Insulation Diagnosis of High Voltage Power Cables

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8/19/2019 Insulation Diagnosis of High Voltage Power Cables

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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

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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

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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  

..

 

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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

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