Pruebas constantes de líneas de cables de alta tensión
1. Definición de la Prueba de Constantes de Líneas de Cable de Alta Tensión
La prueba de constantes de líneas de cable de alta tensión se refiere a la medición sistemática, utilizando instrumentos especializados, de parámetros eléctricos como resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia antes de que una línea de cable sea puesta en servicio o después de un mantenimiento mayor. El objetivo es obtener datos fundamentales que caractericen las propiedades electromagnéticas del cable, sirviendo como una fase de prueba crítica que proporciona soporte de parámetros precisos para cálculos de flujo de carga del sistema eléctrico, configuración de protección por relés, análisis de corriente de cortocircuito y evaluación del estado operativo del cable.
Su valor central radica en dos aspectos: primero, verificar las desviaciones entre los valores de diseño y los valores medidos reales para evitar fallos de protección o problemas de estabilidad del sistema causados por desajustes de parámetros; segundo, establecer una "base de datos de parámetros de referencia" para la línea de cable, proporcionando una referencia para identificar cambios operativos posteriores (como el envejecimiento del aislamiento o un mal contacto en las uniones). De acuerdo con DL/T 596 "Reglamento de Pruebas Preventivas para Equipos Eléctricos" y GB 50217 "Norma de Diseño para Cables de Ingeniería Eléctrica", todas las pruebas de constantes deben completarse para líneas de cable de 220 kV y superiores durante la puesta en servicio, mientras que para líneas de 110 kV y inferiores pueden implementarse selectivamente según la importancia del sistema.
2. Proceso Completo de Prueba de Constantes de Líneas de Cable de Alta Tensión
2.1 Fase de Preparación Previa a la Prueba
2.1.1 Recopilación de Datos Técnicos y Reconocimiento del Sitio
Se deben obtener parámetros de diseño completos de la línea de cable, incluyendo nivel de tensión (por ejemplo, 220 kV, 500 kV), modelo de cable (por ejemplo, YJV22-220 kV-1×2500 mm²), método de instalación (enterrado directo, tubería, bandeja de cable), longitud (precisa hasta 0.1 km), material del conductor (cobre o aluminio), tipo de aislamiento (XLPE, papel impregnado de aceite), estructura de blindaje metálico (cinta de cobre, hilo de cobre) y método de tierra (tierra directa, tierra cruzada). Un reconocimiento del sitio debe confirmar las condiciones de comunicación en el sitio principal de prueba (típicamente una estación terminal de cable) y el sitio auxiliar (subestación opuesta), la integridad del sistema de tierra, la distancia segura de equipos energizados cercanos (≥1.5 veces la distancia de seguridad correspondiente a la tensión de prueba) y usar un voltímetro electrostático para medir la tensión inducida (que puede alcanzar decenas de voltios en cables cerca de líneas energizadas, requiriendo medidas anti-electrocución).
2.1.2 Desarrollo del Plan de Prueba y Selección de Equipos
Basándose en las "Directrices para la Prueba de Parámetros de Líneas de Cable," se debe desarrollar un plan detallado que incluya los ítems de prueba (resistencia de secuencia positiva, capacitancia de secuencia cero, etc.), modelos de instrumentos, métodos de conexión y medidas de seguridad. El equipo principal incluye:
Tester de parámetros de línea (clase de precisión 0.2, rango de frecuencia 45–65 Hz, corriente de salida ≥10 A);
Regulador de tensión trifásico (capacidad ≥5 kVA, rango ajustable 0–400 V);
Transformador de aislamiento (relación 1:1 para prevenir interferencias de la red);
Herramientas auxiliares: termómetro/higrómetro (la temperatura y humedad ambientales deben registrarse para la corrección de temperatura de los parámetros), varilla de descarga (clase 25 kV, tiempo de descarga ≥5 min), cables de cortocircuito (sección transversal ≥25 mm² de cable de cobre, longitud personalizada en el sitio) y polo aislante (3 m, resistencia aislante ≥1000 MΩ).
2.1.3 Implementación de Medidas de Seguridad
El área de prueba debe ser rodeada con barreras de seguridad y marcada con señales de advertencia de "Peligro de Alta Tensión." Tanto el sitio principal como el auxiliar de prueba deben estar equipados con radios de comunicación (rango de comunicación ≥1 km) y botones de parada de emergencia. Todo el personal de prueba debe usar guantes aislantes (clase 35 kV), calzado aislante (tensión de ruptura ≥15 kV) y arneses de seguridad dobles cuando trabajan en altura. El extremo lejano del cable debe desconectarse de otros equipos e instalarse con cables de tierra temporales para prevenir alimentación inversa.
2.2 Fase de Implementación de Pruebas en Sitio
2.2.1 Conexión de Prueba y Verificación de Fase
Tomando como ejemplo la prueba de parámetros de secuencia positiva, el procedimiento de conexión es el siguiente:
(1) Cortocircuitar y poner a tierra los tres conductores (A, B, C) en el extremo lejano; poner a tierra el blindaje metálico solo en un extremo (para sistemas de tierra cruzada, desconectar los enlaces de interconexión en la caja de interconexión y probar cada sección por separado);
(2) Aplicar tensión alterna (típicamente 380 V) a la fase A en el extremo principal de prueba mediante un regulador de tensión y un transformador de aislamiento; dejar las fases B y C abiertas; conectar los cables de muestreo de tensión y corriente del tester de parámetros de línea.
Verificación de fase: Usar un multímetro para medir la fase de tensión de cada fase para asegurar conexiones correctas de fases homónimas y evitar errores de medición debido a una secuencia de fases incorrecta.
2.2.2 Procedimiento de Medición de Parámetros
Resistencia de secuencia positiva (R1) e inductancia (X1): Aplicar corriente de prueba (típicamente 5–10 A) a la fase A, medir la magnitud y la diferencia de ángulo de fase entre tensión y corriente, y calcular usando las fórmulas R1 = U/I·cosϕ y X1 = U/I·sinϕ. Repetir la prueba tres veces y tomar el valor promedio, con al menos un intervalo de 1 minuto entre pruebas para prevenir que el calentamiento del conductor afecte los valores de resistencia.
Capacitancia de secuencia cero (C0): Cortocircuitar y conectar las fases A, B y C al terminal de alta tensión del tester, poner a tierra el blindaje metálico, aplicar 100 V y medir la capacitancia usando el principio del puente Schering. Se debe verificar la linealidad a diferentes niveles de tensión (50 V, 100 V, 200 V), con desviaciones ≤2%.
Resistencia aislante (Rins): Usar un megohmmetro de 2500 V para medir la resistencia aislante entre el conductor y el blindaje. Registrar la lectura después de 1 minuto de aplicación de tensión y registrar simultáneamente la temperatura ambiente. Convertir al valor de referencia a 20°C usando la fórmula R20 = Rt × 10^(0.004(t−20)) (donde t es la temperatura medida).
2.2.3 Registro de Datos y Evaluación de Validez
Inmediatamente después de completar cada prueba de parámetros, registrar la lectura del instrumento, la temperatura y humedad ambientales, el tiempo de prueba y cualquier anomalía (por ejemplo, fluctuaciones de tensión, ruidos inusuales). Los criterios de validez de los datos incluyen:
Desviación relativa de tres mediciones repetidas del mismo parámetro ≤5%;
Desviación de la impedancia de secuencia positiva del valor de diseño ≤10% (considerando el error de longitud de instalación);
Resistencia aislante, después de la corrección de temperatura, debe ser ≥1000 MΩ·km (estándar para cables XLPE).
2.3 Fase de Procesamiento Post-Prueba
2.3.1 Descarga Segura y Remoción de Conexiones
Después de la prueba, primero desconectar el suministro de energía al regulador de tensión. Luego, usar una varilla de descarga para realizar "descargas múltiples" en el conductor y el blindaje del cable (cada descarga durará ≥1 minuto, con un intervalo de 30 segundos). Solo después de confirmar que la tensión residual es ≤50 V, se deben retirar los cables de cortocircuito y los cables de prueba. Para sistemas de tierra cruzada, reconectar los enlaces de interconexión en la caja de interconexión y medir la continuidad para asegurar una conexión adecuada.
2.3.2 Corrección de Datos y Preparación del Informe
De acuerdo con GB/T 3048.4 "Métodos de Prueba Eléctrica para Cables y Conductores Eléctricos," los parámetros medidos deben corregirse por temperatura y frecuencia:
Corrección de temperatura de resistencia:
Para conductores de cobre: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (donde α = 0.00393/°C);
Corrección de frecuencia de capacitancia:
Cuando la frecuencia de prueba se desvía de 50 Hz, corregir usando: C₅₀ = Cf × (1 + 0.002∣f − 50∣).
El informe de prueba debe incluir la norma de prueba (por ejemplo, DL/T 475), el número de certificado de calibración del instrumento, una tabla comparativa de parámetros (valores de diseño vs. valores medidos) y una evaluación concluyente (por ejemplo, "Aprobado", "Recomendada Reprueba").
