Измерение токов утечки

Уважаемые коллеги кто-нибудь имеет опыт измерения токов утечки при проведение высоковольтных испытаний?

Что конкретно интересует?

Интересует нюансы, связанные с измерением коротких длин, порядка 50 метров.

В ГОСТ Р 51777 "Нефтекабели. ОТУ" есть методика измерения токов утечки. Там минимальная длина указана 50 метров. Т.е. разработчики стандарта считают, что нюансов быть не должно. Хотя по факту чем короче длина, тем ток утечки будет выше.

А почему?
До сих пор казалось , что чем меньше длина кабеля - тем меньше ток сквозь скаозь изоляцию.

---

ГОСТ не в помощь к сожалению..а еще больше путаница. На практике с уменьшением длины токи резко увеличиваются..и выходят за перделы нормы!!Почему???

Не готов дать однозначный ответ. Возможно дело в используемом оборудовании.

А это - факт ?
То есть всегда как или достаточно часто ?
Это к тому, если единичный случай, то - артефакт.

---

постоянно!!!причем значение значительно хуже

То есть, чем короче отрезок кабеля - тем больше ток утечки?

---

На практике именно так!!!

Либо есть какие -то нюансы при измерение коротких длин..порядка 50-100 метров.

Е.М. как влажность воздуха может влиять на этот параметр???Увеличение влажности гарантирует увеличение токов утечки???При измерение различных эл. параметров есть поправочные коэффициенты, но они только на температуру. Почему нет таких же коэффициентов для различных значений влажности воздуха. У нас зачастую бывает под 99%.

У меня была такая история с ввг на 6 кВ. Меряли справочно ток утечки. У куска кабеля покороче, ток утечки оказался больше, объяснить не могли.

---

Очень даже запроста.
Потому что ток утечки идёт не только сквозь изоляцию, но и по поверхности её срезов. А там может быть любая грязь, шунитирующая объём изоляции кабеля.

---

И вообще, просю пардону за серость, но о каком токе утечки речь?

Абсолютном токе Т [A] .
Или приведенном к длине отрезка Д, т.е.
т = Т/Д [А/м]?
Если последнее, то можно понять рост показателя т с уменьшением Д .
Так как на самом деле регистрируемый прибором ток утечки Т состоит из тока сквозь изоляцию Ти и пары токов Т' и T'' по поверхности оконечных срезов отрезка кабеля

Т = ти Д + Т' + T''

где ти [А/м] - действительный приведенный ток утечки изоляции.
В результате регистрируемый приведенный ток всегда больше действительного

т = Т/Д = ти + (Т' + T'' )/Д > ти
.
Как видно, если паразитные токи Т' и T'' не зависят от длины Д, то измеряемый параметр т действительно должен расти с уменьшением Д.
Борьба с этим элементарна. Надо просто изменить Д. Скажем, ополовинить. Тогда при неизменном ти, получим :

Т2 = ти Д/2 + Т' + T''

Так что:

ти = 2 (Т – Т2)/Д

Примечание. Вообще говоря, к паразитному току Т'+ T'' следует добавить ток сквозь изоляцию самого измерителя .
Но, как подозреваю, методика измерений должна предусматривать учёт этой составляющей систематической погрешности ( во всяком случае, я бы так сделал) .
Впрочем, в любом случае он уходит из разности Т - Т2 .

---

Е.М. немного запутался в Ваших элементарных формулах. Давайте по-порядку: у меня есть отрезок кабеля длиной 50 метров, при подаче определенного напряжения, прибор фиксирует к примеру ток утечки 0,6 мкА. Привожу это показание к километру (норматив идет мкА/км)=0,6/0,050=12 мкА/км. Что мне нужно сделать далее?Разрезать отрезок на два РАВНЫХ? или любых по длине отрезка?? Измерить значение тока утечки для каждого отрезка?Или достаточно измерения одного отрезка? И далее из первого приведенного(или не приведенного) показания вычесть второе (раздвоенного отрезка) показание, эту разность умножить на 2 и разделить на длину???

добавлено 12.06.2012 в 12:22

и еще такой вопрос. Как уже выше говорит что на короткой длине ток утечки больше, чем на длинной. Т.е. разница токов Т-Т2 будет отрицательной. Возможно ли такое???

В таком случае как правильнее производить зачистку концов кабеля? Срез изоляции должен быть перпендикулярен оси токопроводящей жилы? или же наоборот плавным? Проводил ряд экспериментов с повреждением слоя изоляции (при разделке концов может возникнуть такая неприятная ситуация) так вот значения токов утечки остались на том же уровне (при продольном порезе даже чуть лучше, при кольцевом чуть хуже). Неоднократно здесь говорили о том что при проведении высоковольтных испытаний изоляция естественным образом "старится" и ее свойства в том числе и диэлектрические снижаются. У меня при неоднократных испытаниях одного и того же образца такого не наблюдается (либо нужно более долгое время для выявления этого) показания токов утечки стабильны. Грязь протираем спиртиком.

1. Не думаю, что поможет, скорее, ухудшит ситуацию .
Дело в том, что даже если убрать слой с поверхности среза изолятора самы щадящим и нежным полирующим травителем, то этим проводимость по поверхности не удалить.
Так как поверхность полимера - дефект его структуры. И здесь его электрические свойства должны резко отличаться от свойств объёма.
В полупроводниках, с которыми имел дело, - почти исключительно в сторону скачка проводимости в +.

Так что единственный способ - как-то эту проводимость учесть.
Для чего и предложен дополнительный опыт с Д/2.

---

1. Да, скажем, отсечь от кабеля 1/2 длины.
Тогда, если паразитной утечки через срез нет и изолятор по длине однороден, то будет зафиксирован ток Т2 = 0.3 мкА.
Тогда

ти = 2 (0.6-0.3)/0.05 = 12 мкА/км


Если ток окажется больше, скажем, Т2 = 0.4 мкА, то, стало быть, есть паразитная утечка . И тогда

ти = 2 (0.6-0.4)/0.05 = 8 мкА/км

2. Не исключено.
Если токи утечки через срезы достаточно велики. И разные у разных срезов.
Тут надо, видимо, блюсти единство времени, инструмента и оператора.
Скажем, контролёр взял отрезок 50 м , отрубил топором по 10-20 см от каждого конца, измерил ток утечки.

Тем же топором отрубил хвост 25 м и снова измерил.
Для большей достоверности - отрубленный тоже и усреднил результат.

---

Удельное объемное маловато первоначально не будет, ты проверял оно изначально требуемую величину сопротивления может набрать.

Саша ты в установившемся режиме ток фиксируешь, т е нужное время полностью выдерживаешь. Хотя должно быть наоборот, у короткого кабеля емкость меньше должна быть соответственно и ток зарядки тоже меньше.

---

Сопротивление изоляции измеряю до проведения высоковольтного испытания! все выдерживает с хорошим запасом. Ток фиксирую конечно в установившемся режиме на 4 минуте испытания (все испытание длится 5 минут). И еще во время испытания наблюдаю колебания стрелки амперметра, т.е. нет стабильно зафиксированных показаний. Е.М. если на 50 метрах показания прибора 0,6 мкА, то на 25 метрах получается не то что меньше, а наоборот еще больше.

Помимо прочего, спирт - электролит с проводимостью 1.3 е-7 Сим/м (вода 4 е-6) причем водка 2 е-3 Сим/м.

Если вы протёрли спиртом, то поле егор испарения на поверхности изолятора обязательно остаётся (хотя бы мономолекулярный ) слой того спирта.
И, если он из атмосферы засосёт воду, то получится водочный шунт с сопротивлением порядка 100 ГОм.
При напряжении 10-100 КВ, через него пойдёт ток 0.1-1 мкА. То етсьо , вполне соизмеримый с теми ,что измеряете.

---

Больше 0.6 ???
Ну, тогда это - точно не связано с кабелем.

И проверить это, я думаю, легко.

Скажем, замерить те же 50 или 25 м.
Разделать оба конца кабеля, скажем, на полметра-метр. С таким расчётом, чтобы на эту длину оторвать изоляцию жил друг от друга и от экрана.

Тогда роль того эффекта, на который грешу, уменьшится на порядок - два.

И снова измерить

---

Ой, как интересно.
И быстро меняются ?
Скачками или плавненько?
Зависит ли характер колебаний от силы тока ?
Ох, я бы понаблюдал, да позаписывал данные. А потом - спектр. Наверняка фликкер-шум.

---

у меня конструкция кабеля..луженая медная тпж, изоляция из резины, свинцовая оболочка и броня. под броней три жилы. Снимаю броню с обоих концов на 600 мм, снимаю оболочку на 500 мм с обоих концов. снимаю изоляцию с одного конца на 20 мм. провожу измерения. жилы разведены между собой на 120 градусов.Вашу методику не понял.

Да и ещё одно.
А процессе измерений концы кабеля у вас в воздухе или поверхность изолятора всё-же пассивируете?
Замазываете, скажем, солидолом или ещё каким тавотом ?
А ещё лучше парфином или полиэтиленом залить ( есть такие пистолеты): он все поверхностные дефекты уничтожит .

---

Разведены, надо думать, на длину 500 мм ?
И абсолютный ток на коротких отрезках кабеля стабильно больше, чем на длинных ?
Тогда действительно загадка.

Её разгадка может таиться во времени. В связи с чем вопрос
Эти 4-5 минут - норматив или из производственных соображений, когда варежку особо не поразеваешь.

Это я к тому, что резина - изолятор с большим временем максвелловской релаксации ( скажем, пара-другая часов). А у полиэтилена - так и вовсе суток.

Поэтому длительность опытов на электропроводность изоляции должна быть, строго говоря, в разы больше.

Может, с этим связано?
Тогда, может быть, надо просто дать образцам отлежаться пару-другую дней ?

---

концы разведены в воздухе, пробовали покрывать резину селиконом, результат неизменен, а иногда и хуже. длительность испытания ГОСТовский норматив. короткие длины стабильно хуже, причем более чем на порядок. производи измерения одного и того же образца в разные дни, есть отличия в результатах, но крайне не значительные.

Да, судя по твоему описанию, я не прав - дело всё-же в кабеле.
Точнее в том, что вы с ним делаете в процессе контроля.

И к самой процедуре исследований и подготовке объекта измерениям у меня пока вопросов нет. Пока впечатление такое, что вы поступаете так, как сделал бы и я.
Во всяком случае бяки, связанные с краями изолятора и разными поверхностными проводимостями, вы, похоже, убираете надёжно.

Кроме того, насколько я мог понять, ты сам производишь эти исследования, то есть персонально взаимодействуешь с природой.
И это очень здорово, коли так.
Это - залог того, что именно ты и разгадаешь загадку тока короткого отрезка.

Видимо, постоянного, так как точные измерения переменного 0.6 мкА весьма проблематичны. А у Вас, насколько мог понять - прибор вообще стрелочный, магнитоэлектрический, к коему вряд ли вообще могут быть какие-то претензии.

С точки зрения полупроводниковой техники, вы работаете с диэлектриком – базой , в который внедряете 4 параллельных электрода: 3 жилы и экран (+ броня).
Где пара электродов ( к которым подключают измеритель) играют роль эмиттера-коллектора или стока-истока. А пара остальных – базовых или затворных в режиме ХХ.
В целом получается структура любо типа биполярного транзистора, либо, попроще, - полевого с парой параллельных индуцированных управляющих каналов.

И стало быть, надо разбираться в том, что может происходить в базе - объёме изоляции в процессе подготовки объект ку измерениям и в самом процессе измерений. Учитывая тот факт, что максвелловской время релаксации оченнь велико.

Но сначала пара вопросов.
Есть ли вообще смысл в этом разбираться ( кроме познавательного, разумеется)?

Чем не устраивают измерения на большой длине?
Зачем надо работать с короткими отрезками, коль скоро с ними проблемы ?

---

Проблема с измерениями короткой длины пришла от наших потребителей, они наш кабель режут (перед резкой также проводится входной контроль, который показывает, что все ОК) на мелкие длины, испытывают перед примененией (короткую длину) и тут то ничего и не выдерживает. Соответственно все претензии к производителю. Вот и бьюсь уже сколько времени над этой загадкой природы. Колебания тока очень стремительные, скачкообразного характера, как в большую сторону так в меньшую. Прибор новый немецкий, вопросов к нему нет. Насколько может влиять на токи воздушный зазор между резиновой изоляцией и оболочкой из свинца?

Ах, вот что - входной контроль.
Стало быть, ты моделируешь у себя ситуацию входного контроля, как узакзчика. И качесьвенно получаешь ту же хрень, что у него ?
Или даже количественно?



1. Это похоже на взрывной шум в транзисторах (его ещё называют фликкер-шумом,1/f-шумом, мерцающим, контактным, чёрным шумом, в отличие от белого, равномерного по частоте ).
Он всегда, или только в начальных стадиях измерений, а потом как бы затухает?


2. Видимо, цифровой.
Можешь ли выслать в э/п типичный массив этих колебаний? Я просмотрю его спектр и, может, что-то осенит...

3. Думаю, над внешними условиями голову пока можно не сушить.

Тут, если действительно наблюдаешь взрывной шум (а это покажет спетр), то, скорее всего, у тебя какие-то (обратимые) внутренние процессы в твоём объекте.

А там - куча вариантов.

Скажем, когда ты измеряешь ток имежду двумя проводниками ( типа исток-сток), то что делаешь с остальными (затворными) (?
Висят в воздухе, замкнуты на корпус прибора ...?

Это к тому, что, может, вообще надо будет измерять ток утечки с выбранного проводника на все остальные, включённые параллельно.

То есть, в диодных структурах, а не транзисторых или вовсе тиристорных, как на рисунках.

---

Методика измерения. Три жилы с резиновой изоляцией и свинцовой оболочкой. Жила один: подаю высокое напряжение на медную токопроводящую жилу. Земля на свинцовую оболочку, при этом земля соединяется с остальными двумя медными жилами и их свинцовыми оболочками. и Так далее со второе и третьей жилой. В начальной стадии, при подъеме напряжения скачков практически нет, потом начинаются скачки, и так до окончания испытания. Второк конец отрезка висит в воздухе, там жилы так же разведены на 120 градусов.
2.Про массив колебаний не понял

Ага, всё намного проще, чем я думал. У тебя диодные системы.

---

Сиречь, у вас нет возможности записать масив значений тока, скажем, через каждые 0.1-1-10 сек ?
Это плохо, если нет объективной картины электрических явлений.
Науку низзя за уши притянуть.
Иногда она помогает ...

---

объективно думаю нет..конечно можно попробовать фиксировать колебания через 5-10 секунд..

Тогда для планирования такого наблюдения вопросы.

- сечение жил ( круглые ,как я понимаю),
- сплошные или из проволок.
- толщина изоляции,
- диэлектрическая проницаемость, хотя бы оринетировочно,
- напряжение,
- типовой то,
- резина прямо на жилах или есть ещё какая-то изоляция на тех жилах,
- свинец прямо на резину или тоже на изоляцию той изоляции.

Напряжение, как я полагаю, постоянное, но, надо думать, со сменой знака.

- смена знака напряжения скачком или плавное снижение и подъём,
- есть ли разница токов (+) и (-),
- что присходит сразу после смены знака

При вводе напряжения, как ты пишешь, объект ведёт себя прилично.

- длительность подъёма ( минута-две- ...)
- типовая длительность интервалов между скачками силы тока ...

---

сечение 13,3
однопроволочная медная луженая
1,5
---
рабочее 4 кВ, испытательное 27кВ
-
между резиной и изоляцией:во первых олово, во-вторых тонкий слой клея для лучшей адгезии изоляции с тпж
свинец прямо на резину

напряжение постоянное
знака напряжения нет


длительность подъема порядка 1 минуты, плавно в ручную
меньше секунды

Саша напиши производителям прибора, они должны быть в курсе.

---

Если речь идет о нефтепогружном кабеле, то мы никогда короткие куски на токи утечки не проверяли. Каким прибором пользуетесь?

---

А толщина резины что-нибудь 2-4 мм?

---

Прибор BAUR. Именно нефтепогружной, мы тоже не испытавали, но клинет режет его на короткие длины и проводит у себя испытания...и тут то что называется приехали, хотя на больших длинах все показатели с огромным запасом.

Изолированные жилы и жилы готового кабеля после пребывания в воде не менее 1 часа при температуре 20±5С должны выдержать в течении 5-ти минут испытание номинальным напряжением 18 кВ постоянного тока . Ток утечки изоляции, замеренный в конце испытания напряжением и пересчитанный на длину 1 км и температуру 20 ºС должен быть не более 0,5х10 -5 А.
Вот из ТУ.
клиенту надо бы постараться обьяснить, что так делать нельзя.
А чем обосновано испытательное напряжение 27Кв?

---

Не совсем понял как нельзя делать?В воду погружать? Испытательное напряжение на 27кВ, обосновано зарубежным стандартом 1017, так там для данного рабочего напряжения 4кВ, испытательное стоит на уровне 27 кВ.

нельзя мерить ток утечки у короткого куска кабеля, нет таких приборов.
Режется заранее испытанный кабель.
где можно поглядеть на стандарт 1017?

---

Судя по описанию конструктива и применяемым стандартам, торгуете кабелем REDA? Там есть свои нюансы. Максимальный ток утечки лимитируется исходя из метража и прикладываемого испытательного напряжения, имеет размерность мкА/кВ/км, т.е. пересчет надо делать. Потом в этом стандарте 27 кВ - это испытательное напряжение на заводе-изготовителе. На входном контроле у потребителя 22 кВ. При этом это только рекомендации. Реально все сервисные базы, которые работают с кабелем тестируют его на 18 кВ. И еще один момент - толщина изоляции. В американском стандарте рекомендуемая толщина 1,9 мм на сторону. А какая у вас по факту?

Могу в англоязычной версии скинуть на почту. Где написано,что нельзя мерить... Российский ГОСТ четко оговаривает минимальную длину в 50 метров.

Пересчет не пересчет, показания все равно выше нормы. В нашем ГОСТ испытания 18 кВ и показания идут мкА/км, без прерасчета на 1 кВ. Реально получается по другому. Потребитель закупил пробную партию, испытал целый барабан - OK, отрезал кусок 50 метров, испытал кусок - not OK. Радиалка 1,7 мм -факт.

А от остальных барабанов куски отрезались для испытаний? Я думаю здесь надо всю партию проверять. У нас были подобные проблемы когда покупали полуфабрикат на стороне, но там было видно по поверхности изоляционного слоя, что проблема в не стабильном технологическом процессе изолирования. Сейчас весь цикл изготовления свой и таких проблем нет. Изготавливаем из своего кабеля удлинители длиной от 15 до 100 метров, правда там испытания идут 12 кВ.

При испытании 18 кВ все ОК, Пробовали от разных партий и с разных барабанов. Проблема есть даже на заготовке до бронирования и именно на короткой длине.