Pomiary rezystancji izolacji linii elektroenergetycznych to dziewiczy obszar działań. Standardem jest pomiar parametrów podłużnych: impedancji zgodnej i zerowej, impedancji własnych i wzajemnych, pętli ziemiooporowych. Natomiast nie mierzy się RISO. Co więcej, nie istnieją żadne normy bądź wytyczne określające minimalne wartości rezystancji izolacji, napięcia probierczego czy czasu pomiaru. Firma SONEL S.A. uznała niniejszy temat za warty zbadania. Oto rezultaty.
Co badaliśmy?
Dzięki uprzejmości spółki TAURON Dystrybucja S.A., mieliśmy okazję zbadać linię elektroenergetyczną o napięciu znamionowym 400 kV. Przebiega między miejscowościami Jasieniec i Grudziądz (Polska) na dystansie 73,6 km. Liczy 195 słupów kratowych typu E33U, E33spec oraz EA33, wspartych na fundamentach prefabrykowanych, monolitycznych i palowych.
Jak mierzyliśmy?
Badana linia była nieuziemiona i pozbawiona zasilania. Do niej, za pośrednictwem sięgającego ziemi odejścia, podłączony został analizator jakości izolacji MIC-15k1. Napięcie probiercze wynosiło 15 kV. Z uwagi na zachowanie standardów bezpieczeństwa, sterowanie przyrządem, monitorowanie pomiaru i jego zakończenie odbywało się zdalnie – z telefonu komórkowego poprzez aplikację mobilną Sonel MIC Mobile 2.0.
| Faza | Zmierzone RISO | Prąd upływu IL | Pojemność C |
| MΩ | µA | µF | |
| L1 | 234 | 65,1 | 1,47 |
| L2 | 220 | 69,4 | 1,45 |
| L3 | 240 | 63,7 | 1,46 |
Teoria kontra praktyka
Korzystając z wiedzy teoretycznej, wyliczono spodziewaną wartość rezystancji izolacji pojedynczej linii fazowej. Jako model linii przyjęto nieskończenie długi przewód, zawieszony nad nieskończoną płaszczyzną na wysokości d = 10 m. Założono, że ma on promień r=26,1 mm, a rezystywność otaczającego go powietrza wynosi ρ = 71,4 TΩm. Nie uwzględniono występowania podpór (słupów) sąsiednich przewodów fazowych oraz przewodu odgromowego. Nie wzięto pod uwagę także zwisu przewodu oraz nierówności terenu. Jednostkowa rezystancja jednego metra tego układu wynosi Rm = 7,6 TΩ. Wyliczając równoległe połączenie całej długości linii (dzieląc tę wartość przez długość linii), otrzymuje się rezystancję wypadkową: Rs = 1,02 GΩ.
Jednostkowa rezystancja Rm układu wynosi 7,6 TΩ. Mnożąc tę wartość przez długość linii, otrzymuje się rezystancję wypadkową: Rs = 1,02 GΩ.
Badany przewód fazowy jest zamocowany do 268 izolatorów. Przyjęto, że rezystancja pojedynczego izolatora wynosi 1 TΩ. Przekłada się to na wypadkową rezystancję układu izolatorów Ri = 3,7 GΩ.
Parametry Rs i Ri można zamodelować jako dwa rezystory połączone równolegle. Ich wypadkowa rezystancja – a więc teoretyczna rezystancja izolacji linii RISO – wynosi 805 MΩ.
Teorię skonfrontowano z pomiarami na fazach L1, L2 i L3 rozpatrywanej linii. Wyniki przedstawiono w tabeli na poprzedniej stronie.
Przy okazji zweryfikowano jedną ciekawą rzecz. Linia napowietrzna to swoista antena, bardzo długa i krzyżująca się z innymi liniami. Nie było wiadomo, jakie wartości napięcia i prądu mogą się w niej indukować po odziemieniu. Dzięki analizatorowi MIC-15k1 ustalono, że jest to napięcie przemienne w granicach 20…260 V, generujące prądy zakłócające. Nie stanowiło to przeszkody w pomiarach RISO. MIC-15k1 może pracować przy wartościach prądów ≥10 mA.
Interpretacja
Wartość teoretyczna RISO wyniosła 805 MΩ, a wartość zmierzona – poniżej 250 MΩ. Różnica 550 MΩ może wynikać z uproszczeń w założeniach części teoretycznej.
1. Do obliczeń przyjęto silnie uproszczony model linii napowietrznej. Nie uwzględnia on wielu zmiennych, takich jak:
- zmiany w wysokości zawieszenia i odstępu przewodów od ziemi,
- wpływ konstrukcji nośnej słupa kratowego,
- wpływ pozostałych przewodów znajdujących się na słupie,
- odległość od innych linii napowietrznych, krzyżujących się z tą rozpatrywaną.
2. Przyjęta rezystancja izolatorów jest wartością orientacyjną i nie uwzględnia wpływu zabrudzeń na ich powierzchni.
3. Przyjęto przybliżoną wartość przewodności powietrza wokół przewodów linii. Rzeczywista przewodność zależy od:
- promieniowania kosmicznego
- emisji związków promieniotwórczych do atmosfery (w tym radonu),
- zanieczyszczenia powietrza,
- warunków atmosferycznych wpływające na jonizację atmosfery – jak temperatura i wilgotność – oraz zawartości aerozoli na całej długości badanego obiektu. W celu uzyskania dokładniejszej analizy teoretycznej, należałoby dokładnie zmapować rozpatrywaną linię i stworzyć jej model numeryczny.
Wyzwania na przyszłość
Jak wspomniano na wstępie, obszar badań rezystancji izolacji napowietrznych linii elektroenergetycznych nie jest objęty żadnymi normatywami. Nie określa się minimalnej wartości RISO. Nie definiuje napięć pomiarowych. Nie ma danych na temat zalecanego czasu pomiaru. Nie istnieją wytyczne dotyczące warunków brzegowych badań (temperatura, wilgotność itd.). Do jakich wartości zatem dążyć? Jak je ustalić? Jak wyliczyć? W jaki sposób mierzyć RISO całej linii? Próbom izolacji poddaje się jedynie izolatory, ale dzieje się to jedynie na etapie ich produkcji. Czy to wystarczy w każdym przypadku?
Jeśli mieli Państwo styczność z pomiarami RISO linii napowietrznych średnich i wysokich napięć – prosimy o kontakt. Chętnie porównamy doświadczenia.
SONEL S.A.
„Projekt jest współfinansowany przez Unię Europejską ze środków EFRR na lata 2014 – 2020 w ramach Działania 1.2, Schemat 1.2 A ,Projekt pt. ,,Prace B+R nad opracowaniem innowacyjnych narzędzi do lokalizowania i przewidywania uszkodzeń w sieciach energetycznych”. Nr umowy o dofinasowanie RPDS.01.02.01-02-0011/17.”
Recommended for you
