Dauerhafte Prüfung von Hochspannungskabellinien

1. Definition des Hochspannungskabel-Leitungs-Konstantentests

Der Hochspannungskabel-Leitungs-Konstantentest bezieht sich auf die systematische Messung elektrischer Parameter wie Widerstand, Induktivität, Kapazität und Leitfähigkeit mit speziellen Instrumenten, bevor eine Kabelleitung in Betrieb genommen wird oder nach einer großen Wartung. Das Ziel ist es, grundlegende Daten zu erlangen, die die elektromagnetischen Eigenschaften des Kabels charakterisieren, und als kritische Testphase dient, um genaue Parameter für die Lastflussberechnungen im Energiesystem, die Konfiguration der Relaisschutzsysteme, die Analyse von Kurzschlussströmen und die Bewertung des Betriebsstatus des Kabels bereitzustellen.

Sein Kernwert liegt in zwei Aspekten: erstens, die Abweichungen zwischen den Projektwerten und den tatsächlich gemessenen Werten zu überprüfen, um Schutzfehlfunktionen oder Systemstabilitätsprobleme aufgrund von Parameterungleichheiten zu vermeiden; zweitens, eine „Basisparameter-Datenbank“ für die Kabelleitung zu etablieren, die einen Referenzpunkt für die Identifizierung späterer Betriebsänderungen (wie Isolieralterung oder schlechter Kontakt an Verbindungen) bietet. Gemäß DL/T 596 „Vorschriften für präventive Tests von elektrischen Anlagen“ und GB 50217 „Designstandard für Energiekabel“, müssen alle Konstantentests für 220 kV und höhere Kabelleitungen bei der Inbetriebnahme abgeschlossen werden, während 110 kV und niedrigere Leitungen basierend auf der Systemwichtigkeit selektiv implementiert werden können.

2. Vollständiger Prozess des Hochspannungskabel-Leitungs-Konstantentests

2.1 Vorbereitungsphase vor dem Test

2.1.1 Sammlung technischer Daten und Standorterkundung
Es müssen umfassende Kabelleitungs-Designparameter erfasst werden, einschließlich Spannungsniveau (z.B. 220 kV, 500 kV), Kabelmodell (z.B. YJV22-220 kV-1×2500 mm²), Installationsmethode (direkte Verlegung, Rohrleitung, Kabeltray), Länge (genau bis 0,1 km), Leitermaterial (Kupfer oder Aluminium), Isolationstyp (XLPE, ölgetränktes Papier), metallisches Schild-System (Kupferband, Kupferdraht) und Erdverbindungsmethode (direkte Erdung, gekreuzte Erdung). Eine Standorterkundung muss die Kommunikationsbedingungen am Hauptteststandort (normalerweise ein Kabelendstation) und am Nebenstandort (gegenüberliegende Umspannstation) bestätigen, die Integrität des Erdungssystems, den Sicherheitsabstand zu benachbarten unter Spannung stehenden Geräten (≥1,5-mal der Sicherheitsabstand entsprechend der Prüfspannung) und die Nutzung eines elektrostatischen Voltmeters zur Messung der induzierten Spannung (die bei Kabeln in der Nähe von unter Spannung stehenden Leitungen bis zu Dutzende von Volt erreichen kann, wobei Maßnahmen gegen elektrische Schläge erforderlich sind).

2.1.2 Erstellung des Testplans und Auswahl der Ausrüstung

Basierend auf den „Richtlinien für Kabelleitungs-Parameter-Tests“ muss ein detaillierter Plan entwickelt werden, der Testelemente (positive Reihenfolgewiderstände, Nullsequenzkapazität usw.), Instrumentenmodelle, Verkabelungsmethoden und Sicherheitsmaßnahmen enthält. Kerngeräte umfassen:

• Leitungsparameter-Tester (Genauigkeitsklasse 0,2, Frequenzbereich 45–65 Hz, Ausgangsstrom ≥10 A);

• Dreiphasige Spannungswandler (Leistung ≥5 kVA, einstellbarer Bereich 0–400 V);

• Trenntransformator (Verhältnis 1:1, um Netzinterferenzen zu verhindern);

• Hilfsmittel: Thermometer/ Hygrometer (Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit müssen für die Temperaturkorrektur der Parameter aufgezeichnet werden), Entladungsstab (25 kV Klasse, Entladezeit ≥5 min), Kurzschlussleitungen (Querschnitt ≥25 mm² Kupferkabel, Länge maßgeschneidert am Standort), und Isolierstab (3 m, Isolationswiderstand ≥1000 MΩ).

2.1.3 Einrichtung von Sicherheitsmaßnahmen

Der Testbereich muss mit Sicherheitsschranken umgeben und mit Warnzeichen „Hochspannungsgefahr“ markiert sein. Beide, der Haupt- und der Neben-Teststandort, müssen mit Walkie-Talkies (Kommunikationsreichweite ≥1 km) und Not-Aus-Tasten ausgestattet sein. Alle Testpersonen müssen isolierende Handschuhe (35 kV Klasse), isolierende Schuhe (Zerschlagspannung ≥15 kV) und Doppelhaken-Sicherheitsgurte tragen, wenn sie in der Höhe arbeiten. Das entfernte Ende des Kabels muss von anderen Geräten getrennt und mit temporären Erdungsleitungen versehen werden, um Rückwirkungen zu vermeiden.

2.2 Implementierungsphase des Orts-Tests

2.2.1 Testverkabelung und Phasenprüfung
Als Beispiel für den Test der positiven Reihenfolgeparameter ist das Verkabelungsverfahren wie folgt:
(1) Kurzschließen und Erdung der dreiphasigen Leiter (A, B, C) am fernen Ende; Erdung des metallischen Schildes nur an einem Ende (für gekreuzte Erdungssysteme, trennen Sie die Verbindungsglieder in der gekreuzten Erdungskiste und testen Sie jede Sektion separat);
(2) Anwendung einer Wechselspannung (typischerweise 380 V) auf Phase A am Haupttestende über einen Spannungswandler und Trenntransformator; lassen Sie Phasen B und C offen; verbinden Sie die Spannungs- und Stromabtastleitungen des Leitungsparameter-Testers.
Phasenprüfung: Verwenden Sie ein Multimeter, um die Spannungsphase jeder Phase zu messen, um korrekte gleiche Namensphasenverbindungen sicherzustellen und Messfehler aufgrund falscher Phasenfolge zu vermeiden.

2.2.2 Parametermessverfahren
Positive Reihenfolgewiderstand (R1) und Blindwiderstand (X1): Wenden Sie Teststrom (typischerweise 5–10 A) auf Phase A an, messen Sie die Größe und den Phasenwinkelunterschied zwischen Spannung und Strom, und berechnen Sie mit den Formeln R1 = U/I·cosϕ und X1 = U/I·sinϕ. Wiederholen Sie den Test dreimal und nehmen Sie den Durchschnittswert, mit mindestens einer Minute Pause zwischen den Tests, um die Erwärmung der Leiter, die den Widerstandswert beeinflussen könnte, zu vermeiden.
Nullsequenzkapazität (C0): Kurzschließen und Verbinden von Phasen A, B und C mit dem Hochspannungsende des Testers, Erdung des metallischen Schildes, Anwendung von 100 V und Messung der Kapazität nach dem Schering-Brückenprinzip. Die Linearität muss bei verschiedenen Spannungsniveaus (50 V, 100 V, 200 V) überprüft werden, mit Abweichungen ≤2%.
Isolationswiderstand (Rins): Verwenden Sie ein 2500 V Megohmmeter, um den Isolationswiderstand zwischen Leiter und Schild zu messen. Notieren Sie den Wert nach einer Minute angewandter Spannung und notieren Sie gleichzeitig die Umgebungstemperatur. Konvertieren Sie in den Referenzwert bei 20°C mit der Formel R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (wobei t die gemessene Temperatur ist).

2.2.3 Datenaufzeichnung und Gültigkeitsbewertung
Sofort nach Abschluss jedes Parameter-Tests notieren Sie den Instrumentenwert, die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, die Testzeit und etwaige Anomalien (z.B. Spannungsschwankungen, ungewöhnliche Geräusche). Gültigkeitskriterien für Daten umfassen:

• Relative Abweichung von drei wiederholten Messungen desselben Parameters ≤5%;

• Abweichung des positiven Reihenfolgewiderstands vom Projektionswert ≤10% (Berücksichtigung von Fehlern in der Installationslänge);

• Isolationswiderstand, nach Temperaturkorrektur, sollte ≥1000 MΩ·km betragen (Standard für XLPE-Kabel).

2.3 Nachbearbeitungsphase nach dem Test

2.3.1 Sicheres Entladen und Verkabelungsabbau
Nach dem Test trennen Sie zunächst die Stromversorgung des Spannungswandlers. Dann verwenden Sie einen Entladungsstab, um „mehrere Entladungen“ an den Kableitern und Schildern durchzuführen (jede Entladung dauert ≥1 Minute, mit einer 30-Sekunden-Pause). Erst nach Bestätigung, dass die Restspannung ≤50 V beträgt, sollten die Kurzschlussleitungen und Testleitungen entfernt werden. Für gekreuzte Erdungssysteme, verbinden Sie die Verbindungsglieder in der gekreuzten Erdungskiste neu und messen Sie die Kontinuität, um eine korrekte Verbindung zu gewährleisten.

2.3.2 Datennachbearbeitung und Berichtsvorbereitung
Gemäß GB/T 3048.4 „Methoden für elektrische Prüfungen von elektrischen Drähten und Kabeln“ müssen gemessene Parameter hinsichtlich Temperatur und Frequenz korrigiert werden:
Temperaturkorrektur des Widerstands:
Für Kupferleiter: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (wobei α = 0,00393/°C);
Frequenzkorrektur der Kapazität:
Wenn die Testfrequenz von 50 Hz abweicht, korrigieren Sie mit: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002|f − 50|).
Der Testbericht muss den Prüfstandard (z.B. DL/T 475), die Kalibrierzertifikatsnummer des Instruments, eine Vergleichstabelle der Parameter (Projektionswerte vs. gemessene Werte) und eine abschließende Bewertung (z.B. „Bestanden“, „Wiederholung empfohlen“) enthalten.