Korkeajännittekablien sähköjännitetestaus

Sähköjännitekestävyystesti on eräs sähköeristysmittauksista, mutta se on tuhoava testi, joka voi paljastaa sähköeristyksen epäkohtia, jotka ovat vaikeasti havaittavissa tuhoamattomissa testeissä.

Korkeajännitteisten kaapelien testisykli on kolme vuotta, ja sitä on tehtävä tuhoamattomien testien jälkeen. Toisin sanoen sähköjännitekestävyystesti suoritetaan vasta, kun kaikki tuhoamattomat testit on läpäisty.

Nykyään käytetyistä korkeajännitteisistä kaapeleista suurin osa on ristipolymeerisiä polyyteleneet (XLPE) -kaapeliä, joilla voi olla suuret poikkileikkaukset ja ne kattavat laajan jännitespektrin. Siksi niiden soveltaminen odotetaan yleistyvän entisestään.

Tässä artikkelissa käytetään esimerkkinä yleisintä 10 kV:n korkeajännitteistä kaapelia. Itse asiassa ei ole paljon sanottavaa—testi on yksinkertainen ja menetelmä on samankaltainen kuin sähköeristysmittaus, paitsi että testilaitteisto on erilainen.

Sähköeristysresistanssin mittaamiseksi käytetään sähköeristysmittaria (meggeria), kun taas sähköjännitekestävyystesti vaatii sarjaresonanssilaitteiston.

Sarjaresonanssitestauksen periaate ja kytkentä ovat myös hyvin yksinkertaisia. Ei ole sellaista, että sarjaresonanssilaitteisto olisi erityisen uusi, sillä sitä on käytetty useita vuosia.

Sarjaresonanssi on suhteellisen ymmärrettävä, ja sitä selitetään yksityiskohtaisesti perustason sähkötekniikan kursseissa. Korkeajännitteiset kaapelit ovat kapasitiivisia mittausobjekteja, jotka pystyvät säilöämään sähkövarauksen jännitteen soveltamisprosessissa.

Siksi, riippumatta siitä, onko korkeajännitteinen kaapeli sähköistetty tai ei, älä koskaan yritä koskea sitä käsin. Jopa jos se on sähköisesti poissa, sen kapasitiivinen purku on yhä melko vaarallista!

Ilman henkilökohtaista kokemusta ei pitäisi tehdä satunnaisia päätelmiä. Ne, jotka eivät ole kokeneet sitä, eivät koskaan tulisi kokeilla kevyesti.

Koska mittausobjekti on kapasitiivinen, testisilmukkaan kytketään induktioitu silmukka. Resonanssi saavutetaan käyttämällä periaatetta, jonka mukaan induktiivinen vastus (XL) on yhtä suuri kuin kapasitiivinen vastus (XC).

Tämä resonanssiohjaus voidaan saavuttaa joko muuttamalla induktiot arvoa tai muuttamalla virtalähteen taajuutta. Miten säädämme induktiot? Luonnollisesti se määräytyy kapasitanssin mukaan, koska XL:n on oltava yhtä suuri kuin XC.

Tietyn kaapelin käsittelyssä, kun malli ja pituus (metreinä) tunnetaan, kapasitanssi voidaan löytää viitekirjoista tai se voidaan saada kaapelivalmistajalta.

Virtalähteen taajuuden muuttamisen osalta käytetään klassista kaavaa f₀ = 1/(2π√LC), missä f₀ on resonanssitaajuus.

Resonanssitaajuudella XL = XC, ja induktorin sekä mittausobjektin kapasitiivisen vastuksen yli kulkevat jännitteet tulevat yhtä suureiksi. Tämä jännite on Q kertaa lähtöjännite, jossa Q on laatuelohdennuskerroin, jota kutsutaan myös jännitekerroinksi.

Q-arvo voi olla hyvin korkea, jopa 120 (tarkat arvot näkyvät laitteen käyttöohjeissa). Tämä vähentää huomattavasti tarvittavan virtalähteen kapasiteettia, mikä onkin syy, miksi sarjaresonanssilaitteistoja on laajasti omaksuttu.

Yleiset sarjaresonanssilaitteistot voivat yleensä tarjota säätövalikon taajuudelle 30–300 Hz, mikä tekee resonanssipisteen löytämisestä helpompaa.

Lopuksi keskustellaan testijännitteestä. 10 kV:n korkeajännitteisille kaapeleille ennaltaehkäisevä testijännite valitaan 2U₀:ksi, jatkuvaksi 5 minuuttia. Testi pidetään läpäistynä, jos ei tapahdu purkua, katkaisua, lämpenemistä, savua tai epätavallista hajua.

On olemassa kaksi 10 kV kaapelityyppiä: 6/10 kV ja 8.7/15 kV. Soveltuva testijännite on valittava tarkasti ottaen kaapelimallin mukaan.