Spændingstest af højspændingskabler
Spændingsholdbarhedstest er en isolationsprøve, men det er en destruktiv prøve, der kan afsløre isolationsfejl, som er svære at opdage i ikke-destruktive prøver.
Prøvecyklussen for højspændingskabler er tre år, og den skal udføres efter ikke-destruktive prøver. Med andre ord udføres spændingsholdbarhedstesten kun, når alle ikke-destruktive prøver er bestået.
De fleste højspændingskabler, der anvendes i dag, er krydsforbundne polyetylen (XLPE) kabler, som kan have store tværsnit og dække et bredt spændingsniveau. Derfor forventes, at deres anvendelse vil blive stadig mere udbredt.
Denne artikel bruger den mest almindelige 10 kV højspændingskabel som eksempel. Faktisk er der ikke meget at uddybe – prøven er simpel, og metoden er lignende til isolationsprøver, bortset fra at prøveudstyr er forskelligt.
Isolationsmodstanden måles ved hjælp af en isolationsmodstandsmåler (megger), mens spændingsholdbarhedstesten kræver en serie-resonans-prøvesæt.
Princippet og forbindelsen af serie-resonansprøver er også meget simple. Det er ikke, som om serie-resonanseudstyr er noget særligt nyt, da det har været i brug i mange år.
Serie-resonans er relativt let at forstå, og det forklares specifikt i grundlæggende elektriske kurser. Højspændingskabler er kapacitive prøveobjekter, som kan lagre elektrisk ladning under spændningsapplikationen.
Derfor, uanset om en højspændingskabel er under strøm eller ej, forsøg aldrig at røre den med hånden. Selv hvis den er frakoblet, kan udladningen fra dens kapacitance være ret farlig!
Uden personlig oplevelse bør man ikke trække overhastede konklusioner. De, der ikke har oplevet det, bør aldrig prøve det letfingret.
Eftersom prøveobjektet er kapacitivt, er en induktor forbundet i serie i prøvekredsen. Resonans opnås ved at udnytte princippet, at induktiv reaktans (XL) er lig med kapacitiv reaktans (XC).
Denne resonansbetingelse kan opnås enten ved at justere induktansværdien eller ved at ændre strømforsyningsfrekvensen. Hvordan justerer vi induktansen? Naturligvis fastsættes det baseret på kapacitancen, fordi XL skal være lig med XC.
For en given kabel, når typen og længden (i meter) er kendt, kan kapacitancen findes i referencetabeller eller leveres af kabelfabrikanten.
Når det gælder ændring af strømforsyningsfrekvens, bruges den klassiske formel f₀ = 1/(2π√LC), hvor f₀ er resonansfrekvensen.
Ved resonansfrekvensen er XL = XC, og spændingerne over induktoren og prøveobjektets kapacitance bliver ens. Denne spænding er Q gange kilde-spændingen, hvor Q er kvalitetsfaktoren, også kendt som spændingsforstærkningsfaktoren.
Q-værdien kan være meget høj, op til 120 (se specifikke udstyrshåndbøger for præcise værdier). Dette reducerer betydeligt den nødvendige strømforsyningskapacitet, hvilket netop er grunden til, at serie-resonansudstyr er blevet bredt anvendt.
Almindeligt serie-resonansudstyr kan normalt give en justerbar frekvensområde på 30–300 Hz, hvilket gør det bekvemt at lokalisere resonansepunktet.
Til sidst lad os tale om prøvespændingen. For 10 kV højspændingskabler er forebyggende prøvespændingen valgt til 2U₀, med en varighed på 5 minutter. Prøven anses for bestået, hvis der ikke er nogen udladning, ingen nedbrud, ingen opvarmning, ingen røg og ingen usædvanlige lugte.
Der findes to typer 10 kV kabler: 6/10 kV og 8.7/15 kV. Den passende prøvespænding skal vælges i henhold til den specifikke kabeltype.
