Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС
Представлены результаты измерений в лабораторных условиях параметров частичных емкостей образцов контрольных кабелей с экранированными парами, находившихся в гермозонах, чистых зонах и хранившихся на складах энергоблоков АЭС. Обнаружены различия соотношений величин частичных емкостей и тангенсов угл...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142587 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС / Б.Г. Набока, А.В. Беспрозванных, А.С. Штангей // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 3. — С. 80-82. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142587 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Набока, Б.Г. Беспрозванных, А.В. Штангей, А.С. 2018-10-12T12:28:12Z 2018-10-12T12:28:12Z 2005 Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС / Б.Г. Набока, А.В. Беспрозванных, А.С. Штангей // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 3. — С. 80-82. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142587 621.3.01 Представлены результаты измерений в лабораторных условиях параметров частичных емкостей образцов контрольных кабелей с экранированными парами, находившихся в гермозонах, чистых зонах и хранившихся на складах энергоблоков АЭС. Обнаружены различия соотношений величин частичных емкостей и тангенсов углов диэлектрических потерь, которые предлагается использовать как индикатор состаренных изделий. Представлені результати вимірювань в лабораторних умовах параметрів часткових ємностей зразків контрольних кабелів з екранованими парами, що були в експлуатації в гермозонах, чистих зонах та на складах енергоблоків АЕС. Знайдені відмінності відносних значень часткових ємностей та тангенсів кутів діелектричних втрат, які пропонується використовувати як індикатори зістареності кабелів. Results of laboratory measurements of partial capacitance parameters of shielded-pair control cable specimens that were located in containment and pure zones and stored in nuclear power station storehouses are presented. Differences of partial capacitance ratios and dielectric losses ratios are revealed, which are recommended to be utilized as an aged product indicator. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Теоретична електротехніка Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС Partial capacitance parameters as an indicator of behavior of NPP control cables Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС |
| spellingShingle |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС Набока, Б.Г. Беспрозванных, А.В. Штангей, А.С. Теоретична електротехніка |
| title_short |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС |
| title_full |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС |
| title_fullStr |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС |
| title_full_unstemmed |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС |
| title_sort |
параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей аэс |
| author |
Набока, Б.Г. Беспрозванных, А.В. Штангей, А.С. |
| author_facet |
Набока, Б.Г. Беспрозванных, А.В. Штангей, А.С. |
| topic |
Теоретична електротехніка |
| topic_facet |
Теоретична електротехніка |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Електротехніка і електромеханіка |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Partial capacitance parameters as an indicator of behavior of NPP control cables |
| description |
Представлены результаты измерений в лабораторных условиях параметров частичных емкостей образцов контрольных кабелей с экранированными парами, находившихся в гермозонах, чистых зонах и хранившихся на складах энергоблоков АЭС. Обнаружены различия соотношений величин частичных емкостей и тангенсов углов диэлектрических потерь, которые предлагается использовать как индикатор состаренных изделий.
Представлені результати вимірювань в лабораторних умовах параметрів часткових ємностей зразків контрольних кабелів з екранованими парами, що були в експлуатації в гермозонах, чистих зонах та на складах енергоблоків АЕС. Знайдені відмінності відносних значень часткових ємностей та тангенсів кутів діелектричних втрат, які пропонується використовувати як індикатори зістареності кабелів.
Results of laboratory measurements of partial capacitance parameters of shielded-pair control cable specimens that were located in containment and pure zones and stored in nuclear power station storehouses are presented. Differences of partial capacitance ratios and dielectric losses ratios are revealed, which are recommended to be utilized as an aged product indicator.
|
| issn |
2074-272X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142587 |
| citation_txt |
Параметры частичных емкостей как индикатор состояния контрольных кабелей АЭС / Б.Г. Набока, А.В. Беспрозванных, А.С. Штангей // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 3. — С. 80-82. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT nabokabg parametryčastičnyhemkosteikakindikatorsostoâniâkontrolʹnyhkabeleiaés AT besprozvannyhav parametryčastičnyhemkosteikakindikatorsostoâniâkontrolʹnyhkabeleiaés AT štangeias parametryčastičnyhemkosteikakindikatorsostoâniâkontrolʹnyhkabeleiaés AT nabokabg partialcapacitanceparametersasanindicatorofbehaviorofnppcontrolcables AT besprozvannyhav partialcapacitanceparametersasanindicatorofbehaviorofnppcontrolcables AT štangeias partialcapacitanceparametersasanindicatorofbehaviorofnppcontrolcables |
| first_indexed |
2025-11-24T02:37:44Z |
| last_indexed |
2025-11-24T02:37:44Z |
| _version_ |
1850838387818233856 |
| fulltext |
80 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №3
УДК.621.3.01
ПАРАМЕТРЫ ЧАСТИЧНЫХ ЕМКОСТЕЙ КАК ИНДИКАТОР СОСТОЯНИЯ
КОНТРОЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ АЭС
Набока Б.Г., д.т.н., проф., Беспрозванных А.В., к.т.н., доц., Штангей А.С.
Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"
Украина, 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, НТУ "ХПИ", каф. ЭИКТ
Представлені результати вимірювань в лабораторних умовах параметрів часткових ємностей зразків контрольних
кабелів з екранованими парами, що були в експлуатації в гермозонах, чистих зонах та на складах енергоблоків АЕС.
Знайдені відмінності відносних значень часткових ємностей та тангенсів кутів діелектричних втрат, які пропону-
ється використовувати як індикатори зістареності кабелів.
Представлены результаты измерений в лабораторных условиях параметров частичных емкостей образцов кон-
трольных кабелей с экранированными парами, находившихся в гермозонах, чистых зонах и хранившихся на складах
энергоблоков АЭС. Обнаружены различия соотношений величин частичных емкостей и тангенсов углов диэлектриче-
ских потерь, которые предлагается использовать как индикатор состаренных изделий.
ВВЕДЕНИЕ
Оценка технического состояния контрольных
кабелей АЭС выполняется путем их обследования в
эксплуатационных и лабораторных условиях [1-6].
Основным электрическим параметром, по кото-
рому оценивается качество кабелей в эксплуатацион-
ных условиях, является сопротивление изоляции
Rgge, измеряемое между двумя жилами, соединенны-
ми вместе, и экраном. Кабель не отключают от гермо-
проходок, а по величине Rgge, измеренной на посто-
янном напряжении, нельзя выделить вклад собствен-
но кабеля и гермопроходки по отдельности.
Измерения на переменном напряжении - емкости
С и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ - в
принципе позволяют оценить качество изоляции са-
мого кабеля, ведь емкость последнего значительно
выше емкости коротких участков с пониженным со-
противлением в гермопроходках. Измерения С и tgδ
выполняются значительно быстрее, что дает возмож-
ность обследовать детали конструкции кабелей. Уда-
лось заметить процессы старения изоляции различных
конструкций [7 - 10]. Так, в [7] было замечено появ-
ление корреляционной связи между tgδ изоляции со-
седних жил витой пары кабеля, извлеченного именно
с гермозоны. В [8] – показана возможность выделения
характеристик фазной и поясной изоляции трехфазно-
го кабеля. В [10] - представлен способ нахождения
характеристик отдельных компонент изоляции 8-
жильного кабеля локальной сети. Оказалось, что ва-
риации температуры сильнее отразились на величине
tgδ малых частичных емкостей, а радиационное ста-
рение изоляции, наоборот, - на величине tgδ больших
частичных емкостей. Первые связаны с поверхност-
ными загрязнениями изолированных жил, а вторые - с
изоляцией самих жил.
Целью настоящей работы является анализ пара-
метров частичных емкостей образцов кабелей, дли-
тельно эксплуатировавшихся в разных условиях, для
выявления электрического индикатора состаренных
изделий.
Кабели содержат комбинированную изоляцию:
радиационно сшитый полиэтилен (ПЭ) – вокруг каж-
дой жилы и полиамидную пленку (ПИ) – вокруг каж-
дой пары жил, скрученных вместе. Старение отдель-
ных компонент изоляции идет с разной скоростью:
пленка ПИ значительно более радиационностойкая и
теплостойкая, чем ПЭ. Это может приводить к изме-
нению соотношения частичных емкостей.
На соотношение частичных емкостей может по-
влиять также усадка ПЭ изоляции, ее увлажнение,
защемление воды в микрокапилляре между соприка-
сающимися изолированными жилами витой пары. Все
эти процессы связаны со старением конструкции и
ухудшением ее технических характеристик.
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗОВАННЫХ
ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводились на образцах-
свидетелях - отрезках контрольных кабелей, располо-
женных в зонах наибольшей интенсивности внешних
воздействующих факторов (ВВФ) блоков АЭС – в
гермозонах.
Рис. 1 – Схемы опытов a, b и c по обследованию
экранированных витых пар кабелей методом совокупных
измерений: а) – поле создается, в основном, в изоляции
одной жилы (левой); b) – поле создается в изоляции обеих
жил; с) – поле создается, в основном, в изоляции другой
жилы (правой). В опытах а и с слой загрязнения,
защемленный между изолированными жилами, попадает в
область зондирующего поля, в схеме b – нет
Для сравнения использовались образцы-
свидетели, извлеченные из областей умеренного
уровня ВВФ, а также хранившиеся на складе. Кабели
7- и 12-парные. Длины отрезков 1,5 – 2,5 м. Для каж-
дой пары проводились измерения по трем схемам
(рис.1) на трех частотах 0,1, 1 и 10 кГц.
Параметры частичных емкостей находились по
формулам:
a b са b c
Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №3 81
( )
( ) 2/
2/)(
2/
3
2
1
cba
cba
cba
CCCC
CCCC
CCCC
++=
+−=
−+=
(1)
3
32
3
31
3
21
3
2
32
2
31
2
21
2
1
32
1
31
1
21
1
2
tg
2
tg
2
tgtg
2
tg
2
tg
2
tgg
2
tg
2
tg
2
tgtg
C
CC
C
CC
C
CC
C
CC
C
CC
C
CCt
C
CC
C
CC
C
CC
cba
cba
cba
+
⋅δ+
+
⋅δ+
+
⋅δ−=δ
+
⋅δ+
+
⋅δ−
+
⋅δ=δ
+
⋅δ−
+
⋅δ+
+
⋅δ=δ
(2)
где индекс 1 относится к параметрам изоляции относи-
тельно экрана первой жилы, индекс 2 – второй жилы, а
индекс 3 – к параметрам изоляции между жилами.
Обследование образцов проводилось в исходном
состоянии (после отбора с энергоблоков), а также по-
сле дополнительного ускоренного старения: а) радиа-
ционного - путем облучения образцов потоком элек-
тронов со средней энергией 8 МэВ до поглощенной
дозы 30 Мрад; б) теплового – путем выдержки при
температуре 150оС в течение 10 час.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБСЛЕДОВАНИЯ
ОБРАЗЦОВ ПОСЛЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО
СТАРЕНИЯ
Приведение результатов измерений к сопостави-
мым условиям, не зависящим от длины образцов (ко-
торая в случае эксплуатационных условий может быть
неизвестной), от температуры (которая может быть
разной даже в пределах одной трассы), от локальных
деформаций (которыми могут подвергаться кабели в
местах изгибов) осуществлялось путем вычисления
относительных величин для емкостей и для tgδ:
С1,2 / С3 = (С1+С2) / 2С3, (3)
tgδ1,2/tgδ3 = (tgδ1+ tgδ2) /2tgδ3, (4)
Первый параметр - отношение средней величины
С1,2 емкостей С1, С2 к емкости С3. Емкости С1, С2 про-
водов относительно экрана – величины одного поряд-
ка (для одного и того же образца), а емкость С3 между
ними – в 4 – 5 раз меньше. Аналогично введен пара-
метр для tgδ.
На рис.2 приведены интегральные функции рас-
пределения (ИФР) параметра С1,2/С3 для образцов ка-
белей РАЭС, а на рис.3 – для ЗАЭС. Параметр С1,2/С3
для образцов из гермозоны (№№ 1 и I) выше, чем для
образцов из чистой зоны или со склада (№№ 2,3 и II,
III). Это не противоречит гипотезе о более интенсив-
ном старении именно кабелей гермозоны. Против ожи-
дания еще большими оказались значения параметра
С1,2/С3 для образца №4 РАЭС, хранившегося на складе.
Это может быть следствием более интенсивного
старения этих образцов в условиях естественного
хранения в неотапливаемом помещении. Образцы
типа 4 были изготовлены позднее и имеют некоторые
конструктивные отличия - внешнюю оболочку из
ПВХ-пластиката черного цвета. Именно для них за-
мечена сильная корреляционная связь между tgδ изо-
ляции соседних жил, что рассматривается как признак
старения [7].
3.5 4 4.5 5 5.5
0.05
0.10
0.25
0.50
0.75
0.90
0.95
4
1 2 3
C1,2 / C3
P(C1,2/C3)
Рис. 2 – ИФР отношений частичных емкостей C1,2/C3 для
образцов РАЭС: 1 – c гермозоны; 2,3 – с чистой зоны
(кабели КПЭТИ); 4 –со склада (кабель КПЭТИнг)
3.5 4 4.5 5 5.5
0.05
0.10
0.25
0.50
0.75
0.90
0.95
C1,2/C3
4
I
II
III
P(C1,2/C3)
Рис.3. ИФР отношений частичных емкостей C1,2/C3 для
образцов ЗАЭС: I – с гермозоны; II- с чистой зоны; III – со
склада (все – типа КПЭТИ); 4 – со шлейфа (КПЭТИнг)
На рис.4 приведены интегральные функции рас-
пределения тангенсов углов диэлектрических потерь
элементов витых пар: 1 – 4 - для промежутков "жила-
экран" (tgδ1 и tgδ2); 1' - 4' - для промежутков "жила-
жила" tgδ3. Значения tgδ3 близки для образцов типа 1
– 3, но значимо более высокие – для образца 4. Значе-
ния tgδ1 и tgδ2 различаются значимо: на уровне 50%
интегральной вероятности они располагаются в сле-
дующем порядке: 4,1,3 и 2.
Из рис.4 видно, что для более состаренных об-
разцов характерны повышенные значения tgδ3, т.е.
меньшие отношения tgδ1,2/tgδ3. Это результат влияния
низкомолекулярных продуктов, защемленных между
соприкасающимися изолированными жилами. Они
ощущаются по легкому отлипу, подобному лакокра-
сочному покрытию, и могут представлять собой про-
дукты разложения радиационно сшитого ПЭ, увлаж-
няемые в результате гигроскопического поглощения
атмосферной влаги. Величины tgδ указанных частич-
ных емкостей находятся по (2) с большей погрешно-
стью, чем частичные емкости из формул (1), т.к. в (2)
не только слагаемые, но и коэффициенты при них –
приближенные числа.
82 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №3
Рис.4. ИФР тангенсов углов диэлектрических потерь: 1 – 4
для tgδ1 и tgδ2; 1' - 4' для tgδ3
ВЫВОДЫ
Для образцов контрольных кабелей КПЭТИ, из-
влеченных после (15-17)-летней эксплуатации из гер-
мозоны АЭС, чистой зоны и со склада, и подвергну-
тых дополнительно ускоренному старению, наблюда-
ется значимое отличие параметров частичных емко-
стей: для кабелей из гермозоны С1,2/ С3 выше, а tgδ1,2/
tgδ3 – ниже, чем для однотипных остальных кабелей.
Для образцов кабелей КПЭТИнг (№4), хранив-
шихся на складе, наблюдаются более значимые ука-
занные признаки старения. По-видимому, это связано
с неблагоприятными условиями хранения.
Безразмерные параметры С1,2/С3 и tgδ1,2/ tgδ3 свя-
заны с соотношением характеристик разных участков
одного и того же изделия. Их изменения в процессе
естественного и ускоренного старения отражают из-
менения и в свойствах компонент изоляции кабелей
(окисление и увлажнение ПЭ, усадка ПЭ, появление
на поверхности ПЭ низкомолекулярных продуктов
его деструкции, изменение поверхностных свойств
изоляции и как следствие – увеличение гигроскопиче-
ского поглощения паров воды диэлектрическими
клиньями в зоне контакта изолированных жил, пр.).
Более качественными следует считать изделия, для
которых (помимо стабильности основных электриче-
ских показателей, определенных в ТУ) характерна
также меньшая вариация и указанных относительных
параметров.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Положение по определению технического состояния и
управлению старением кабелей на АС. – М.:
РОСЭНЕРГОАТОМ. – 2002. – 102 с.
[2] Мониторинг технического состояния и оценка оста-
точного срока службы силовых кабелей среднего и
низкого напряжения с полиэтиленовой изоляцией. –
М.: РОСЭНЕРГОАТОМ. – 2000. – 24 с.
[3] Методические указания по определению технического
состояния и остаточного срока службы кабелей систем
безопасности, контроля и измерений на атомных стан-
циях. - Лыткарино: НИИП МинатомРФ . – 1998 г. – 35
стр.
[4] Кабели типа КПЭТИ(нг). Программа проведения работ
по определению возможности продления срока экс-
плуатации. ЭАСУ 16-505-883.002 ПМ, 1998 г.
[5] Аssessment and management of ageing of major nuclear
power plant components important to safety: In-
containment instrumentation and control cables. Vol/ 1– 2.
-: IAEA. 2000.
[6] Assesmant of cable aging using condition monitoring tech-
niques./ ICONE-8, Proc. Int. Conf. Nucl. Eng., 8th (2000),
3 79 – 89.
[7] Набока Б.Г., Беспрозванных А.В., Гладченко В.Я. При-
знак старения диэлектрика – близость характеристик
изоляции соседних жил./Труды Третьей Международ-
ной Конференции "Электрическая изоляция-2002".
Санкт-Петербург, 2002. С.240 – 242.
[8] Набока Б.Г., Беспрозванных А.В., Рудаков С.В. Кон-
троль параметров изоляции трехфазных кабелей мето-
дом косвенных измерений.// Вестник НТУ "ХПИ". –
Харьков: НТУ "ХПИ", №7. – 2002 г. – С.103 – 108.
[9] Набока Б.Г., Беспрозванных А.В., Гладчеко В.Я. Мед-
ленные процессы в твердой изоляции и оптимальная
температура полимеризации.// Электричество. №5.
2003 г.
[10] Набока Б.Г., Беспрозванных А.В., Штангей А.С., Черт-
ков Г.Н., Крикунов В.В. Наблюдение процессов старе-
ния изоляции многожильных кабелей по параметрам
частичных емкостей. // Надежность и долговечность
машин и сооружений. - №2(23). – 2004 г. – С.93 – 98.
Поступила 16.03.2005
|