Resumen: Este documento analiza las deficiencias y problemas de la prueba de voltaje de soporte de CC en el cable XLPE, y selecciona el dispositivo de resonancia de conversión de frecuencia para la prueba de voltaje de soportar CA en el sitio en comparación;
Palabras clave: cable de alta tensión, prueba de voltaje de soporte de CC, prueba de voltaje de soporte de CA
prefacio:
Los cables de alimentación se utilizan a menudo como líneas eléctricas para centrales eléctricas, subestaciones y empresas industriales y mineras. También se utilizan comúnmente al cruzar ríos y ferrocarriles. El cable de alimentación se puede utilizar como líneas urbanas de transmisión y distribución de energía y líneas troncales en empresas industriales y mineras para reducir la ocupación de la tierra y embellecer el medio ambiente. El desarrollo de la construcción de energía eléctrica impulsa directamente el desarrollo del país. En la construcción de energía eléctrica, el cable de alimentación juega un papel importante. Es amado por los usuarios de energía eléctrica debido a su pequeña influencia del clima externo, ocultación, durabilidad, alto rendimiento de aislamiento, buen rendimiento impermeable y a prueba de ácido, fuerte resistencia a la tracción y compresión. Sin embargo, es fácil tener algunas fallas en el proceso de uso, tales como daños mecánicos, corrosión del paquete de plomo y corrosión excesiva Envejecimiento térmico, etc. Por lo tanto, el cable de alimentación debe ser probado para fallas ocultas mediante pruebas preventivas rutinarias para garantizar el funcionamiento normal del sistema de alimentación.
Según iec840 o cigrewg21.03, el propósito de la prueba de campo no es inspeccionar la calidad de fabricación de los accesorios para cables o cables, que se ha confirmado en la prueba de tipo y prueba de fábrica. El propósito de la prueba de aceptación de la finalización del sitio es comprobar si la colocación del cable y la instalación de accesorios son correctas. El cable puede dañarse accidentalmente en el proceso de transporte, manipulación, almacenamiento, colocación y llenado. Según iec229, para cables con espesor de vaina exterior de 2,5 mm o más, se aplica voltaje de CC de 10 kV entre el escudo del cable y el suelo durante 1 minuto. Para la prueba de voltaje de resistencia del aislamiento principal del cable, IEC recomienda dos métodos:
Tensión de soporte de CC: 3u015min; Tensión de soporte de CA: u05min.
El equipo tradicional de prueba de voltaje de soporte de CC tiene las ventajas de peso ligero, buena movilidad y baja capacidad. Tiene un buen efecto de aplicación para el cable aislado de papel de aceite, pero para el cable XLPE, se demuestra que el método de voltaje de soportar CC no es adecuado en teoría y práctica.
Los elementos de prueba del cable de alta tensión especificados en el artículo 18.0.1 de la norma nacional son los siguientes:
1. Mida la resistencia al aislamiento;
2. Prueba de voltaje de soporte de CC y medición de corriente de fuga;
3. Prueba de voltaje de soporte de CA;
4. Mida la relación de resistencia del escudo metálico y el conductor;
5. Compruebe la fase en ambos extremos de la línea de cable;
6. Prueba de aceite aislante de cable relleno de aceite;
7. Prueba del sistema de interconexión cruzada.
No hay ningún elemento de prueba en la norma nacional para detectar el agua que entra en el revestimiento interno y la vaina exterior del cable
1. Dado que es imposible detectar si hay agua en la capa interna de vaina exterior del cable de acuerdo con la norma nacional, los elementos de ensayo adicionales en cada provincia son los siguientes:
1.1. Juzgar por la relación de resistencia de la cubierta de cobre a la resistencia del conductor. El paso es medir la resistencia de CC del escudo de cobre y el conductor a la misma temperatura con puente de doble pared. Cuando la relación entre los primeros y los segundos es mayor que la anterior a la operación, indica que la resistencia a CC de la capa de escudo de cobre aumenta, y el escudo de cobre puede corroerse; cuando la relación es menor que la anterior a la operación, indica que la resistencia al contacto del punto de conexión del conductor en el accesorio puede aumentar. Generalmente, en la prueba de campo, se mide el valor de resistencia de aislamiento de armadura y escudo de acero, y la relación de resistencia se utiliza para juzgar si la vaina exterior y el revestimiento interior del cable están inundados.
1.2. Utilice un megohmmeter para medir la resistencia al aislamiento. Los pasos son los siguientes: utilice un megohmómetro de 500V para medir la resistencia a aislamiento de la vaina exterior del revestimiento interno del cable de goma y plástico. Cuando la resistencia al aislamiento por kilómetro sea inferior a 0,5 megohm, utilice los siguientes métodos para seguir juzguendo. Utilice un multímetro para medir la resistencia al aislamiento. Según el principio de la batería primaria, la capa metálica, la capa de blindaje y los materiales de recubrimiento del cable de caucho y plástico son cobre, plomo, hierro, zinc y aluminio El electrodo y el potencial de estos metales son + 0,334, -0,122, -0,44, -0,76v y -1,33v respectivamente después de que el agua entre en la capa interna de la vaina exterior del cable de plástico de caucho. El principio es que cuando la vaina exterior del cable de plástico de goma está dañada y el agua entra en la capa interna, el potencial al suelo de -0.76v se generará en la tira de acero galvanizado de la capa de armadura porque las aguas subterráneas son electrolitos. Cuando la vaina exterior o el revestimiento interior se daña y el agua entra, cuando la resistencia de aislamiento por kilómetro es inferior a 0,5 megohm, utilice las sondas positivas y negativas del multímetro para medir la resistencia de aislamiento de la capa de blindaje al suelo o la capa de blindaje a la capa de protección de cobre alternativamente. En este momento, la batería primaria formada en el circuito de medición se conecta en serie con la batería seca en el multímetro. Cuando la combinación de polaridad hace que el voltaje agregue, el valor de resistencia medido es menor; por el contrario, el valor de resistencia medido es mayor. Por lo tanto, cuando la diferencia entre los dos valores de resistencia de aislamiento medidos anteriores es grande, indica que se ha formado la batería primaria, y se puede juzgar que la vaina exterior y el revestimiento interior se han dañado.
Por ejemplo, después de que una vaina de goma y cable de plástico se dañe y humedezca, las resistencias medidas son 7 Ka ohm y 55 Ka ohm respectivamente.
2. Para la prueba de soporte de voltaje de los cables, la norma nacional estipula que la prueba de soporte de voltaje CC y la prueba de soporte de voltaje ca deben llevarse a cabo, pero las provincias locales eligen uno de ellos de acuerdo con su propia situación real. Ahora las ventajas y desventajas de los dos se comparan de la siguiente manera: los cables XLPE no deben estar sujetos a la prueba de soporte de voltaje CC, pero deben estar sujetos a la prueba de soporte de voltaje de CA.
Prueba de voltaje de soportar de 2.1 CC:
Es un principio general de prueba de alta tensión que el campo de tensión de prueba aplicado en el objeto probado debe simular la condición de funcionamiento de los aparatos de alta tensión. La prueba de voltaje de resister cc es muy eficaz para encontrar los defectos de los cables aislados de papel, pero puede no ser eficaz para los cables aislados XLPE, y también puede tener efectos negativos, principalmente en los siguientes aspectos:
2.1.1 la distribución de campo eléctrico del cable XLPE bajo voltaje CA y CC es diferente. La capa de aislamiento XLPE está hecha de polietileno a través de enlaces cruzados químicos, que pertenece a la estructura de aislamiento integral, y su constante dieléctrica es 2.1-2.3, que se ve menos afectada por el cambio de temperatura. Bajo voltaje CA, la distribución de campo eléctrico en la capa de aislamiento del cable XLPE está determinada por la constante dieléctrica de cada medio, es decir, la intensidad del campo eléctrico se distribuye en proporción inversa a la constante dieléctrica, que es relativamente estable. Bajo voltaje CC, la distribución de campo eléctrico en la capa de aislamiento está determinada por la resistividad del volumen del material, y se distribuye en una proporción positiva, y el coeficiente de distribución de la resistencia al aislamiento no es uniforme. En particular, la distribución de la resistencia del campo eléctrico de CA en accesorios de cable como el terminal de cable y la caja de conexiones es completamente diferente de la de la resistencia del campo eléctrico de CC, y el mecanismo de envejecimiento del aislamiento bajo voltaje CA es diferente del voltaje dc. Por lo tanto, la prueba de voltaje de resister cc no puede simular el estado de funcionamiento del cable XLPE.
El cable XLPE 2.1.2 producirá un efecto de "acumulación" bajo voltaje CC para almacenar y acumular carga residual unipolar. Se tarda mucho tiempo en liberar la carga residual debido a la acumulación de carga durante la prueba de voltaje de soportar CC. Si el cable se pone en funcionamiento antes de que la carga residual de CC se libere completamente, la tensión residual de CC se superponerá sobre el valor máximo de voltaje de frecuencia de potencia, haciendo que el valor de voltaje en el cable supere la tensión nominal en condiciones de funcionamiento, lo que acelerará el envejecimiento del aislamiento, acortará la vida útil del cable e incluso conducirá a la descomposición del aislamiento.
2.1.3 Una debilidad fatal del cable XLPE es que las ramas de agua son fáciles de formar en el aislamiento. Bajo voltaje DC, las ramas de agua se convertirán rápidamente en ramas eléctricas y formarán descarga, lo que acelera el deterioro del aislamiento y causa avería bajo voltaje de frecuencia de potencia. Sin embargo, la rama de agua pura puede mantener un valor de voltaje considerable de soportar bajo voltaje de trabajo de CA durante un período de tiempo.
2.1.4 flashover o avería durante la prueba de alto voltaje de CC en el lugar puede causar daños al cable normal y aislamiento de las articulaciones. Además, la prueba de voltaje de soporte de CC no puede encontrar eficazmente algunos defectos bajo voltaje de CA, como daños mecánicos o cono de estrés fuera de lugar en accesorios de cable. El lugar donde el aislamiento es más propenso a la avería bajo voltaje ca a menudo es incapaz de romper bajo voltaje CC. Bajo voltaje DC, la avería de aislamiento a menudo ocurre en el lugar donde el aislamiento normalmente no se descompone en condiciones de trabajo de CA.
Prueba de voltaje de soportar 2,2 CA:
Puesto que la prueba de voltaje de resister cc no puede simular la resistencia del campo de funcionamiento del cable aislado XLPE y no puede lograr el efecto de prueba esperado, consideramos el uso de prueba de alto voltaje de CA. Debido a los diferentes valores de capacitancia de los cables, primero debemos medir el valor de capacitancia del cable de alimentación antes de la prueba, y calcular la corriente capacitiva bajo la tensión de prueba de acuerdo con el valor de capacitancia, con el fin de seleccionar el instrumento de prueba adecuado.
2.2.1 se entiende que la tensión nominal de los cables en la mayoría de las plantas de energía es de 6kV, y la longitud es principalmente dentro de 1,5 km, por lo que podemos adoptar el método convencional de prueba de voltaje de soportar ca. Si se utiliza un transformador de prueba de 50kV, 20KVA, su corriente de salida máxima es de 1000mA. Según I = 2 π fuc, tomando el cable de 6kV como ejemplo, la máxima capacitancia del cable que puede ser probado por este transformador de prueba es de 265nf (F = 50Hz, u = 12kV).
2.2.2 para algunos cables de gran capacidad, si se adopta el método convencional de prueba de voltaje de resister de CA, se requiere un transformador de prueba de gran capacidad y también se requiere la capacidad del regulador de voltaje y la fuente de alimentación. A menudo es difícil de hacer en el lugar, y es lento y laborioso transportar y colocar instrumentos de prueba mediante el uso de vehículos grandes y grúas. Por lo tanto, utilizamos la prueba de conversión de frecuencia, serie o serie método de resonancia paralela para llevar a cabo la prueba de soporte de voltaje del cable de acuerdo con la situación específica.
2.2.3 frecuencia ultra baja 0.1Hz soportar prueba de voltaje:
De acuerdo con la capacidad de prueba (fórmula s = wcus2 = 2 Π fus2kva, donde la capacitancia del cable de prueba C, EE.UU. – voltaje de prueba, frecuencia de alimentación f, 50 Hz de China), se puede ver que en comparación con voltaje de 50 Hz, voltaje de CA de 0,1 Hz necesita 1 / 500 de la potencia de este último, por lo que puede producir equipos portátiles para su uso in situ sin ningún problema. En la actualidad, este método se utiliza principalmente en la prueba de cables de media y baja tensión.
La práctica de campo demuestra que la prueba de voltaje de resistencia del cable XLPE con voltaje de frecuencia ultrabaja de 0,1 Hz puede ser de 1,5-1,8 veces de voltaje de 50 Hz, que es más fácil encontrar defectos de aislamiento de cable que voltaje de soporte de CC, y más fácil de exponer defectos de aislamiento que la tensión de CA de 50 Hz.
2.2.4 resonancia de frecuencia variable soportar prueba de voltaje:
El sistema de prueba de resonancia de conversión de frecuencia no sólo puede satisfacer los requisitos del cable XLPE de alta tensión, sino que también tiene las ventajas de peso ligero y buena movilidad, que es adecuado para la prueba de campo. El reactor fijo se utiliza como reactor de resonancia para realizar resonancia por modulación de frecuencia. El rango de frecuencia es de 30-300hz, que se ajusta a cigrewg21.09 "guía recomendada para la prueba de finalización de cables aislados extruidos de alta tensión". Se recomienda el voltaje de CA de la frecuencia de potencia y la frecuencia de potencia aproximada (30-300hz). Este tipo de voltaje de CA puede reproducir la misma fuerza de campo que bajo la condición de operación. Tiene las ventajas de una buena equivalencia, alta eficiencia, equipos ligeros y longitud de muestra casi ilimitada.
En resumen, en vista de la pequeña capacidad y el volumen de equipos de prueba de frecuencia de potencia en el sitio del cable, fáciles de transportar y operar, es más eficaz encontrar defectos de cable que el voltaje de soporte de CC convencional, por lo que el método de prueba de resonancia de frecuencia de energía o conversión de frecuencia debe utilizarse para la prueba de aceptación de finalización del sitio de cable. Además, el dispositivo de resonancia de conversión de frecuencia puede cumplir con los requisitos de la prueba de traspaso de cable de polietileno intercontratada de 10kV y 220kV y superiores, por lo que se recomienda que se prefiera la resonancia de conversión de frecuencia con tensión de soporte.