Alterung und Ästimation des Zustands von Papier-Masse-Kabeln in Mittelspannungsnetzen

Summary

A fundamental background of an optimal investment strategy and maintenance planning is build-up by a reliable knowledge about the network components condition, their reliability and consumption of the rest lifetime. In the medium voltage (MV) power networks and especially in urban regions cables present a significant part of the network components and its costs. Worldwide but especially in the early industrialized regions of the northern hemisphere (e.g. Europe, Northern America, partially Asia) paper isolated cables partially still make up more than 50 percent of the electrical distribution systems. In general, diagnostic systems for energy cables are based on partial discharges (PD) measurements but also on measurements based on polarisation effects and the dissipation factor. However, there are still no established criteria for the evaluation of the cable condition and time to the next failure. For that reason, a unique system for the artificial and accelerated ageing of MV PILC cables was developed and realized. The fully automated ageing system additionally facilitates a continuous, highly sensitive and selective PD-detection and accurate tan(δ)-monitoring. In this way, a knowledge data-base, based on the physical ageing process, will be formed up which enables the definition of suitable ageing models and significant diagnostic criteria.

Zusammenfassung

Wesentliche Grundlagen zur Optimierung der Instandhaltungsplanung und Investitionsstrategie in Mittelspannungsnetzen stellen fundierte Kenntnisse über den aktuellen Zustand, die Zuverlässigkeit und den Lebensdauerverbrauch der in den Netzen eingesetzten Betriebsmittel dar. In Mittelspannungsnetzen und speziell in urbanen Regionen stellen Kabel einen signifikanten Teil der Betriebsmittel und Investitionskosten dar. Weltweit, insbesondere aber in den früh industrialisierten Regionen der nördlichen Hemisphäre (u. a. Europa, Nordamerika, teilweise Asien), werden noch immer papierisolierte Kabel, z. T. mit einem Anteil von mehr als 50 Prozent, für die Energieverteilung eingesetzt. Allgemein werden zur Zustandsdiagnose bei Energieversorgungskabeln Teilentladungs-, aber auch vermehrt auf Polarisationseffekten beruhende Verfahren und Verlustfaktor-Messungen angewandt. Allerdings gibt es derzeit noch keine verlässlichen und anerkannten Kriterien, die zuverlässige Aussagen über den aktuellen Kabelzustand und die zu erwartende Restlebensdauer des Betriebsmittels Kabel erlauben. Daher wurde in den vergangenen Jahren ein einzigartiges System zur künstlichen und beschleunigten Alterung von Papier-Masse-Kabeln entwickelt und realisiert. Das vollständig automatisierte Alterungssystem ermöglicht zusätzlich eine versuchsbegleitende, hochempfindliche und selektive Erfassung der Teilentladungscharakteristik und des Verhaltens des Verlustwinkels tan(δ). Während des Projektzeitraums von zwei Jahren soll so eine auf den physikalischen Alterungsprozessen beruhende Datenbank aufgebaut werden, die eine nachfolgende Definition geeigneter Alterungsmodelle sowie aussagekräftiger Diagnosekriterien ermöglicht.