Study on diagnostic method for water treed XLPE cable by loss current measurement

Abstract

Degradation of XLPE cable by water trees gives rise to harmonics in the loss current. The authors are engaged in development of diagnostic methods for water tree degradation utilizing these harmonic components. As a result of this development, the following was discovered. The harmonic components occurring in the loss current provide an extremely good indication of the state of degradation. Harmonic components arise as a result of the nonlinear voltagecurrent characteristic of water trees. An equivalent circuit which incorporates this nonlinearity of water trees faithfully reproduces the loss current waveforms obtained in experiments. When a voltage at a frequency differing from commercial frequencies is superposed, a degradation signal occurs at a characteristic frequency.

A nonlinear frequency analysis based approach for power cable insulation fault detection

“…However, the nonlinear characteristics of water tree degraded XLPE insulation have been generally accepted as an important feature and used as a diagnostic criterion (Yagi et al, 1998;Kawai et al, 2000;Hvidsten, 1999). Figure 3 shows the V-I characteristic of bridged water tree degraded power cables obtained from sheet specimens (Yagi et al, 1998). The V-I relationship may be approximated by the following nonlinear function: …”

Uma Proposta de Modelagem para Estudos da Degradação de Cabos Isolados devido ao Fenômeno de Arborescência

“…A ideia central para a modelagem da arborescência se fundamenta numa correlação entre as formas de onda das correntes e tensões manifestadas quando da ocorrência deste efeito e o desempenho de um diodo. Esta estratégia se apoia em considerações advindas de resultados experimentais contemplados na referência [11] a qual evidencia que a característica não linear das arborescências se apresenta com uma boa similaridade à curva característica de operação de um diodo semicondutor na região de polarização direta.…”

“…Utilizando a referida modelagem a Figura 2 é indicativa da característica V-I típica de um diodo polarizado diretamente, porém operando numa região para a qual ainda não ocorreu o processo de condução plena. Por outro lado, a Figura 3, extraída da referência [11], evidencia a relação V-I para amostras de cabos elétricos com distintos níveis de degradação por arborescência. Percebe-se, pois, que o desempenho do semicondutor nessa região mostra uma boa concordância qualitativa entre as curvas características V-I do diodo e das arborescências, particularmente em relação àquela situação identificada pelo maior nível de degradação.…”

“…Nesse contexto, o presente artigo, fundamentado na referência [11] se propõe a avançar no sentido de oferecer uma modelagem do fenômeno da arborescência, reconhecendo suas características não lineares e focando como meta a extração de informações relevantes ao conhecimento do estado operacional de um determinado cabo isolado energizado.…”

Measurement of residual charge using pulse voltages for water tree degraded xLPE cables diagnosis

“…Further, the time-and frequency-domain dielectric responses change with the water tree degradation: they have been studied as a diagnostic tool for XLPE cables [14][15][16][17][18][19]. Due to water tree degradation, harmonics are generated in the AC loss current of the XLPE cables [20][21][22][23], and a water tree degradation index was proposed on the basis of the harmonic current characteristics.…”