Próba wytrzymałości na napięcie przewodów wysokiego napięcia
Test wytrzymałości na napięcie jest testem izolacji, ale jest to test destrukcyjny, który może ujawnić wady izolacji trudne do wykrycia w testach niedestrukcyjnych.
Cykl testów dla kabli wysokiego napięcia wynosi trzy lata i musi być przeprowadzany po testach niedestrukcyjnych. Innymi słowy, test wytrzymałości na napięcie jest wykonywany tylko po przejściu wszystkich testów niedestrukcyjnych.
Większość używanych obecnie kabli wysokiego napięcia to kablice polietylenu krzyżowanego (XLPE), które mogą mieć duże przekroje poprzeczne i obejmować szeroki zakres napięć. Stąd można oczekiwać, że ich zastosowanie stanie się coraz bardziej powszechne.
W tym artykule użyto najbardziej typowego kabla wysokiego napięcia o napięciu 10 kV jako przykładu. W rzeczywistości nie ma wiele do wyjaśniania – test jest prosty, a metoda podobna do testowania izolacji, z tą różnicą, że sprzęt testowy jest inny.
Opor izolacyjny mierzy się za pomocą testeru oporu izolacyjnego (meggera), podczas gdy test wytrzymałości na napięcie wymaga zestawu do testów rezonansowych szeregowych.
Zasada działania i przewodzenie testów rezonansowych szeregowych są również bardzo proste. Nie jest to coś nowego, ponieważ sprzęt ten jest używany od wielu lat.
Rezonans szeregowy jest stosunkowo łatwy do zrozumienia i jest szczegółowo wyjaśniony w podstawowych kursach elektryki. Kablice wysokiego napięcia są obiektami testowymi o charakterze pojemnościowym, zdolnymi do przechowywania ładunku elektrycznego podczas procesu zastosowania napięcia.
Dlatego, niezależnie od tego, czy kabel wysokiego napięcia jest pod napięciem, czy nie, nigdy nie należy próbować go dotknąć ręką. Nawet jeśli jest rozładowany, sam rozładowujący się kondensator może być bardzo niebezpieczny!
Bez osobistego doświadczenia nie należy rzucać lekkomyślnie wniosków. Ci, którzy tego nie doświadczyli, nigdy nie powinni próbować tego lekko.
Ponieważ obiekt testu jest pojemnościowy, w obwodzie testowym podłączany jest cewka szeregowo. Rezonans osiągany jest poprzez wykorzystanie zasady, że reaktancja indukcyjna (XL) równa się reaktancji pojemnościowej (XC).
Warunek rezonansu można osiągnąć zarówno przez dostosowanie wartości indukcyjności, jak i zmianę częstotliwości zasilania. Jak dostosować indukcyjność? Naturalnie, jest to określone na podstawie pojemności, ponieważ XL musi być równe XC.
Dla danego kabla, gdy znane są model i długość (w metrach), pojemność można uzyskać z tablic referencyjnych lub dostarczyć ją producent kablów.
Co do zmiany częstotliwości zasilania, używa się klasycznej formuły f₀ = 1/(2π√LC), gdzie f₀ to częstotliwość rezonansowa.
Przy częstotliwości rezonansowej, XL = XC, a napięcia na cewce i pojemności obiektu testowego stają się równe. To napięcie jest Q razy większe niż napięcie źródła, gdzie Q to współczynnik jakości, znany również jako współczynnik pomnożenia napięcia.
Wartość Q może być bardzo wysoka, dochodząc nawet do 120 (dokładne wartości można znaleźć w specyfikacjach sprzętu). To znacznie zmniejsza wymagane możliwości zasilania, co jest dokładnie powodem, dla którego sprzęt do testów rezonansowych szeregowych jest szeroko stosowany.
Zwykły sprzęt do testów rezonansowych szeregowych może zwykle zapewnić regulowany zakres częstotliwości 30–300 Hz, co ułatwia lokalizację punktu rezonansowego.
Na koniec omówmy napięcie testowe. Dla kabli wysokiego napięcia 10 kV, napięcie testowe prewencyjne wybierane jest jako 2U₀, z czasem trwania 5 minut. Test jest uważany za przejściowy, jeśli nie wystąpi rozładowanie, nie nastąpi przebicie, brak nagrzewania, dymu ani nietypowych zapachów.
Istnieją dwa rodzaje kabli 10 kV: 6/10 kV i 8.7/15 kV. Należy wybrać odpowiednie napięcie testowe zgodnie z konkretnym modelem kabla.
