Испытание высоковольтных кабелей на прочность при напряжении

Испытание на выдерживаемое напряжение является испытанием изоляции, но это разрушающее испытание, которое может выявить дефекты изоляции, трудно обнаружимые при неразрушающем контроле.

Цикл испытаний для высоковольтных кабелей составляет три года, и оно должно проводиться после неразрушающих испытаний. Другими словами, испытание на выдерживаемое напряжение проводится только после того, как все неразрушающие испытания успешно пройдены.

Большинство высоковольтных кабелей, используемых сегодня, являются кабелями с перекрёстносшитым полиэтиленом (XLPE), которые могут иметь большие сечения и покрывать широкий диапазон уровней напряжения. Поэтому ожидается, что их применение будет становиться всё более распространённым.

В этой статье в качестве примера используется наиболее распространённый 10-киловольтный высоковольтный кабель. На самом деле, здесь не так много, что можно было бы подробно объяснить — испытание простое, и методика его проведения схожа с испытанием изоляции, за исключением того, что оборудование для испытания другое.

Измерение сопротивления изоляции производится с помощью мегомметра, тогда как для испытания на выдерживаемое напряжение требуется серийный резонансный комплект.

Принцип и подключение серийного резонансного испытания также очень просты. Серийное резонансное оборудование не является чем-то новым, оно используется уже много лет.

Серийный резонанс относительно легко понять, и он подробно объясняется в курсах основ электротехники. Высоковольтные кабели являются ёмкостными объектами испытания, способными накапливать электрический заряд в процессе приложения напряжения.

Поэтому, независимо от того, под напряжением высоковольтный кабель или нет, никогда не пытайтесь касаться его руками. Даже если он обесточен, разряд его ёмкости может быть весьма опасным!

Не делайте поспешных выводов без личного опыта. Тем, кто не сталкивался с этим, никогда не следует пробовать это легкомысленно.

Поскольку объект испытания является ёмкостным, в цепь испытания включается индуктивность. Резонанс достигается путём использования принципа, согласно которому индуктивное сопротивление (XL) равно ёмкостному сопротивлению (XC).

Это резонансное состояние можно достичь либо путём регулировки значения индуктивности, либо путём изменения частоты питания. Как мы регулируем индуктивность? Естественно, это определяется по ёмкости, поскольку XL должно равняться XC.

Для данного кабеля, когда известны модель и длина (в метрах), ёмкость можно получить из справочных таблиц или она предоставляется производителем кабеля.

Что касается изменения частоты питания, используется классическая формула f₀ = 1/(2π√LC), где f₀ — резонансная частота.

На резонансной частоте XL = XC, и напряжения на индуктивности и ёмкости объекта испытания становятся равными. Это напряжение в Q раз больше напряжения источника, где Q — коэффициент качества, также называемый коэффициентом увеличения напряжения.

Значение Q может быть очень высоким, достигая 120 (точные значения см. в руководствах по конкретному оборудованию). Это значительно снижает необходимую мощность источника питания, что именно и делает серийное резонансное оборудование широко применимым.

Обычное серийное резонансное оборудование обычно обеспечивает регулируемый диапазон частот от 30 до 300 Гц, что удобно для нахождения точки резонанса.

Наконец, давайте обсудим испытательное напряжение. Для 10-киловольтных высоковольтных кабелей предупредительное испытательное напряжение выбирается как 2U₀, продолжительностью 5 минут. Испытание считается успешным, если не происходит разрядов, пробоев, нагрева, задымления и появления необычных запахов.

Существует два типа 10-киловольтных кабелей: 6/10 кВ и 8,7/15 кВ. Необходимо выбирать соответствующее испытательное напряжение в зависимости от конкретной модели кабеля.