diagnosis of High Voltage Power Cables
http://slidepdf.com/reader/full/insulation-diagnosis-of-high-voltage-power-cables 2/4
N o n - d e s t r u c t i v e n e s s : n o n - d e s t r u c t i v e n e s s
o f
v o l t a g e
s t r e s s
d u r i n g t h e
d i a g n o s i s ;
IEC 6 0 2 7 0 c o n f o r m i t y .
i n
t h e
c a s e
o f m e a s u r i n g t h e PD
q u a n t i t y a p p a r e n t c h a r g e o f
PD
p u l s e s
i n
[ p C ]
a n d
[ n C ]
t h e
PD
d e t e c t i o n
m e t h o d s a p p l i e d
h a s
t o
f u l f i l l t h e
r e c o m m e n d a t i o n
o f I E C 6 0 2 7 0 ;
S e n s i t i v i t y .
i m m u n i t y
f o r
o n - s i t e
i n t e r f e r e n c e s
a n d
t h e
l e v e l
o f
s y s t e m b a c k g r o u n d n o i s e ;
A n a l y s i s .
p o s s i b i l i t y t o
g e n e r a t e a d v a n c e d d i a g n o s t i c
i n f o r m a t i o n t o
s u p p o r t d i a g n o s t i c k n o w l e d g e r u l e s ;
E f f i c i e n c y .
i n v e s t m e n t c o s t s , m a i n t e n a n c e c o s t s ,
t r a n s p o r t a b i l i t y
a n d o p e r a t i o n
o f
t h e m e t h o d
i n
d i f f e r e n t
f i e l d
c i r c u m s t a n c e s
T h e
t a n
6 m e a s u r e m e n t i s a p p l i e d f o r t h e d e t e r m i n a t i o n
o f t h e
l o s s f a c t o r
o f t h e i n s u l a t i o n
m a t e r i a l .
T h i s f a c t o r
i n c r e a s e s
d u r i n g
t h e
a g e i n g p r o c e s s o f t h e c a b l e . T h e t a n
6 . m e a s u r e m e n t s h o u l d b e r e g a r d e d
a s
a d i a g n o s t i c
a n d / o r s u p p o r t i n g
m e a s u r e m e n t . T h e
t a n 6
v a l u e
o f a
c a b l e
i s
s t r o n g l y
i n f l u e n c e d
b y
t h e
c o m p o s i t i o n
o f t h e
c o n n e c t i o n ,
t h e
t r a c e ,
a n d
t h e d e v i a t i o n s
i n
j o i n t s
a n d
t h e a c t u a l c a b l e
t e m p e r a t u r e .
T h e
t a n 6
m e a s u r e m e n t
i s
o n l y a p p l i c a b l e
a s
t r e n d
m e a s u r e m e n t
i f
c o m p o s i t i o n
c i r c u m s t a n c e s
o f
t h e t r a c e a n d
t h e r m a l c o n d i t i o n s o f
s u c c e s s i v e m e a s u r e m e n t s
a r e
v i r t u a l l y
i d e n t i c a l . F o r HV
p a p e r
i n s u l a t e d
c a b l e s t h e t a n 6 . c a n b e
a n
i m p o r t a n t
i n d i c a t o r o f
p o s s i b l e
t h e r m a l b r e a k d o w n s
[ 9 1 0 ] .
ON SITE DIAGNOSIS OF HV POWER
CABLES
F o r a
c o m p l e t e
o n - s i t e
d i a g n o s i s o f a p o w e r c a b l e s , i t
i s
n e c e s s a r y t o e n e r g i e s
t h e
d i s c o n n e c t e d c a b l e c i r c u i t
u s i n g
e x t e r n a l
v o l t a g e
s o u r c e s
[ 1 2 ] .
I n
p a r t i c u l a r ,
t h e
d e t e c t i o n
e q u i p m e n t
e . g .
p a r t i a l d i s c h a r g e
o r d i e l e c t r i c
l o s e s c a n
b e d i r e c t l y c o n n e c t e d
t o t h e c a b l e
c o n d u c t o r s
( o r t h r o u g h
t h e
s w i t c h g e a r ) .
I n
t h i s
w a y ,
t h e
d i f f e r e n t
p h a s e s o f
t h e c a b l e c i r c u i t
c a n
b e
e n e r g i z e d
a n d
t h e t e s t
c a n
b e
p e r f o r m e d .
T h e
c a p a c i t i v e
p o w e r
P
n e e d e d
t o
s t r e s s o n - s i t e
t h e c a b l e i n s u l a t i o n
i s
d e t e r m i n e d
b y
t h e
t e s t
f r e q u e n c y f ,
t h e c a b l e
c a p a c i t a n c e
C c a b l e
a n d t h e
t e s t
v o l t a g e U t e s t .
I n
o r d e r t o
d e c r e a s e t h e
c a p a c i t i v e p o w e r
d e m a n d s f o r
e n e r g i z i n g
c a b l e s a s
c o m p a r e d
t o
5 0 H z t e s t
v o l t a g e s ,
d i f f e r e n t
e n e r g i z i n g
m e t h o d s
u s i n g s p e c i f i c
v o l t a g e s h a p e d
a n d
f r e q u e n c i e s
h a v e b e e n i n t r o d u c e d f o r
PD
d i a g n o s t i c s n o w a d a y s [ 1 ] .
F o r
t h i s
p u r p o s e ,
t o
p e r f o r m
o n - s i t e
i n
n o n - d e s t r u c t i v e
way
a d v a n c e d
d i a g n o s i s
o f
p o w e r
c a b l e
c i r c u i t s
u p
t o
2 5 0 k V
new m e t h o d
h a s
b e e n
i n t r o d u c e d
[ 1 1 ,
1 2 ] . O n e o f
t h e
m e t h o d s
u s i n g
d a m p e d
A C
v o l t a g e s
f o r d e t e c t i o n
a n d
l o c a l i z a t i o n o f
PD i n
c a b l e s i s k n o w n
a s
O s c i l l a t i n g
Wave
T e s t
S y s t e m O W T S ) ,
[ 6 7 ]
s e e
f i g u r e
2 . F o r
t h e
g e n e r a t i o n
o f
d a m p e d
A C
D A C )
v o l t a g e s ,
t h e
p o w e r
d e m a n d i s l o w d u e t o t h e
c h a r g i n g
t h e c a b l e
c a p a c i t a n c e
w i t h
a n
c o n t i n u o u s l y i n c r e a s i n g
DC
v o l t a g e ,
a f t e r w h i c h
t h e c a b l e
c a p a c i t a n c e
i s
s w i t c h e d
i n
s e r i e s
w i t h
l a r g e
i n d u c t a n c e , r e s u l t i n g
i n
a n
o s c i l l a t i n g
v o l t a g e
w a v e
w i t h
a
f r e q u e n c y c o m p a r a b l e
t o
p o w e r f r e q u e n c i e s .
Du e t o
a p p l i c a t i o n
t o
t h e
c a b l e
s e c t i o n o f
a
c o n t i n u o u s l y
i n c r e a s i n g
DC
v o l t a g e
s u p p l y , d i r e c t l y
f o l l o w e d
b y
a
s w i t c h i n g
a n d
o s c i l l a t i o n
p e r i o d
n o
s t e a d y
s t a t e DC
H V
Power
C a b l e H V D i v i d e r
an d 1 5 0k V 7 H 15 0
kV
Switch
PD
a n a l y s e r I n d u c t o r U n i t
an d 150kV
H V
1
- 7 ) ,
U n i t
Source
Computer
C o n t r o l
U n i t
i g u r e 2 : OWTS HV 1 5 0 S y s t e m f o r o n - s i t e
d i a g n o s i s o f HV p o w e r c a b l e
c i r c u i t s .
-
W e i g h t :
3 0 0 k g
-
S u p p l y
v o l t a g e :
220V
-
M a x .
l o a d a t 1 5 0 k V : 8 g F
-
O u t p u t :
DA C
v o l t a g e
1 5 0 k V ( 2 0
H z
-
5 0 0
H z )
-
T e s t
o b j e c t :
p o w e r c a b l e s : 1 0 0 m - 2 0 k m
F i g u r e
3 :
B a s i c d i a g n o s t i c
p a r a m e t e r s o f
o n - s i t e
d i a g n o s i s u s i n g D a m p e d
A C
V o l t a g e
D A C )
c o n d i t i o n s
o c c u r
[ 1 3 ] .
T h e
t e s t
f r e q u e n c y
o f
t h e
o s c i l l a t i n g
v o l t a g e
w a v e i s
a p p r o x i m a t e l y
t h e r e s o n a n t
f r e q u e n c y
o f
t h e c i r c u i t .
U s i n g
d a m p e d A C
v o l t a g e s
o n -
s i t e PD
d i a g n o s i s ( d e t e c t i o n ,
l o c a l i z a t i o n )
a n d
t h e
m e a s u r e m e n t o f
d i e l e c t r i c l o s s e s
a t v o l t a g e
A C
f r e q u e n c i e s
b e t w e e n
2 0 H z
a n d 5 0 0 H z h a v e b e c o m e
p o s s i b l e .
D u r i n g
s e v e n
y e a r s
o f
w o r l d w i d e
a p p l i c a t i o n
o f
t h i s
m e t h o d
w i d e
r a n g e
o f
e x p e r i e n c e s
h a s b e e n
d e v e l o p e d
f o r MV
p o w e r
c a b l e s .
M o r e o v e r ,
s i n c e 2 0 0 4
t h i s
m e t h o d
i s
a l s o
a p p l i c a b l e
f o r HV
p o w e r
c a b l e s
u p
t o
2 5 0 k V .
A p p l y i n g
t h i s m e t h o d
p r o v i d e s
i n
a d d i t i o n t o
PD
d i a g n o s t i c
i n f o r m a t i o n a l s o t h e d i e l e c t r i c
l o s s e s ,
s e e
f i g u r e
3 .
Du e
t o
t h e
f a c t
t h a t
b y
u s i n g
t h i s
m e t h o d :
-
t h e
f r e q u e n c y
o f
d a m p e d
A C
v o l t a g e s
i s
i n
t h e
r a n g e
o f
7 2 2
Authorized licensed use limited to: Technische Universiteit Delft. Downloaded on October 10, 2008 at 05:25 from IEEE Xplore. Restrictions apply.
8/19/2019 Insulation Diagnosis of High Voltage Power Cables
http://slidepdf.com/reader/full/insulation-diagnosis-of-high-voltage-power-cables 3/4
1
OOkV:
5 1
D Zp
5 3 5 4p 45
D S
( a )
( b )
F i g u r e 4 : E x a m p l e s o f DA C v o l t a g e s
a s
a p p l i e d
t o
a
2 2 0 k V p o w e r
c a b l e
s h o w i n g PD a c t i v i t y
i n
a
t e r m i n a t i o n :
( a )
PD
p a t t e r n s
a t d i f f e r e n t
v o l t a g e
l e v e l s , ( b )
M a p p i n g o f
PD
l o c a t i o n
i n
t h e
c a b l e u p t o
2 5 0 k V .
p o w e r
f r e q u e n c y
o f
a c c e p t a b l e
HV t e s t
s y s t e m s ,
-
a n u m b e r o f
p o w e r c y c l e s
i s
a p p l i e d
t o
t h e c a b l e
s a m p l e p r o v i d e i g n i t i o n
o f
PD
s o u r c e s
i n
s i m i l a r
w a y s
a s
c o m p a r e d
t o
o p e r a t i n g c o n d i t i o n s ,
t h e
PD
a c t i v i t y
c a n
b e
o n - s i t e
m e a s u r e d w i t h m u l t i p l e
u n d i s t u r b e d
s i n u s o i d a l
v o l t a g e
c y c l e s ,
s e e
f i g u r e
4 .
T h e
PD
a c t i v i t y s i g n a l s ,
i g n i t e d d u r i n g o n e
o r
m o r e
o s c i l l a t i n g
v o l t a g e w a v e s ,
a r e
d e t e c t e d b y
t h e
s y s t e m ,
w h i c h
c a n
p r o c e s s
t h e
s i g n a l s
f o r s e v e r a l
p u r p o s e s :
-
A
p h a s e - r e s o l v e d
PD
p a t t e r n c a n b e
r e s o l v e d
f r o m
m u l t i p l e
DA C s e q u e n c e s .
I n t h i s
w a y ,
p a t t e r n s c a n b e
o b t a i n e d
w h i c h
a r e
s i m i l a r t o
t h o s e
r e c o g n i z e d
u n d e r
5 0 ( 6 0 )
H z
c o n d i t i o n s
[ 1 2 ] .
-
S i n g l e
PD
p u l s e s
c a n
b e a n a l y z e d
f o r
o r i g i n a l
l o c a t i o n
b y u s i n g
t r a v e l i n g
w a v e
a n a l y s i s .
S t a t i s t i c a l
e v a l u a t i o n
o f
PD
s i g n a l s
o b t a i n e d a f t e r s e v e r a l
o s c i l l a t i n g
w a v e s c a n
b e
u s e d t o e v a l u a t e t h e l o c a t i o n
o f
d i s c h a r g e
s i t e s
i n
t h e
p o w e r
c a b l e .
A
PD
m a p p i n g
i s
c r e a t e d ,
w h i c h
s h o w s
t h e
d i s t r i b u t i o n
o f
t h e
d e t e c t e d
PD
i n
a
c a b l e
c i r c u i t ,
a s
a f u n c t i o n o f
t h e
I stspanning
. .
x
Uo )
F i g u r e
5 :
E x a m p l e o f PD d i a g n o s i s P D I V
>
1
x U o )
a n d
d i e l e c t r i c l o s s e s
m e a s u r e m e n t s
f r o m
0 . 3 x U o
t o
2 . 0 x U 0 .
o n a s e r v i c e a g e d
1 5 0 k V
o i l
f i l l e d p o w e r
c a b l e : 2 k m .
m a g n i t u d e o r t h e i n t e n s i t y .
T h e
d i e l e c t r i c
l o s s e s c a n b e
d e r i v e d
f r o m
t h e d e c a y
c h a r a c t e r i s t i c s
o f
t h e
o s c i l l a t i n g
v o l t a g e
w a v e .
I n
p a r t i c u l a r
c o m p a r i n g t h e v a l u e s a t
U o
a n d
2 U O
c a n
a n d
u s e d
t o e v a l u a t e
t h e o v e r - a l l i n s u l a t i o n d e g r a d a t i o n ,
s e e
f i g u r e
5 .
PRACTICAL
EX AMPL ES
P e r f o r m i n g o n - s i t e t e s t i n g / d i a g n o s i s
o f i n s t a l l e d HV
p o w e r
c a b l e
c i r c u i t
may
h a v e d i f f e r e n t
p u r p o s e s .
I n
p a r t i c u l a r
t h e f o l l o w i n g g o a l s c o u l d b e o f
i n t e r e s t :
a ) v e r i f y
t h a t
a new c i r c u i t
i n s t a l l a t i o n
o r r e p a i r e d
c i r c u i t d o e s n o t c o n t a i n
g r o s s
w o r k m a n s h i p
p r o b l e m s o r
w a s
n o t s u b j e c t t o
s e v e r e
m e c h a n i c a l
d a m a g e ;
b )
t o a s s e s t h e a c t u a l c o n d i t i o n o f a c a b l e
s y s t e m
a s a
F i g u r e
6 : PD
e v a l u a t i o n o f 5 0 k V ,
6km
l o n g s e r v i c e
a g e d p o w e r
c a b l e . F r o m t h e
PD
a n a l y s i s
p h a s e
b l u e
s h o w s
h i g h
PD
a c t i v i t y
a s
c o m p a r e d
t o
o t h e r p h a s e s
a n d
t h e
r e f e r e n c e
n o r m s .
U s i n g
PD
m a p p i n g a n a l y s i s
o f t h e
p h a s e
b l u e
t h e
PD
s o u r c e
h a s
b e e n l o c a t e d
i n
t h e
n e a r
c a b l e t e r m i n a t i o n .
7 2 3
- - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - -
1
2
- , - - -
-1
..
Authorized licensed use limited to: Technische Universiteit Delft. Downloaded on October 10, 2008 at 05:25 from IEEE Xplore. Restrictions apply.
8/19/2019 Insulation Diagnosis of High Voltage Power Cables
http://slidepdf.com/reader/full/insulation-diagnosis-of-high-voltage-power-cables 4/4
p a r t
o f
a s s e t
m a n a g e m e n t p r o g r a m e . g .
-
t o
s u p p o r t m a i n t e n a n c e
a n d
r e p l a c e m e n t
m a n a g e m e n t o r
-
a s
a m e a n s
t o
s u p p o r t t h e o p e r a t i o n a l d e c i s i o n s e . g .
a b o u t t h e
l o a d
p r o f i l e
a s
a c c e p t a b l e
f o r
a
p a r t i c u l a r
c a b l e c o n n e c t i o n
I n
f i g u r e
6
a n d
7
e x a m p l e s
o f
m e a s u r i n g
r e s u l t s
a s
o b t a i n e d
f r o m s u c h d i a g n o s t i c t e s t s a r e s h o w n .
CONCLUSIONS
B a s e d
o n t h e r e s e a r c h
r e s u l t s
a s d i s c u s s e d
i n t h i s
c o n t r i b u t i o n t h e f o l l o w i n g c a n b e
c o n c l u d e d :
-
New a n d s e r v i c e a g e d
HV
p o w e r
c a b l e s
a r e
i m p o r t a n t a s s e t s a n d
h a v e
t o
b e
t e s t e d o n - s i t e ;
-
PD a n d d i e l e c t r i c l o s s e s d i a g n o s i s
a t
Damped A C
v o l t a g e s c a n b e u s e d f o r n o n - d e s t r u c t i v e
o n - s i t e
t e s t i n g o f
new a n d s e r v i c e a g e d p o w e r
c a b l e s ;
-
B a s e d
o n
f i e l d
e x p e r i e n c e s
a n d u s i n g
d i a g n o s t i c
d a t a
( P D ,
d i e l e c t r i c
l o s s e s )
f o r
d i f f e r e n t
t y p e s
o f
i n s u l a t i o n a n d
a c c e s s o r i e s e x p e r i e n c e n o r m s c a n
b e
e s t i m a t e d ;
-
S u c h e x p e r i e n c e
n o r m s f o r PD a n d d i e l e c t r i c l o s s e s
c a n b e u s e d t o
s u p p o r t
t h e A s s e t
M a n a g e m e n t
d e c i s i o n
p r o c e s s e s o f
HV
p o w e r
c a b l e
n e t w o r k s ;
10
L i
L2
L3
0 , 1
40
50 6 0 70 75 80
Voltage [k V peak]
( a )
L1
L2
L3
0 , 1
0 , 0 1
40 50 6 0 70
Voltage [k V peak] b )
F i g u r e
7 :
E x a m p l e s
o f
d i e l e c t r i c
l o s s e s
d i a g n o s i s
o f
t w o s e r v i c e
a g e d
p o w e r
c a b l e s :
a )
d i e l e c t r i c l o s s e s
( t a n
6 )
a s
m e a s u r e d
o n a
4 0 y e a r s
o l d o i l
f i l l e d
p o w e r
c a b l e
l e n g t h
1 2 . 4
km
u s i n g d a m p e d
A C
v o l t a g e s ( 2 3
H z )
i n
f u n c t i o n o f
t h e t e s t
v o l t a g e u p
t o 1 . 5
U 0 ;
t h e
m e a s u r e d
v a l u e s
v a r y
b e t w e e n 0 . 3 5 0 0 a n d
0 . 6 2
3 5 x
1 0 - 4
a n d
6 2 x
1 0 - 4 )
b )
d i e l e c t r i c l o s s e s
( t a n
6 )
a s
m e a s u r e d
o n a
2 9
y e a r s
o l d
XLPE
p o w e r
c a b l e
l e n g t h
1 4 . 9
km
u s i n g
d a m p e d
A C
v o l t a g e s
( 3 0 H z )
i n
f u n c t i o n
o f
t h e t e s t
v o l t a g e u p
t o 1 . 3
U 0 ;
t h e
m e a s u r e d
v a l u e s
a r e l o w e r
t h a n
0 . 1 5 ( 1 5 x
1 0 - 4 )
REFERENCES
[ 1 ] CIGRE WG 2 1 . 0 5 , D i a g n o s t i c M e t h o d s
f o r
HV
P a p e r C a b l e s a n d A c c e s s o r i e s , E l e c t r a
N o .
1 7 6 ,
F e br u a r y 1 9 9 8
[ 2 ] W
H a u s c h i l d ,
W
S c h u f f i ,
R .
P l a t h ,
K .
P o l s t e r ,
T h e
T e c h n i q u e
o f A C O n - S i t e
T e s t i n g
o f HV C a b l e s b y
F r e q u e n c y - T u n e d
R e s o n a n t
T e s t
S y s t e m s ,
CIGRE
2 0 0 2 , paper 3 3 - 3 0 4 .
[ 3 ] E .
G u l s k i , B . Q u a k , E . R . S . G r o o t ,
Th
S t r e h l , E .
L e m k e , e t
a l
F u n d a m e n t a l
A s p e c t s o f
D a t a Q u a l i t y
f o r
HV
A s s e t C o n d i t i o n
A s s e s s m e n t , C i gr e
ELECTRA No
2 2 8 O c t o b e r 2 0 0 6
[ 4 ] E . G u l s k i , S .
M e i j e r ,
J . J . S m i t , F . d e F r e i s , H .
G e e n e ,
E . R . S .
G r o o t ,
M .
B o o n e , A .
B u n ,
C o n d i t i o n
a s s e s s m e n t a n d
AM
d e c i s i o n s u p p o r t
f o r
t r a n s m i s s i o n n e t w o r k
c o m p o n e n t s , P r o c e e d i n g s
4 1
CIGRE
2 0 0 6
S e s s i o n I n t e r n a t i o n a l C o u n c i l
o n
L a r g e
E l e c t r i c
S y s t e m s ,
2 7 t
A u g u s t
I S t
S e p t e m b e r ,
2 0 0 6
P a r i s ,
F r a n c e
[ 5 ] E . G u l s k i , F . J . W e s t e r ,
W
B o o n e ,
N . van S c h a i k ,
E . F . S t e e n n i s ,
E . R . S .
G r o o t ,
J .
P e l l i s , B . J .
G r o t e n h u i s ,
K n o w l e d g e
R u l e s
S u p p o r t f o r
CBM
o f
P o w e r C a b l e
C i r c u i t s ,
C i g r e P a r i s
2 0 0 2 ,
SC 1 5
paper
1 0 4
[ 6 ]
E .
G u l s k i ,
F . J .
W e s t e r ,
J . J .
S m i t ,
P . N . S e i t z a n d M
T u r n e r
A d v a n c e d
P D
d i a g n o s t i c o f
MV power
c a b l e
s y s t e m
u s i n g o s c i l l a t i n g
wave t e s t
s y s t e m ,
IEEE
E l e c t r i c a l I n s u l a t i o n
M a g a z i n e , 1 6 , 2 , 2 0 0 0 ,
p .
1 7 - 2 5
[ 7 ]
E .
G u l s k i , F . J . W e s t e r , J . J . S m i t , E . R . S .
G r o o t ,
P h .
W e s t e r ,
P . N .
S e i t z ,
T r a n s m i s s i o n Power C a b l e s
PD
D e t e c t i o n
a t
DampedAC
V o l t a g e s ,
J i c a b l e
2 0 0 3
[ 8 ]
F .
F a r n e t i ,
F .
O m b e l l o ,
E .
B e r t a n i a n d W
M o s c a ,
G e n e r a t i o n
o f
o s c i l l a t i n g
waves
f o r
a f t e r - l a y i n g
t e s t
o f
H V e x t r u d e d c a b l e
l i n k s ,
CIGRE S e s s i o n
[ 9 ]
J .
Popma
J .
P e l l i s ,
D i a g n o s t i c s
f o r
h i g h
v o l t a g e
c a b l e
s y s t e m s ,
P r o c e e d i n g s
E RA
c o n f e r e n c e o n
H i g h V o l t a g e p l a n t
l i f e e x t e n s i o n
L a b o r e l e c ,
L i n k e b e e k ,
B e l g i u m ,
2 3 - 2 4
N o v e m b e r ,
2 0 0 0
[ 1 0 ]
R .
H a r r e w i j n ,
W
D o e l a n d ,
P
v a n d e
W e e r d ,
O n -
s i t e
t a n
d e l t a measurements a s
f u n c t i o n o f
t h e
t e m p e r a t u r e
on a
1 5 0
kV
g a s p r e s s u r i s e d
c a b l e
s y s t e m , P r o c e e d i n g s
ERA
c o n f e r e n c e o n
H i g h
V o l t a g e
p l a n t
l i f e e x t e n s i o n .
L a b o r e l e c , L i n k e b e e k ,
B e l g i u m ,
2 3 - 2 4
N o v e m b e r , 2 0 0 0
[ 1 1 ]
E .
G u l s k i ,
E .
L e m k e ,
M .
G a m l i n ,
E .
G o c k e n b a c h ,
W
H a u s c h i l d ,
E .
P u l t r u m , E x p e r i e n c e s
i n
p a r t i a l
d i s c h a r g e
d e t e c t i o n
o f
d i s t r i b u t i o n
power
c a b l e
s y s t e m s .
E l e c t r a , I S S N
1 2 8 6 - 1 1 4 6 ) ,
3 4 - 4 3 .
[ 1 2 ]
F . J .
W e s t e r ,
C o n d i t i o n A s s e s s m e n t
o f
P o w e r
C a b l e s
U s i n g
PD
D i a g n o s i s
a t
Damped
A C
V o l t a g e s ,
ISBN
9 0 - 8 5 5 9 - 0 1 9 - 1 ,
P h D t h e s e s
TU
D e l f t ,
2 0 0 4
[ 1 3 ] F . H .
K r e u g e r ,
I n d u s t r i a l
H i g h
DC
V o l t a g e ,
D e l f t
U n i v e r s i t y
P r e s s ,
1 9 9 5
7 2 4
1
Authorized licensed use limited to: Technische Universiteit Delft Downloaded on October 10 2008 at 05:25 from IEEE Xplore Restrictions apply