Resumo: Este artigo analisa as deficiências e problemas do teste de tensão de resistência dc no cabo XLPE e seleciona o dispositivo de ressonância de conversão de frequência para teste de tensão de resistência ac no local por comparação;
Palavras-chave: cabo de alta tensão, teste de tensão de resistência DC, teste de tensão de resistência AC
prefácio:
Os cabos de energia são frequentemente usados como linhas de energia para usinas, subestações e empresas industriais e de mineração. Eles também são comumente usados na travessia de rios e ferrovias. O cabo de energia pode ser usado como linhas de transmissão e distribuição de energia urbana e linhas de tronco em empreendimentos industriais e minerais para reduzir a ocupação do solo e embelezar o meio ambiente. O desenvolvimento da construção de energia elétrica impulsiona diretamente o desenvolvimento do país. Na construção de energia elétrica, o cabo de energia desempenha um papel importante. É amada pelos usuários de energia elétrica por sua pequena influência de clima externo, ocultação, durabilidade, alto desempenho de isolamento, bom desempenho à prova d'água e à prova de ácido, forte resistência à tração e à compressão. No entanto, é fácil ter algumas falhas no processo de uso, como danos mecânicos, corrosão do pacote de chumbo e corrosão excessiva Envelhecimento térmico, etc. Portanto, o cabo de alimentação deve ser testado para falhas ocultas por meio de teste preventivo de rotina para garantir o funcionamento normal do sistema de energia.
De acordo com o iec840 ou cigrewg21.03, o objetivo do teste de campo não é inspecionar a qualidade de fabricação dos acessórios de cabo ou cabo, o que foi confirmado no teste de tipo e teste de fábrica. O objetivo do teste de aceitação da conclusão do local é verificar se a colocação do cabo e a instalação dos acessórios estão corretas. O cabo pode ser danificado acidentalmente no processo de transporte, manuseio, armazenamento, colocação e enchimento. De acordo com o iec229, para cabos com espessura de baia externa de 2,5 mm ou mais, a tensão DC de 10kV é aplicada entre o escudo do cabo e o solo por 1 minuto. Para o teste de tensão de resistência do isolamento principal do cabo, o IEC recomenda dois métodos:
Tensão de resistência dc: 3u015min; Ac resistência tensão: u05min.
O tradicional equipamento de teste de tensão de resistência DC tem as vantagens do peso leve, boa mobilidade e baixa capacidade. Tem um bom efeito de aplicação para cabo isolado de papel de óleo, mas para cabo XLPE, é comprovado que o método de tensão de resistência DC não é adequado na teoria e na prática.
Os itens de teste do cabo de alta tensão especificados no artigo 18.0.1 do padrão nacional são os seguintes:
1. Medir a resistência ao isolamento;
2. DC suportar teste de tensão e medição da corrente de vazamento;
3. Teste de tensão de resistência ac;
4. Medir a razão de resistência do escudo metálico e do condutor;
5. Verifique a fase nas duas extremidades da linha do cabo;
6. Teste de óleo isolante do cabo cheio de óleo;
7. Teste do sistema de interconexão cruzada.
Não há nenhum item de teste no padrão nacional para detectar a água entrando no revestimento interno e baia semiato do cabo
1. Como é impossível detectar se há água na camada interna da baia do cabo de acordo com a norma nacional, os itens adicionais de teste em cada província são os seguintes:
1.1. Julgue pela razão de resistência à cobertura de cobre à resistência do condutor. O passo é medir a resistência DC do escudo de cobre e do condutor na mesma temperatura com ponte de parede dupla. Quando a razão do primeiro para o segundo é maior do que antes da operação, indica que a resistência DC da camada de escudo de cobre aumenta, e o escudo de cobre pode ser corroído; quando a razão é menor do que antes da operação, indica que a resistência de contato do ponto de conexão do condutor no acessório pode aumentar. Geralmente, no teste de campo, o valor de resistência ao isolamento da armadura e do escudo de aço é medido, e a razão de resistência é usada para julgar se a baia externa e o revestimento interno do cabo estão inundados.
1.2. Use um megohmômetro para medir a resistência ao isolamento. Os passos são os seguintes: use um megohmmetro de 500V para medir a resistência ao isolamento da bainha externa do revestimento interno do cabo de borracha e plástico. Quando a resistência ao isolamento por quilômetro for inferior a 0,5 megohm, use os seguintes métodos para julgar mais. Use um multimetro para medir a resistência ao isolamento. De acordo com o princípio da bateria primária, a camada metálica, a camada de armadura e os materiais de revestimento do cabo de borracha e plástico são cobre, chumbo, ferro, zinco e alumínio O eletrodo e o potencial desses metais são + 0,334, -0,122, -0,44, -0,76v e -1,33v, respectivamente, após a entrada da água na camada interna da bainha externa do cabo plástico de borracha. O princípio é que quando a bainha externa do cabo plástico de borracha é danificada e a água entra na camada interna, o potencial para o solo de -0,76v será gerado na tira de aço galvanizado da camada de armadura porque a água subterrânea é eletrólito. Quando a bainha externa ou o forro interno estiver danificado e a água entrar, quando a resistência ao isolamento por quilômetro for inferior a 0,5 megohm, use as sondas positivas e negativas do multímetro para medir a resistência ao isolamento da camada de armadura ao solo ou à camada de armadura para a camada de proteção de cobre alternadamente. Neste momento, a bateria principal formada no circuito de medição é conectada em série com a bateria seca no multimetro. Quando a combinação de polaridade faz a tensão adicionar, o valor de resistência medido é menor; pelo contrário, o valor de resistência medido é maior. Portanto, quando a diferença entre os dois valores de resistência ao isolamento medidos acima é grande, indica que a bateria primária foi formada, e pode ser julgado que a baia externa e o revestimento interno foram danificados.
Por exemplo, depois que uma bainha de cabo de borracha e plástico é danificada e amortecido, as resistências medidas são 7 Ka ohm e 55 Ka ohm, respectivamente.
2. Para o teste de tensão dos cabos, a norma nacional estipula que o teste de tensão DC e o teste de resistência à tensão CA devem ser realizados, mas as províncias locais escolhem um deles de acordo com sua própria situação real. Agora, as vantagens e desvantagens dos dois são comparadas da seguinte forma: os cabos XLPE não devem estar sujeitos ao teste de resistência de tensão DC, mas devem estar sujeitos ao teste de resistência de tensão CA.
Teste de tensão de resistência 2.1 DC:
É um princípio geral do teste de alta tensão que o campo de tensão de teste aplicado no objeto testado deve simular a condição de operação do aparelho de alta tensão. O teste de tensão de resistência DC é muito eficaz para encontrar os defeitos dos cabos isolados de papel, mas pode não ser eficaz para cabos isolados XLPE, e também pode ter efeitos negativos, principalmente nos seguintes aspectos:
2.1.1 A distribuição de campo elétrico do cabo XLPE sob tensão AC e DC é diferente. A camada de isolamento XLPE é feita de polietileno através de crosslinking químico, que pertence à estrutura de isolamento integral, e sua constante dielétrica é 2.1-2.3, que é menos afetada pela mudança de temperatura. Sob tensão CA, a distribuição de campo elétrico na camada de isolamento do cabo XLPE é determinada pela constante dielétrica de cada meio, ou seja, a intensidade do campo elétrico é distribuída em proporção inversa à constante dielétrica, que é relativamente estável. Sob tensão DC, a distribuição do campo elétrico na camada de isolamento é determinada pela resistividade do volume do material, e é distribuída em proporção positiva, e o coeficiente de distribuição da resistência ao isolamento não é uniforme. Em particular, a distribuição da força do campo elétrico CA em acessórios de cabo, como terminal de cabos e caixa de junção é completamente diferente da da força do campo elétrico DC, e o mecanismo de envelhecimento do isolamento sob tensão CA é diferente daquele sob tensão DC. Portanto, o teste de tensão de resistência DC não pode simular a condição de operação do cabo XLPE.
2.1.2 O cabo XLPE produzirá efeito de "acumulação" sob tensão DC para armazenar e acumular carga residual unipolar. Leva muito tempo para liberar a carga residual devido ao acúmulo de carga durante o teste de tensão de resistência dc. Se o cabo for colocado em funcionamento antes que a carga residual de DC seja totalmente liberada, a tensão residual dc será sobreposta ao valor máximo da tensão da frequência de energia, fazendo com que o valor da tensão no cabo exceda a tensão nominal em condições de operação, o que acelerará o envelhecimento do isolamento, encurtará a vida útil do cabo e até levará à quebra do isolamento.
2.1.3 Uma fraqueza fatal do cabo XLPE é que os galhos de água são fáceis de formar no isolamento. Sob tensão DC, os galhos de água se transformarão rapidamente em galhos elétricos e formarão descarga, o que acelera a deterioração do isolamento e causa a quebra sob tensão de frequência de energia. No entanto, o ramo de água pura pode manter um valor considerável de tensão de resistência sob tensão de funcionamento CA por um período de tempo.
2.1.4 flashover ou quebra durante o teste de alta tensão dc no local pode causar danos ao cabo normal e isolamento da articulação. Além disso, o teste de tensão de resistência dc não pode efetivamente encontrar alguns defeitos sob tensão CA, como danos mecânicos ou cone de estresse extraviado em acessórios de cabo. O lugar onde o isolamento é mais propenso a decomposição sob tensão CA é muitas vezes incapaz de quebrar sob tensão DC. Sob tensão DC, a quebra do isolamento ocorre frequentemente no local onde o isolamento normalmente não se quebra sob condições de trabalho de AC.
2.2 Teste de tensão de resistência ac:
Uma vez que o teste de tensão de resistência DC não pode simular a força do campo operacional do cabo isolado XLPE e não pode alcançar o efeito de teste esperado, consideramos usar o teste de alta tensão CA. Devido aos diferentes valores de capacitância dos cabos, devemos primeiro medir o valor de capacitância do cabo de alimentação antes do teste, e calcular a corrente capacitiva sob a tensão de teste de acordo com o valor de capacitância, de modo a selecionar o instrumento de teste adequado.
2.2.1 entende-se que a tensão nominal dos cabos na maioria das usinas é de 6kV, e o comprimento é principalmente dentro de 1,5km, para que possamos adotar o método convencional de teste de tensão de resistência ac. Se um transformador de teste de 50kV, 20KVA for usado, sua corrente máxima de saída é de 1000mA. De acordo com I = 2 π fuc, tendo como exemplo o cabo de 6kV, a capacidade máxima do cabo que pode ser testado por este transformador de teste é de 265nf (F = 50Hz, u = 12kV).
2.2.2 para alguns cabos de grande capacidade, se o método convencional de teste de tensão de resistência AC for adotado, é necessário um transformador de teste de grande capacidade e a capacidade do regulador de tensão e da fonte de alimentação também é necessária. Muitas vezes é difícil fazer no local, e é demorado e trabalhoso transportar e colocar instrumentos de teste usando veículos de grande porte e guindastes. Portanto, utilizamos o teste de conversão de frequência, série ou série método de ressonância paralela para realizar o teste de resistência de tensão do cabo de acordo com a situação específica.
2.2.3 ultra baixa frequência 0.1Hz suportar teste de tensão:
De acordo com a capacidade de teste (fórmula s = wcus2 = 2 Π fus2kva, onde a capacitância do cabo de teste C, EUA – tensão de teste, frequência de f-power, 50 Hz da China), pode-se ver que, em comparação com a tensão de 50 Hz, a tensão AC de 0,1 Hz precisa de 1/ 500 da potência deste último, para que possa produzir equipamentos portáteis para o local sem qualquer problema de uso. Atualmente, este método é utilizado principalmente no teste de cabos de média e baixa tensão.
A prática de campo demonstra que o teste de tensão de resistência do cabo XLPE com tensão de 0,1 Hz de frequência ultra-baixa pode ser de 1,5-1,8 vezes de tensão de 50 Hz, o que é mais fácil de encontrar defeitos de isolamento do cabo do que a tensão de resistência dc, e mais fácil de expor defeitos de isolamento do que a tensão AC de 50 Hz.
2.2.4 teste de frequência variável de resistência:
O sistema de teste de ressonância de conversão de frequência pode não apenas atender aos requisitos do cabo XLPE de alta tensão, mas também tem as vantagens do peso leve e boa mobilidade, que é adequado para teste de campo. O reator fixo é usado como reator de ressonância para perceber ressonância por modulação de frequência. A faixa de frequência é de 30-300hz, que se conforma com cigrewg21.09 "guia recomendado para teste de conclusão de cabos isolados extrudados extrudados de alta tensão". Recomenda-se tensão AC de frequência de energia e frequência de alimentação aproximada (30-300hz). Este tipo de tensão CA pode reproduzir a mesma força de campo que a da condição de operação. Tem as vantagens de boa equivalência, alta eficiência, equipamentos leves e comprimento de amostra quase ilimitado.
Resumindo, tendo em vista a pequena capacidade e o volume de equipamentos de teste de frequência de energia no local do cabo, fáceis de transportar e operar, é mais eficaz encontrar defeitos de cabo do que a tensão convencional de resistência dc, de modo que o método de teste de frequência de frequência ou frequência de frequência deve ser usado para o teste de aceitação de conclusão do local do cabo. Além disso, o dispositivo de ressonância de conversão de frequência pode atender aos requisitos do teste de entrega do cabo de polietileno intercedido de 10kV e 220kV ou acima, por isso é recomendado que a ressonância de conversão de frequência resista a tensão é preferível.