Failure of underground cable on San Diego Gas & Electric's electric underground distribution system is an ever increasing problem. While there are a great number of cable diagnostic techniques available, none lend themselves to both an averaged and location specific, on-line implementation. This dissertation demonstrates the development of an on-line suitable technique that utilizes transients and Fast Fourier Transforms to determine a cable section?s impedance magnitude and phase angle as a function of frequency. Simultaneously a theoretical model was developed to simulate various scenarios that an in-service cable might experience. Significant effort was expended developing and optimizing the measurement and data analysis technique. This includes a statistical approach for comparing performance of different cable samples. Both the preliminary and final tests demonstrated the superiority of the frequency domain analysis over comparisons in the time domain. With the effort to date, there appears to be three distinct results: good cable, degraded cable and damaged cable. These differences are statistically significant at the 95% confidence level. Additionally, there appears to be good agreement between the theoretical model and actual test results. Consequently, this measurement methodology continues to hold promise for future practical development.

Sundsvall elnät har länge jobbat med att vädersäkra sitt elnät genom att gräva ner sitt mellanspänningsnät och det finns i dagsläget inga riktlinjer för hur mellanspänningskablar skall inspekteras. Målet med denna rapport var att utveckla en metod för hur Sundsvall elnät skulle kunna bedöma skicket på sina mellanspänningskablar, utreda vilka referensvärden borde användas, samt utforma rekommendationer för hur mätningarna borde tolkas i förhållande till möjligheten att fortsätta att ha kablarna i drift. För att möta målen genomfördes en litteraturstudie där olika diagnostikmetoder undersöks, referensvärden togs fram. Kablarnas åldringsmekanismer undersöktes samt konsekvenser av dåliga kablar förklaras. Utöver detta så utfördes ett antal mätningar i fält med tillgängliga mätmetoder. Rapporten visar på att det finns många tillgängliga mätmetoder för kabeldiagnostik men att få metoder har erkända referensvärden för bedömning. Rapporten påvisar att en kombination av mätningar med tangens med VLF, mätning av partiella urladdningar samt resistansmätning av kabelskärm/följeledare kan vara en bra metod bedöma skicket på mellanspänningskablar. / Sundsvall elnät has been working to weatherproof their grid by placing their medium voltage grid underground and to this date there are no regulations with regards to how to inspect underground cables. The aim of this survey was to develop a method for Sundsvall elnät on how to assess the condition of their medium voltage cables, investigate which reference values should be used, and to formulate recommendations on how measurements should be interpreted with regards to how long the cable can remain in service. To meet the aim of the survey a literature study was conducted where different methods for cable diagnostics, reference values, ageing mechanisms for medium voltage cables and consequences of bad cables was investigated. Furthermore some measurements are performed in field environment with available equipment. The report shows that there are many available methods for diagnostics of medium voltage cables but few methods that have recognized reference values. The report also shows that a combination of measurements containing tangens  with VLF, measurement of partial discharges and a resistance measurement of the cable screen and ground line could be a useful method for assessing the condition of medium voltage cables.

Detta examensarbete utfördes vid Bodens Energi Nät AB under våren 2017 och behandlar mätmetoder och olika tester som kan utföras på markförlagd kabel för kontroll av tillståndet på exempelvis isolation, mantel och skarvar. Bakgrunden till arbetet är att man inom Bodens Energi Nät har ett flertal kilometer kabel på mellanspänningsnivå 20 kV. En stor del av kablarna är isolerade med tvärbunden polyeten, PEX och härstammar från 1970 och 1980-talet. Dessa kablar har i efterhand visat sig ha problem med vattenträd, vilket kan beskrivas som trädliknande strukturer som uppstår i en kabels isolation på grund av fukt och orenheter när dessa blir utsatta för kraftigare elektriska fält. Problem med vattenträd i kablar leder efter en tid, ofrånkomligen till genomslag i isolationen med påföljande jordfel.  Syftet med denna rapport är att undersöka och kartlägga olika tillståndsbedömningsmetoder för kraftkabel avsedd för 12/24 kV-nät. Rapporten avser att vara en metodbeskrivning för de vanligaste diagnostiska mätmetoder samt redogör för dess för- och nackdelar. Följande frågeställningar ämnas besvaras: Vilka metoder finns tillgängliga för tillståndsbedömning av mellanspänningskabel och vilka egenskaper är mätbara? Vad har respektive mätmetod för svagheter och styrkor samt vilka begränsningar finns det? Finns det möjlighet att utföra mätningar på en kabel i drift eller måste den tilltänkta kabelsträckan frånskiljas den övriga anläggningen?Om mätningar kan utföras på en kabel i drift, vilka metoder gäller detta? Rapporten bygger till största del på en litteraturstudie där mycket av informationen är hämtad ifrån standarder, handböcker och guider. Rapporten behandlar dels allmän information om kraftkablar samt PEX-kabelns konstruktion vilket bör kännas till för att kunna tillgodogöra sig informationen på bästa sätt. Vidare avhandlas åldringsmekanismer för PEX-isolerad kabel. Metoderna som presenteras i rapporten omfattar bland annat; mantelprovning, hållprov med olika typer av spänning, mätning av den dielektriska förlustfaktorn tan delta samt mätning av partiella urladdningar, PD. I kapitel 5 presenteras mätresultat från ett antal olika tan delta-mätningar samt en mätning av partiella urladdningar, vidare ges en kortare förklaring till mätresultaten. Vid mätning av de dielektriska förlusterna fås information om isolationens totala skick. Mätning av partiella urladdningar (även kallat glimning) ger information om var eventuella ojämnheter och håligheter finns. Det är dock viktigt att komma ihåg att de metoder som finns måste anpassas till den kabel som avses mätas eftersom det inte går att identifiera alla typer av defekter och fel med hjälp av endast en metod. Metoderna bör användas som diagnostiska hjälpmedel som i sin tur ger fingervisningar om kabelanläggningens totala tillstånd. De är därmed inte att betrakta som en definitiv bekräftelse avseende funktionsdugligheten för kabeln. / The work in this bachelor’s thesis was conducted at Bodens Energi Nät AB during the spring of 2017. The report describes common methods available for testing and diagnostic measurements of electric power cables. Bodens Energi Nät manages a medium voltage power grid which consists of around 700 kilometers of power lines and about 200 kilometers of cables. A large part of these cables have an insulating layer consisting of cross-linked polyethylene (XLPE) and originates from the 1970s and the 1980s. These particular XLPE cables have a higher than normal tendency to develop problems with water trees. Water trees can be described as tree-shaped structures forming inside the insulating layer of the cable in the presence of an electrical field and water. Issues with water trees leads to local degradation of the dielectric material in the cable and usually ends with a phase-to-ground fault. The purpose of this thesis is to examine and describe different methods for diagnostic measurements of medium voltage cables. Through the use of a literature study the following questions will be answered: Which methods are available for diagnostic measurements and what properties can be measured? What are the strengths and weaknesses for each of these methods? Can measurements be performed on cables on-line or is it required to disconnect the cables from the grid before any measurements can be performed?In the case of on-line testing, which methods does this apply to?  The overall disposition of this thesis starts with a general description of power cables including XLPE cables, as well as aging mechanisms in extruded cables. Subsequent chapters describes testing methods such as cable sheath testing, hipot testing using different types of voltages, measurements of the dielectric dissipation factor tan , as well as partial discharge testing.  Chapter 5 discloses the results from some different tan  measurements including a partial discharge measurement. A short description and explanation is included with every figure.  Measuring the dielectric dissipation factor yields information about the total condition of the insulation. Partial discharge offers information regarding the location of irregularities, cavities and impurities within the insulation. It is important to have in mind that each of these methods on its own will not be able to identify all types of defects. Therefore it may be required to carry out several measurements using different types of methods in order to get a general idea of the condition of the cable. Methods for cable diagnostic measurements should be seen as a tool to get an estimate about the total condition of a power cable and is not considered a fail safe way to determine the operational ability.