TILSTANDSKONTROLL AV KRAFTNETT HÅNDBOK MASSEKABELANLEGG PUBLIKASJONSNR.:

Transkript

1 TILSTANDSKONTROLL AV KRAFTNETT HÅNDBOK MASSEKABELANLEGG PUBLIKASJONSNR.:

2 Energi Norge AS EnergiAkademiet Besøksadresse: Middelthuns gate 27 Postadresse: Postboks 7184 Majorstuen, 0307 OSLO Telefon: Telefaks: Epost: Internett: Publ.nr: ISBN-nr: Energi Norge AS Etter lov om opphavsrett til åndsverk av 12. mai 1961 er det forbudt å mangfoldiggjøre innholdet i denne publikasjonen, helt eller delvis, uten tillatelse av Energi Norge AS. Forbudet gjelder enhver form for mangfoldiggjøring ved trykking, kopiering, stensilering, båndspill, elektronisk o.l.

3 Innledning Innledning Tilstandskontroll av kraftnett - Håndbok for massekabelanlegg er utarbeidet i Energi Norges fellesfinansierte prosjekt Tilstandskontroll og restlevetid for nettkomponenter av en arbeidsgruppe bestående av følgende representanter: Ole Johan Hatlen, BKK Nett Øistein Skoglund, Eidsiva Nett Arve Ryen og Øystein Tvedt, Nexans Norway Dagfinn Røed, Draka Norsk Kabel Hallvard Faremo, SINTEF Energi Johan Skjølberg, Jørn Heggset, SINTEF Energi (sekretærer) Håndbok omhandler følgende enheter: Kabel Skjøt Overgangsskjøt PEX-masse Endeavslutning Hver av de nevnte enhetene er beskrevet i separate kapitler, og hvert kapittel er delt inn i følgende delkapitler: Komponentbeskrivelse Kapitlet beskriver den aktuelle enhetens oppbygging, virkemåte og primære funksjoner. Beskrivelsen vinkles ut fra et vedlikeholdsperspektiv, dvs en beskrivelse av karakteristiske trekk ved enheten som medfører et vedlikeholdsbehov, f.eks. tekniske løsninger og materialvalg. Det er ikke mulig å beskrive alle tekniske løsninger i detalj. Beskrivelsen er derfor basert på de kabelanleggene som er mest vanlig i Norge. Skadetyper Kapitlet beskriver de skadene som typisk oppstår på enheten. Hver skadetype beskrives i egne tabeller som inneholder mulige årsaker, mulige konsekvenser og aktuelle tilstandskontrollmetoder. Med skade menes i denne sammenhengen en fysisk tilstand ved en enhet 1) som oppfattes som negativ i forhold til ønsket og/eller forventet fysisk tilstand. En skade kan ha oppstått som et resultat av en plutselig påkjenning, eller som et resultat av en påkjenning (sviktmekanisme 2) ) som har pågått over lengre tid. Når en skade er så alvorlig at enheten ikke lengre oppfyller en krevd funksjon 3), har enheten en feil 4). 1) Enhet enhver del, komponent, innretning, delsystem, funksjonell enhet, utstyr eller system som kan bli individuelt vurdert. 2) Sviktmekanisme fysisk, kjemisk eller andre prosesser som fører eller har ført til svikt. 3) Krevd funksjon funksjon eller en kombinasjon av funksjoner til en enhet som vurderes som nødvendig for å yte en gitt tjeneste. 4) Feil en tilstand for en enhet karakterisert ved en manglende evne til å utføre en krevd funksjon, bortsett fra manglende evne på grunn av forebyggende vedlikehold eller andre planlagte handlinger, eller på grunn av manglende eksterne ressurser. Mai 2011 Side 3 av 37

4

5 Innledning De skadetypene som er mest aktuelle for et massekabelanlegg er: partielle utladninger termisk aldring eksterne/mekaniske/tredjeparts skader korrosjon av blykappe varmgang fuktinntrengning uttørking lysbue, evt overslag/gjennomslag ved kontaktsvikt/utglidning/ringkontakt Tilstandskontrollmetoder Kapitlet beskriver de viktigste tilstandskontrollmetodene (både inspeksjoner og direkte målinger) som kan benyttes for overvåking og diagnostisering av enhetens tilstand. Kapitlet inneholder også kriterier for karaktersetting av skader som kan observeres med de enkelte tilstandskontrollmetodene. De metodene som er mest aktuelle for et massekabelanlegg er: visuell inspeksjon måling av partielle utladninger spenningsprøve kappetest isolasjonsmåling (megging) Tilstandskontrollprogram Kapitlet inneholder et veiledende tilstandskontrollprogram for massekabelanlegg. Det presiseres at de tidsintervallene som gjengis i tilknytning til tilstandskontrollprogrammene er gruppens anbefalinger, og at det i gitte tilfeller kan være gode grunner for enten å øke eller redusere intervallene. Dette er en beslutning som må tas av det enkelte nettselskap, men vi mener de anbefalte intervallene bør være en god rettesnor. Vedlegg Flytdiagram med tolkningskriterier inneholder et flytdiagram som skal være en hjelp til å stille diagnose for tilstanden til den aktuelle enheten ved at et sett med regler (tolkningskriterier) anvendes på måleresultatene. Diagnosen leder fram til de tiltak som bør iverksettes ved avvikende verdier. Generelle kommentarer til håndboka Håndboka omfatter hovedsaklig mellomspenningskabler, dvs. kabler med systemspenning < 22 kv. En del av beskrivelsene vil imidlertid gjelde uavhengig av spenningsnivå. For en mer systematisert oversikt over kabeltyper og tilhørende utstyr, samt en mer inngående beskrivelse av hvilke problemer som er observert for de ulike komponentene henvises til litteraturreferanse [2]. De tilstandskontrollmetodene som beskrives i denne håndboka bør ikke anvendes ukritisk på alle kabler. Det er svært viktig at man skaffer seg en oversikt over kabelmassen til selskapet før man avgjør hvilke kabler det skal gjennomføres tilstandskontroll på og hvilke metoder som skal anvendes. Fastlegging av tilstandskontrollprogram bør skje etter en helhetlig risikovurdering. Mai 2011 Side 4 av 37

6

7 Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse 1 MASSEKABELANLEGG KABEL Komponentbeskrivelse Skadetyper Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon Måling av partielle utladninger (PD) Spenningsprøve Måling av tilstand på papiret og fuktighet i massen Kappetest SKJØT Komponentbeskrivelse Skadetyper Tilstandskontrollmetoder Måling av partielle utladninger (PD) Spenningsprøve Isolasjonsmåling OVERGANGSSKJØT Komponentbeskrivelse Skadetyper Tilstandskontrollmetoder Måling av partielle utladninger (PD) Spenningsprøve (og evt. isolasjonsmåling) Isolasjonsmåling ENDEAVSLUTNING Komponentbeskrivelse Skadetyper Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon Akustisk måling av partielle (indre) utladninger Deteksjon av utvending glimming ved hjelp av mikrofon Termografering [6] TILSTANDSKONTROLLPROGRAM LITTERATURREFERANSER VEDLEGG: Flytdiagram med tolkningskriterier Mai 2011 Side 5 av 37

8

9 Massekabel 1 MASSEKABELANLEGG Den primære funksjonen til et massekabelanlegg er å overføre driftsstrøm og dimensjonerende kortslutningsstrømmer uten overoppheting eller for høye tap holde driftsspenning og dimensjonerende overspenninger uten at kabelisolasjonen bryter sammen (gjennomslag) Et massekabelanlegg består av følgende komponenter: kabel skjøt (inkludert skjøtehylse) overgangsskjøt endeavslutning (inkludert kabelsko) Mai 2011 Side 7 av 37

10 Kabel 2 KABEL 2.1 Komponentbeskrivelse Den primære funksjonen til en kabel er å overføre driftsstrøm og dimensjonerende kortslutningsstrømmer uten overoppheting eller for høye tap holde driftsspenning og dimensjonerende overspenninger uten at kabelisolasjonen bryter sammen (gjennomslag) Massekabelen har vært i bruk i mer enn 100 år, og isolasjonen består av papirisolasjon impregnert med en seigtflytende olje ( masse ). I Norge benyttes seigtflytende masse ( dryppfri, f.eks. i DKBA, DKBP, DKXE) eller en mer lettflytende masse ( ikkedryppfri, f.eks. NKBA og HKBA). D-kablene er forseglede system i den forstand at det ikke etterfylles masse, mens det i N-kablene gjerne står et visst oljevolum i endemuffene som bør etterfylles. Massekablene kan være utformet som en beltekabel der en del av isolasjonen er påført over de snodde fasene, som felles isolasjon for disse med en felles jordskjerm. Alternativt etter Höchstädter-prinsippet, der hver fase er fullt ut isolert med egen jordskjerm. Höchstädterprinsippet brukes i praksis for alle kabler med spenning over 12 kv. Figur 2.1 Beltekabel, med noe isolasjon felles for fasene (belteisolasjon), og felles jordskjerm. Figur 2.2 Massekabel med separat isolasjon og jordskjerm, Höchstädterkabel. Mai 2011 Side 8 av 37

11 Kabel Rundt fasene og eventuelt belteisolasjon er det ekstrudert en blykappe for tetting mot vanninntrengning og lekkasjer. I tillegg kommer gjerne en armering, f.eks. i form av et stålbånd innenfor den ytre beskyttelsen. For eldre kabler er det vanlig med et ytre korrosjonsvern av jute/asfalt (NKBA, HKBA, DKBA, HKRA etc.). I perioden ble alternativt PVC-kappe benyttet (f.eks. DKBP), og PE-kappe fra 1975 og framover (f.eks. DKXE). 2.2 Skadetyper På en massekabel vil i hovedsak følgende skadetyper kunne oppstå: korrosjon av armering og blykappe partielle utladninger (ved tørt papir) eksterne/mekaniske/tredjepartsskader termisk aldring Disse skadetypene er nærmere beskrevet i Tabell 2.1 Tabell 2.4. Figur 2.3 Massekabel med aldret blykappe. Mai 2011 Side 9 av 37

12 Kabel Figur 2.4 Partielle utladninger som har ødelagt mange lag av papirisolasjonen. Tabell 2.1 Kabel Korrosjon av armering og blykappe. Årsaker Fukt + korrosivt miljø Vagabonderende strømmer Mulige konsekvenser (skadeforløp) Brudd i armering Sprekker eller hull i blykappe Fuktinntrengning Gjennomslag Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon (etter oppgraving) Påvisning Synlige tegn til sprekker eller hull TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting Visuell 1 Ingen synlige tegn til skade inspeksjon 2 Korrodert armering 3 Eksponert bly pga korrodert armering Bøying (provisorisk opphenging) 4 Hull i blykappe Ekstrem bøying eller deformert kabel (uaktsom håndtering) Sprekker i plast- og blykappe 5 Gjennomslag Mai 2011 Side 10 av 37

13 Kabel Tabell 2.2 Kabel Partielle utladninger. Årsaker Uttørking av papir Ekstern skade / bøying / håndtering av kabel Mulige konsekvenser Gjennomslag Tilstandskontrollmetoder PD-måling Påvisning Forhøyet PD-aktivitet TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1-2 Jevnt fordelt og lavt PD-nivå 3 Forhøyet PD-nivå på deler av kabelen 4 Store utladninger på deler av kabelen 5 Havari under testen Tabell 2.3 Kabel Mekaniske/eksterne/tredjepartsskader. Årsaker Graving Dårlig fyllmasse Håndtering (flytting, osv.) Andre mekaniske skader (pæling, telehiv, osv.) Mulige konsekvenser Akselerert aldring Brudd Jord-/kortslutning Kritiske partielle utladninger Fuktinntrengning Varmegjennomslag Tilstandskontrollmetoder Visuell påvisning Spenningsprøve PD-måling Påvisning Synlige tegn på skade Forhøyet PD-aktivitet Ikke bestått spenningsprøve/ TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting Visuell 1 Ingen synlige tegn til skade inspeksjon 2 Korrodert armering 3 Eksponert bly pga korrodert armering Bøying (provisorisk opphenging) 4 Hull i blykappe Ekstrem bøying eller deformert kabel (uaktsom håndtering) Sprekker i plast- og blykappe 5 Gjennomslag Spenningsprøve 1-3 Kabelen består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven PD-måling 1-2 Jevnt fordelt og lavt PD-nivå 3 Forhøyet PD-nivå på deler av kabelen 4 Store utladninger på deler av kabelen 5 Havari under testen Mai 2011 Side 11 av 37

14 Kabel Tabell 2.4 Kabel Termisk aldring. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Høy last over lengre tid Forlegning med dårlig termisk ledningsevne (f.eks. pga nærføringer av kabler eller fjernvarme) Gjennomslag Måling av tilstand på papiret og fuktighet i massen (destruk-tive tester) PD-måling (ved mistanke om uttørking) Observert/målt aldret papir og masse Forhøyet PD-aktivitet TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting Måling av tilstand 1-3 Spraker/skummer ikke på papiret 4 Tydelig spraking/skumming og fuktighet i massen 5 Gjennomslag (pga fuktighet) PD-måling 1-2 Jevnt fordelt og lavt PD-nivå 3 Forhøyet PD-nivå på deler av kabelen 4 Store utladninger på deler av kabelen 5 Havari under testen 2.3 Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon Visuell inspeksjon av en kabel skal primært avdekke synlige skader i armering/blykappe/plastkappe (sår, skader eller sprekker) eller innfesting av kabelen. Avhengig av type og konstruksjon skal følgende punkter kontrolleres: skader eller sprekker i armering/blykappe/plastkappe innfesting/strekkavlastning Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 2.5. Tabell 2.5 Kabel Visuell inspeksjon. Karakter Kriterier for karaktersetting 1 Ingen synlige tegn til skade 2 Korrodert armering Eksponert bly pga korrodert armering 3 Bøying (provisorisk opphenging) Hull i blykappe 4 Ekstrem bøying eller deformert kabel (uaktsom håndtering) Sprekker i plast- og blykappe 5 Gjennomslag Mai 2011 Side 12 av 37

15 Kabel Måling av partielle utladninger (PD) I massekabler vil det finnes partielle utladninger i deler av isolasjonen uten at dette i utgangspunktet er alvorlig for kabelens levetid. Dersom størrelsene på utladningene blir for store, vil til slutt også partielle utladninger kunne føre til havari av en massekabel. I en massekabel oppstår de partielle utladningene ved at det har dannet seg hulrom mellom papirlagene; det kan være fra produksjonen, fra mekanisk håndtering, ved aldring eller uttørking av papirisolasjonen. OWTS (Oscillating Wave Test System) kan brukes til å detektere og lokalisere disse partielle elektriske utladningene i massekabler, massekabelskjøter og overgangsskjøter fra PEX- til massekabel. Siden metoden også er i stand til å lokalisere utladningsstedet, kan en lokal reparasjon settes inn på det svake stedet dersom utladningenes utbredelse i kabelens lengde er begrenset (f.eks. til en dårlig skjøt). Det er imidlertid et problem at lite er publisert mht når partielle utladninger blir farlige for en massekabels levetid; er 500 pc eller pc alvorlig? Her har man ikke faste utladningsstørrelser som nevnes i normene å gå etter. Dersom et visst nivå på de partielle elektriske utladningene er registrert, må man vurdere dette fra gang til gang både mht størrelse og lokalisering. På sikt vil det kunne etableres databaser som kan gjøre tolkningen lettere. Metoden består i å måle utladningsnivået til kabelen under påtrykk av høyspenning. Figur 2.5 Oscillating Wave Test System (OWTS), utstyr for måling av partielle utladninger i felt. Tabell 2.6 Kabel Måling av partielle utladninger. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-2 Jevnt fordelt og lavt PD-nivå 3 Forhøyet PD-nivå på deler av kabelen 4 Store utladninger på deler av kabelen 5 Havari under testen Mai 2011 Side 13 av 37

16 Kabel Spenningsprøve Spenningsprøve (DC eller AC) består i å påtrykke kabelen en overspenning i en viss tid. DC spenningsprøve gjennomføres i hht Norsk norm NEN Typiske verdier er 3 U 0 i 60 minutter når man tester med 0,1 Hz (i henhold til tysk norm DIN VDE ). Vær oppmerksom på at spenningstransformator må frakobles før DC eller 0,1 Hz spenningsprøve, da det ellers vil framstå som jordslutning. Bestått spenningsprøve vil sannsynligvis bety at kabelen er i god stand og vil ha fortsatt lang levetid. Merk at spenningsprøven i seg selv innebærer en påkjenning på kabelen. En fordel med denne prøven er at man kan få et kontrollert gjennomslag framfor å få en ikke-planlagt utkobling på et senere tidspunkt. Spenningsprøven kan med fordel kombineres med måling av partielle utladninger (PD) hvis utstyr for dette er tilgjengelig. Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 2.7. Tabell 2.7 Kabel Spenningsprøve. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Kabelen består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Måling av tilstand på papiret og fuktighet i massen Dette gjøres for å avsløre fuktighet i papiret. Flammeprøve går ut på å tenne på kabelpapiret. Ved bruk av flammeprøve vil det sprake, og ved dypping av papir i varm olje vil det skumme (hvis fuktighet). Denne testen utføres etter en feil og før skjøting. 1. Flammeprøve 2. Dypping av papir i varm olje (120 grader) Tabell 2.8 Kabel Måling av tilstand på papiret og fuktighet i massen. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Spraker/skummer ikke 4 Tydelig spraking/skumming 5 Gjennomslag (pga fuktighet) Kappetest Det vises til REN blad nr versjon v1-8/2006: HS distribusjonsnett - Kabel - Kappemåling og lokalisering av kappefeil og SINTEF Energiforskning Info-blad 9.49: Kappeprøving av 12 og 24 kv polymer jordkabel for beskrivelse av aktuelle målemetoder. Denne metoden kan brukes til å avdekke kappefeil i massekabel med isolerende ytterkappe (f.eks.dkxe) og til lokalisering av kabelhavari. Det er lite erfaring med denne metoden for massekabel, og for tilstandskriterier henvises det til PEX-håndbok. Mai 2011 Side 14 av 37

17 Skjøt 3 SKJØT 3.1 Komponentbeskrivelse Den primære funksjonen til en skjøt er å overføre driftsstrøm og dimensjonerende kortslutningsstrømmer uten overoppheting eller for høye tap holde driftsspenning og dimensjonerende overspenninger uten at isolasjonen bryter sammen (gjennomslag) Generelt bør en kabelskjøt ha de samme elektriske, termiske og mekaniske egenskaper som kabelen selv. Dette innebærer i prinsipp at en kabel med skjøt skal kunne prøves under de samme betingelser som en kabel uten skjøt. De finnes 2 ulike typer skjøter: viklet papirskjøt krympeskjøt Figur 3.1 Viklet papirskjøt. Mai 2011 Side 15 av 37

18 Skjøt Figur 3.2 Krympeskjøt. Mai 2011 Side 16 av 37

19 Skjøt 3.2 Skadetyper På en skjøt vil i hovedsak følgende skadetyper kunne oppstå: varmgang i skjøtehylse mekanisk skade i kabelskrittet drenering, uttørking eller lekkasje av olje partielle utladninger fuktinntrengning Disse skadetypene er nærmere beskrevet i Tabell Tabell 3.5. Tabell 3.1 Skjøt Varmgang i skjøtehylse. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Aldring Feilmontasje Mekanisk strekk av kabelen Skadet isolasjon Gjennomslag Ingen relevante metoder Tabell 3.2 Skjøt Mekanisk skade i kabelskrittet. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning For kraftig bøying av de enkelte fasene Overstrekt papir PD-måling Spenningsprøve Isolasjonsmåling (megging) Høyt PD-nivå - Gjennomslag under spenningsprøve TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Mai 2011 Side 17 av 37

20 Skjøt Tabell 3.3 Skjøt Drenering, uttørking eller lekkasje av olje. Årsaker Siging Feilmontasje Mulige konsekvenser Partielle utladninger Gjennomslag (5) Tilstandskontrollmetoder PD-måling Spenningsprøve Isolasjonsmåling Påvisning Høyt PD-nivå Gjennomslag under spenningsprøve TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Tabell 3.4 Skjøt Partielle utladninger. Årsaker Aldring Manglende olje/masse Mekanisk påkjenning (graving, løfting, bevegelse, termomekanisk) Feilmontasje Konstruksjonsfeil (spesielt krympeskjøt 12 kv) Kontaktbrudd Mulige konsekvenser Gjennomslag Tilstandskontrollmetoder PD-måling Påvisning Høyt PD-nivå TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Mai 2011 Side 18 av 37

21 Skjøt Tabell 3.5 Skjøt Fuktinntrengning. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Aldring Mekanisk påkjenning (graving, løfting, bevegelse, termomekanisk) Feilmontasje Korrosjon av blykappe (ved skjøten) Forhøyet PD-nivå Redusert isolasjonsmotstand Gjennomslag PD-måling Spenningsprøve Isolasjonsmåling Høyt PD-nivå Redusert isolasjonsmotstand Gjennomslag under spenningsprøve TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Mai 2011 Side 19 av 37

22 Skjøt 3.3 Tilstandskontrollmetoder Måling av partielle utladninger (PD) Dette er samme metode som benyttes for deteksjon av PD i kabler. Hvis man ikke vet hvor skjøtene befinner seg, er det ikke mulig å skille mellom utladninger i skjøt og kabel. Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 3.6. Tabell 3.6 Skjøt Måling av partielle utladninger. Karakter Kriterier for karaktersetting 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve Spenningsprøve (DC eller AC) består i å påtrykke kabelen en overspenning i en viss tid. DC spenningsprøve gjennomføres i hht Norsk norm NEN Typiske verdier er 3 U 0 i 60 minutter når man tester med 0,1 Hz (i henhold til tysk norm DIN VDE ). Vær oppmerksom på at spenningstransformator må frakobles før DC eller 0,1 Hz spenningsprøve, da det ellers vil framstå som jordslutning. Bestått spenningsprøve vil sannsynligvis bety at skjøten er i god stand og vil ha fortsatt lang levetid. Merk at spenningsprøven i seg selv innebærer en påkjenning på skjøten. En fordel med denne prøven er at man kan få et kontrollert gjennomslag framfor å få en ikke-planlagt utkobling på et senere tidspunkt. Spenningsprøven kan med fordel kombineres med måling av partielle utladninger (PD) hvis utstyr for dette er tilgjengelig. Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 2.7. Tabell 3.7 Skjøt Spenningsprøve. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Mai 2011 Side 20 av 37

23 Skjøt Isolasjonsmåling Ved isolasjonsmåling vil man måle isolasjonsmotstanden til hele kabelisolasjonen, og en kan i prinsippet ikke skille mellom kabel- og skjøtisolasjon. Man kan tåle noe lavere isolasjonsmotstand hvis verdien er jevnt fordelt og stabil. Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 3.8, jf. [11]. Tabell 3.8 Skjøt Isolasjonsmåling. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Mai 2011 Side 21 av 37

24 Overgangsskjøt 4 OVERGANGSSKJØT 4.1 Komponentbeskrivelse Overgangsskjøter brukes for å skjøte sammen PEX- og massekabler. Ved skjøting av massekabel til en PEX-kabel må en, foruten å forhindre at oljen/massen lekker ut, også forsikre seg om at oljen/massen ikke trenger inn i PEX-kabelen. Massen kan bryte ned halvleder-materialet og ødelegge PEX-isolasjonen. Det finnes i dag to typer overgangsskjøter: Våt skjøt der oljesperren ligger på PEX-kabelenden. Deretter utføres skjøten som mellom to massekabler. Tørr skjøt der oljesperren ligger på massekabelenden. Deretter utføres skjøten som mellom to PEX-kabler. Figur 4.1 Våt skjøt. 4.2 Skadetyper På en overgangsskjøt vil i hovedsak følgende skadetyper kunne oppstå: mekanisk skade i kabelskrittet på massekabelsiden (spesielt i tørr skjøt) partielle utladninger varmgang i skjøtehylse drenering, uttørking eller lekkasje av olje fuktinntrengning Disse skadetypene er nærmere beskrevet i Tabell Tabell 4.5. Figur 4.2 Et typisk problem med overgangsskjøter har vært at papiret i massekabelen skades ved montasje av skjøten. Slike skader vil redusere forventet levetid. Mai 2011 Side 22 av 37

25 Overgangsskjøt Tabell 4.1 Overgangsskjøt Mekanisk skade i kabelskrittet på massekabelsiden. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning For kraftig bøying av de enkelte fasene Overstrekt papir PD-måling Spenningsprøve Isolasjonsmåling (maks 5 kv i 1 minutt pga PEX-kabelen) Høyt PD-nivå - Gjennomslag under spenningsprøve TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Tabell 4.2 Overgangsskjøt Partielle utladninger. Årsaker Aldring Manglende olje/masse Mekanisk påkjenning på massekabelsiden (graving, løfting, bevegelse, termomekanisk) Feilmontasje (knivkutt, dårlig halvledende lakk, etc.) Konstruksjonsfeil av skjøt på massekabelsiden (spesielt krympeskjøt 12 kv) Fukt Mulige konsekvenser Gjennomslag Tilstandskontrollmetoder PD-måling Påvisning Høyt PD-nivå TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Mai 2011 Side 23 av 37

26 Overgangsskjøt Tabell 4.3 Overgangsskjøt Varmgang i skjøtehylse. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Aldring Feilmontasje Mekanisk strekk av kabelen Skadet isolasjon Gjennomslag Ingen relevante metoder Tabell 4.4 Overgangsskjøt Drenering, uttørking eller lekkasje av olje. Årsaker Siging Feilmontasje Mulige konsekvenser Partielle utladninger Gjennomslag (5) Tilstandskontrollmetoder PD-måling Spenningsprøve Isolasjonsmåling (maks 5 kv i 1 minutt pga PEX-kabelen) Påvisning Høyt PD-nivå Gjennomslag under spenningsprøve TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Mai 2011 Side 24 av 37

27 Overgangsskjøt Tabell 4.5 Overgangsskjøt Fuktinntrengning. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Aldring Mekanisk påkjenning (graving, løfting, bevegelse, termomekanisk) Feilmontasje Korrosjon av blykappe (ved skjøten) Forhøyet PD-nivå Redusert isolasjonsmotstand Gjennomslag PD-måling Isolasjonsmåling Spenningsprøve Isolasjonsmåling (maks 5 kv i 1 minutt pga PEX-kabelen) Høyt PD-nivå Redusert isolasjonsmotstand Gjennomslag under spenningsprøve TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting PD-måling 1 Lite PD-aktivitet (massekabler har alltid litt PD) 2 PD < 500 pc 3 PD < 5000 pc 4 PD > 5000 pc 5 Havari under testen Spenningsprøve 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Mai 2011 Side 25 av 37

28 Overgangsskjøt 4.3 Tilstandskontrollmetoder Måling av partielle utladninger (PD) Dette er samme metode som benyttes for deteksjon av PD i kabler. Hvis man ikke vet hvor skjøtene befinner seg, er det ikke mulig å skille mellom utladninger i skjøt og kabel. På grunn av at det er 2 ulike isolasjonssystemer (PEX-/massekabler) som er koblet sammen er det ikke mulig å gi kriterier for karaktersetting Spenningsprøve (og evt. isolasjonsmåling) Spenningsprøve består i å påtrykke kabelen en overspenning i en viss tid, (Ved spenningsprøve av overgangsskjøter bør man ikke bruke DC-spenning over 5 kv i mer enn 1 minutt.)typiske verdier er 3 U 0 i 60 minutter når man tester med 0,1 Hz (i henhold til tysk norm DIN VDE ). Vær oppmerksom på at spenningstransformator må frakobles før DC eller 0,1 Hz spenningsprøve, da det ellers vil framstå som jordslutning. Bestått spenningsprøve vil sannsynligvis bety at overgangsskjøten er i god stand og vil ha fortsatt lang levetid. Merk at spenningsprøven i seg selv innebærer en påkjenning på overgangsskjøten. En fordel med denne prøven er at man kan få et kontrollert gjennomslag framfor å få en ikke-planlagt utkobling på et senere tidspunkt. Spenningsprøven kan med fordel kombineres med måling av partielle utladninger (PD) hvis utstyr for dette er tilgjengelig. Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 2.7. Tabell 4.6 Overgangsskjøt Spenningsprøve. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Skjøten består spenningsprøven 4 Gjennomslag under spenningsprøven (vil da være karakter 5 etter utført prøve) 5 Gjennomslag i starten av spenningsprøven Isolasjonsmåling Ved isolasjonsmåling vil man måle isolasjonsmotstanden til hele kabelisolasjonen, og en kan i prinsippet ikke skille mellom kabel- og skjøtisolasjon. Kriterier for karaktersetting er gitt i Tabell 3.8. Tabell 4.7 Overgangsskjøt Isolasjonsmåling. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Isolasjonsresistans > 1000 ohm 4 Isolasjonsresistans < 1000 ohm 5 Havari av skjøt Mai 2011 Side 26 av 37

29 Endeavslutning 5 ENDEAVSLUTNING 5.1 Komponentbeskrivelse Den primære funksjonen til en endeavslutning er å styre feltet ved halvlederavtaket slik at overslag og/eller overflateutladninger (glimming) ikke oppstår mellom høyspenning og jordpotensiale. Kombinasjoner av geometrisk form og feltstyrende egenskaper i materialene som benyttes, sørger for at det elektriske feltet graderes kontrollert ned mellom høyspenning og jordpotensial. Endeavslutninger for massekabler med seigtflytende masse (f.eks. DKBA) utformes i prinsippet likt som for PEX-kabler, mens de for den mer tyntflytende massen (f.eks. NKBA) må ha små oljetanker med vindu for avlesning av oljenivå og muligheter for etterfylling. En prinsippskisse av en endeavslutning er vist i Figur 5.1. Figur 5.1 Endeavslutning, prinsippskisse. Mai 2011 Side 27 av 37

30 Endeavslutning 5.2 Skadetyper På en endeavslutning vil i hovedsak følgende skadetyper kunne oppstå: varmgang fuktinntrenging partielle utladninger langs overflate eller internt i isolasjonen Disse skadetypene er nærmere beskrevet i Tabell 5.1 Tabell 5.3. Tabell 5.1 Endeavslutning Varmgang. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Aldring Feilmontasje Overlast Brudd i kabelsko Varmgang - gjennomslag Termografering Visuell inspeksjon Høy temperatur Synlig tegn på varmgang (misfarging) TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting Termografering 1-3 Ingen temp.økning i forhold til andre strømførende deler 4 Tydelig temp.økning i forhold til andre strømførende deler 5 Røykutvikling, brann Visuell inspeksjon 1-2 Ingen synlige tegn til skade Noe misfarging, enkelte utladningsspor, vesentlig reduksjon 3 i oljenivå Kraftig misfarging, tydelige spor etter utladninger, kraftig 4 glimming og ozon, kritisk lavt oljenivå 5 Gjennomslag, overslag, brudd i kabelsko Tabell 5.2 Endeavslutning Fuktinntrengning*. Årsaker Aldring Feilmontasje Mulige konsekvenser Gjennomslag Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon Påvisning Synlig tegn på fuktighet (endeavslutning må åpnes) TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting Visuell 1-2 Ingen synlige tegn til skade inspeksjon Noe misfarging, enkelte utladningsspor, vesentlig reduksjon 3 i oljenivå 4 Kraftig misfarging, tydelige spor etter utladninger, kraftig glimming og ozon, kritisk lavt oljenivå 5 Gjennomslag, overslag *Fuktinntrengning er et større problem for PEX- enn for massekabler Mai 2011 Side 28 av 37

31 Endeavslutning Tabell 5.3 Endeavslutning Partielle utladninger (innvendig og utvendig). Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning Aldring Feilmontasje (f.eks. bøying) Uttørking av papiret pga siging av massen Forurensing og fuktighet Gjennomslag Utvendig overslag Akustisk PD-måling Visuell inspeksjon (glimspor) Mikrofon for å detektere glimming Målbar PD-aktivitet Synlige tegn til skade (overflateutladninger) Tydelig hørbar PD-aktivitet TK-metode Karakter Kriterier for karaktersetting Akustisk PD-måling Visuell inspeksjon (glimspor) Mikrofon for å detektere glimming 1-2 Ingen registrerte utladninger 3 Registrerte utladninger (avhengig av type endeavslutning) 4 Kraftige utladninger 5 Gjennomslag 1-2 Ingen synlige tegn til skade Noe misfarging, enkelte utladningsspor, vesentlig reduksjon 3 i oljenivå Kraftig misfarging, tydelige spor etter utladninger, kraftig 4 glimming og ozon, kritisk lavt oljenivå 5 Gjennomslag, overslag, brudd i kabelsko 1-2 Ingen registrert glimming 3 Registrert glimming (med mikrofon), antydning til ozonlukt 4 Hørbar glimming og kraftig ozonlukt 5 Overslag 5.3 Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon Visuell inspeksjon av en endeavslutning skal primært avdekke oljelekkasje, misfarging, spor etter overflateutladninger (glimming) og brudd i kabelsko. Tabell 5.4 Endeavslutning Visuell inspeksjon. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-2 Ingen synlige tegn til skade 3 Noe misfarging, enkelte utladningsspor, vesentlig reduksjon i oljenivå Kraftig misfarging, tydelige spor etter utladninger, kraftig glimming og ozon, 4 kritisk lavt oljenivå 5 Gjennomslag, overslag, brudd i kabelsko Mai 2011 Side 29 av 37

32 Endeavslutning Akustisk måling av partielle (indre) utladninger Akustiske PD-målinger kan benyttes til å avdekke indre utladninger. For å oppdage hulromsutladninger må man benytte en mikrofon som settes direkte inntil endeavslutningen. Før man benytter denne metoden bør man kontrollere om det er utvendig glimming, se kapittel Figur 5.2 Måling av partielle utladninger på endeavslutning i felt med akustisk måleutstyr. Akustiske PD-målinger kan ikke kalibreres i henhold til IEC 60270, og man har ingen normer som sier noe om korrelasjon mellom amplitude på målesignal og alvorlighetsgrad til skaden. Forskning pågår på høyfrekvent elektrisk PD-deteksjon, men metoden er ikke kommersielt tilgjengelig. Tabell 5.5 Endeavslutning Akustisk PD-måling. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-2 Ingen registrerte utladninger 3 Registrerte utladninger (avhengig av type endeavslutning) 4 Kraftige utladninger 5 Gjennomslag Erfaring kombinert med destruktive tester vil være nødvendig for å kunne skille mellom karakter 3 og 4. Mai 2011 Side 30 av 37

33 Endeavslutning Deteksjon av utvending glimming ved hjelp av mikrofon Utvendig glimming forplantes i luft (ultralyd), og kan dermed detekteres ved hjelp av en mikrofon og en retningsbestemt antenne som registrerer elektromagnetiske pulser som brer seg i luft. Tabell 5.6 Endeavslutning Deteksjon av utvendig glimming. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-2 Ingen registrert glimming 3 Registrert glimming (med mikrofon), antydning til ozonlukt 4 Hørbar glimming og kraftig ozonlukt 5 Overslag Termografering [6] Termografering kan benyttes for å avdekke varmgang på grunn av dårlig elektrisk kontakt i kabelsko. Kabelen må ha en viss last for at metoden skal kunne brukes. Tabell 5.7 Endeavslutning Termografering. Karakter Kriterier for karaktersetting 1-3 Ingen temperaturøkning i forhold til andre strømførende deler 4 Tydelig temperaturøkning i forhold til andre strømførende deler 5 Røykutvikling, brann Mai 2011 Side 31 av 37

34 Tilstandskontrollprogram 6 TILSTANDSKONTROLLPROGRAM Dette kapitlet inneholder en anbefaling om hvilke tilstandskontrollmetoder som bør utføres på ulike komponenter i et massekabelanlegg, samt hvor ofte (eller når) metoden bør benyttes. Beskrivelser av selve tilstandskontrollmetodene er gitt i kapittel 2.3, 3.3, 4.3 og 5.3. Tabell 6.1 Anbefalt tilstandskontrollprogram for komponenter i massekabelanlegg. Komponent TK-metode Tidsintervall Kabel Visuell inspeksjon På steder der man kan forvente bevegelse (f.eks. overgang vei/bro): Årlig. Kontroll av håndtering av kabel i forbindelse med gravearbeid. Kabel Måling av partielle utladninger Ved spesielle forhold eller anledninger (f.eks. utstyr lett tilgjengelig, etter feil). Kabel Spenningsprøve Etter reparasjon av feil (for å avdekke mulige følgefeil). Hvis mistanke om dårlig kabel. Kabel Kabel Måling av tilstand på papiret og fuktighet i massen Kappetest (kun aktuelt for kabel med ytre PEkappe) I forbindelse med feil og mistanke om fuktighet, samt ved innskjøting av ny kabel. Etter arbeid på eller i nærheten av kabelen. Kritiske kabler: Gjør testen ved mulighet. Skjøt Måling av partielle utladninger Ved spesielle forhold eller anledninger (f.eks. utstyr lett tilgjengelig, etter feil). Skjøt Spenningsprøve Etter reparasjon av feil. Hvis mistanke om dårlig skjøt (følgefeil). Skjøt Isolasjonsmåling (megging) Etter reparasjon av feil. Hvis mistanke om dårlig skjøt (følgefeil). Overgangsskjøt Måling av partielle utladninger Ved spesielle forhold eller anledninger (f.eks. utstyr lett tilgjengelig, etter feil). Overgangsskjøt Spenningsprøve Etter reparasjon av feil. Hvis mistanke om dårlig overgangsskjøt (følgefeil). Overgangsskjøt Isolasjonsmåling Etter reparasjon av feil. Hvis mistanke om dårlig overgangsskjøt (følgefeil). Endeavslutning Visuell inspeksjon 5 år (ref. REN-blad). Endeavslutning Endeavslutning Akustisk måling av partielle (indre) utladninger Deteksjon av utvendig glimming ved hjelp av mikrofon Ved mistanke om utladningsaktivitet. Ved mistanke om utvendig glimming. Endeavslutning Termografering Ved observert misfarging. Avhengig av kritikalitet, typisk hvert 5 år. Mai 2011 Side 32 av 37

35 Litteraturreferanser 7 LITTERATURREFERANSER [1] A. O. Eggen, J. Heggset, J, E. Solvang Spesifikasjon av driftsdata for vedlikeholdsformål EFI, TR A4518, april 1997 EnFO publ. nr [2] J. T. Benjaminsen, H. Faremo Oversikt over problemer med ulike kabeltyper og kabelutstyr SINTEF Energi, TR A7041, desember 2010 [3] K. Bjørløw-Larsen Elektroskolen Elektro 7-8/2002 [4] E. Ildstad, J. Sletbak, B. Sanden Kompendium i kabelteknologi for faget TET 4195 Høyspenningsanlegg, utgave 2001 [5] J. Skjølberg Condition Assessment of Electrical Grid Components Survey of Diagnostic Techniques and Evaluation of Methods SINTEF Energi, TR A5685, desember 2007 Energi Norge publ [6] REN blad nr Versjon 1-01/2006 Vedlikehold - Nettstasjon - Utførelse av termografering [7] REN blad nr versjon v1-01/2006 Tilstandskontroll - Nettstasjon - HS kabel Detektering av glimming i endeavslutning [8] REN blad nr versjon v1-8/2006 HS distribusjonsnett - Kabel - Kappemåling og lokalisering av kappefeil [9] REN blad nr versjon v1-8/2006 LS Distribusjonsnett kabel Isolasjonsmåling [10] A. C. Gjerde, L. Lundgaard, H. Faremo Feilstatistikk for massekabel, endeavslutninger og skjøter EFI, TR A4550, mai 1997 [11] Forskrift om elektriske forsyningsanlegg med veiledning FEF 2006 Energi Norge, NEK, DSB [12] Info-blad, kap. 9 Kabelanlegg, kabelutstyr og feildetektering SINTEF Energi Mai 2011 Side 33 av 37

36

37 Vedlegg VEDLEGG: Flytdiagram med tolkningskriterier Mai 2011 Side 35 av 37

38

39 Flytdiagram Normal drift Utfør TK Hvilken tilstand har enheten? 1 Ingen tiltak Ingen endring av TK-program Fortsatt drift 2 Ingen tiltak Ingen endring av TK-program Følges opp spesielt ved neste inspeksjon Fortsatt drift 3 Er Utvidet TK nødvendig? Nei Er utbedring nødvendig? Nei Reduser TK-intervallet Ja Utfør utvidet TK Ja Utbedring ved neste anledning Fortsatt drift 4 Utbedring bør gjøres før videre drift Beredskap, evt. driftsstans 5 Reparasjon må gjøres før videre drift Driftsstans Mai 2011 Side 37 av 37

40 ENERGIAKADEMIET EnergiAkademiet er energibransjens arena for kompetanseutvikling og erfaringsutveksling. Vårt mål er å være en foretrukken kurs og konferanseleverandør, en sentral samarbeidspartner i utvikling og gjennomføring av FoU prosjekter, en synlig leverandør av relevante publikasjoner og et naturlig kontaktpunkt ved behov for opplæring for energibransjen. EnergiAkademiet tilbyr kurs og konferanser for energibedriftene. Vårt mål er å dekke de behov våre medlemmer har for faglig oppdatering, erfaringsutveksling og nettverksbygging. BEDRIFTSTILPASSEDE KURS Vi fokuserer på brukervennlige kurs og som et ledd i dette tilbyr vi også å holde skreddersydde kurs hos bedriftene. Våre arrangementer dekker hele verdikjeden, samt støtteområdene HR og økonomi. Våre arrangement er tilpasset både nyutdannede og de mer erfarne og ett av våre fokusområder er tilby kompetansesikring for bedriftens kritiske kjernekompetanse. NETTBUTIKK I vår nettbutikk har vi en stor portefølje bestående av forskrifter, publikasjoner, normer, guider og håndbøker, tilgjengelig for løssalg og abonnementsordninger. Bedriftstilpassede kurs EnergiAkademiet fokuserer på brukervennlige kurs og som et ledd i dette tilbyr vi å holde relevante kurs ute hos bedriftene. Les mer om våre tilbud på vår hjemmeside: Nettbutikk Tekst må komplementeres her Les mer om våre tilbud på vår hjemmeside: EnergiAkademiet Middelthunsgate 27 Postboks 7184, Majorstuen 0307 Oslo Tlf: Faks: post@energinorge.no