پیوسته آزمایش خطوط کابل بالا ولتاژ

1. تعریف آزمون ثابت خط کابل فشار قوی

آزمون ثابت خط کابل فشار قوی به اندازه‌گیری سیستماتیک، با استفاده از دستگاه‌های تخصصی، پارامترهای الکتریکی مانند مقاومت، القایی، ظرفیت و هدایتپذیری قبل از راه‌اندازی یا پس از نگهداری بزرگ یک خط کابل اشاره دارد. هدف این است که داده‌های بنیادی مشخصه خواص الکترومغناطیسی کابل را به دست آورد، که به عنوان یک مرحله آزمون حیاتی برای ارائه پشتیبانی دقیق پارامتری برای محاسبات جریان بار سیستم برق، پیکربندی محافظ سازنده، تحلیل جریان کوتاه و ارزیابی وضعیت عملکرد کابل عمل می‌کند.

ارزش اصلی آن در دو جنبه است: اول، تأیید انحرافات بین مقادیر طراحی شده و مقادیر اندازه‌گیری شده واقعی برای جلوگیری از خطاها در محافظ یا مشکلات پایداری سیستم ناشی از عدم هماهنگی پارامترها؛ دوم، ایجاد یک "پایگاه داده پارامترهای پایه" برای خط کابل، که مرجعی برای شناسایی تغییرات عملکرد بعدی (مانند قدیمی شدن عایق یا تماس ضعیف اتصال) فراهم می‌کند. بر اساس DL/T 596 "مقررات آزمون پیشگیرانه تجهیزات الکتریکی" و GB 50217 "استاندارد طراحی کابل‌های مهندسی برق"، تمامی آزمون‌های ثابت باید برای خطوط کابل 220 kV و بالاتر در زمان راه‌اندازی انجام شود، در حالی که خطوط 110 kV و پایین‌تر می‌توانند بر اساس اهمیت سیستم انتخابی اجرا شوند.

2. فرآیند کامل آزمون ثابت خط کابل فشار قوی

2.1 مرحله آماده‌سازی پیش از آزمون

2.1.1 جمع‌آوری داده‌های فنی و بررسی محل
باید تمامی پارامترهای طراحی خط کابل به طور کامل به دست آید، شامل سطح ولتاژ (مثلاً 220 kV، 500 kV)، مدل کابل (مثلاً YJV22-220 kV-1×2500 mm²)، روش نصب (دفن مستقیم، لوله، ریل کابل)، طول (دقیق به 0.1 km)، ماده هادی (مس یا آلومینیوم)، نوع عایق (XLPE، کاغذ چرب شده با روغن)، ساختار سایه‌بان فلزی (نوار مسی، سیم مسی) و روش زمین‌سازی (زمین‌سازی مستقیم، زمین‌سازی متقاطع). بررسی محل باید شرایط ارتباطی در محل آزمون اصلی (معمولاً ایستگاه پایانه کابل) و محل کمکی (زیرстанیون مقابل) را تأیید کند، کامل بودن سیستم زمین‌سازی، فاصله ایمن از تجهیزات نیروی نزدیک (≥1.5 برابر فاصله ایمن متناظر با ولتاژ آزمون) و استفاده از ولتمتر الکتریکی برای اندازه‌گیری ولتاژ القایی (که ممکن است به ده‌ها ولت در کابل‌های نزدیک خطوط نیروی نیرویی برسد و اقدامات ضد الکتریسیته الزامی است).

2.1.2 توسعه برنامه آزمون و انتخاب تجهیزات

بر اساس "رهنمودهای آزمون پارامترهای خط کابل"، باید یک برنامه دقیق شامل موارد آزمون (مقاومت توالی مثبت، ظرفیت توالی صفر و غیره)، مدل‌های دستگاه، روش‌های اتصال و اقدامات ایمنی توسعه یابد. تجهیزات اصلی شامل:

• آزمایشگر پارامترهای خط (طبقه دقت 0.2، محدوده فرکانس 45–65 Hz، جریان خروجی ≥10 A)؛

• تنظیم‌کننده ولتاژ سه‌فاز (ظرفیت ≥5 kVA، محدوده تنظیم 0–400 V)؛

• ترانسفورماتور جداکننده (نسبت 1:1 برای جلوگیری از تداخل شبکه)؛

• ابزارهای کمکی: ترمومتر/هیومتر (دمای محیط و رطوبت باید برای اصلاح دما از پارامترها ثبت شود)، میله برق‌گذر (طبقه 25 kV، زمان برق‌گذر ≥5 دقیقه)، سیم‌های کوتاه‌ساز (مساحت مقطع ≥25 mm² سیم مسی، طول سفارشی در محل)، و میله عایق (3 m، مقاومت عایق ≥1000 MΩ).

2.1.3 نصب اقدامات ایمنی

منطقه آزمون باید با موانع ایمنی محاصره شود و با نشانه‌های هشدار "خطر ولتاژ بالا" مشخص شود. هر دو مکان آزمون اصلی و کمکی باید با رادیوهای دوطرفه (محدوده ارتباط ≥1 km) و دکمه‌های توقف اضطراری مجهز شوند. تمامی کارکنان آزمون باید دستکش‌های عایق (طبقه 35 kV)، کفش‌های عایق (ولتاژ شکست ≥15 kV) و کمربند ایمنی دو گره‌ای هنگام کار در ارتفاع بپوشند. انتهای دور کابل باید از سایر تجهیزات جدا شود و با سیم‌های زمین‌سازی موقتی مجهز شود تا جلوگیری از بازخورد انجام شود.

2.2 مرحله اجرای آزمون در محل

2.2.1 اتصال آزمون و تأیید فاز
به عنوان مثال، در آزمون پارامترهای توالی مثبت، روش اتصال به شرح زیر است:
(1) کوتاه‌سازی و زمین‌سازی هادی‌های سه‌فاز (A، B، C) در انتهای دور؛ زمین‌سازی سایه‌بان فلزی فقط در یک انتها (برای سیستم‌های متقاطع، قطع کردن پیوندهای متقاطع در جعبه متقاطع و آزمون هر بخش جداگانه)؛
(2) اعمال ولتاژ AC (معمولاً 380 V) به فاز A در انتهای آزمون اصلی از طریق تنظیم‌کننده ولتاژ و ترانسفورماتور جداکننده؛ بازگذاشتن فاز‌های B و C باز؛ اتصال سیم‌های نمونه‌برداری ولتاژ و جریان آزمایشگر پارامترهای خط.
تأیید فاز: استفاده از ولتمتر چندمنظوره برای اندازه‌گیری فاز ولتاژ هر فاز برای تأیید اتصالات صحیح فاز‌های همنام و جلوگیری از خطاهای اندازه‌گیری ناشی از ترتیب فاز نادرست.

2.2.2 روش اندازه‌گیری پارامترها
مقاومت توالی مثبت (R1) و واکنش‌پذیری (X1): اعمال جریان آزمون (معمولاً 5–10 A) به فاز A، اندازه‌گیری مقدار و اختلاف زاویه فاز بین ولتاژ و جریان، و محاسبه با فرمول‌های R1 = U/I·cosϕ و X1 = U/I·sinϕ. تکرار آزمون سه بار و گرفتن میانگین، با حداقل فاصله 1 دقیقه بین آزمون‌ها برای جلوگیری از تأثیر گرم شدن هادی بر مقادیر مقاومت.
ظرفیت توالی صفر (C0): کوتاه‌سازی و اتصال فاز‌های A، B و C به انتهای ولتاژ بالا آزمایشگر، زمین‌سازی سایه‌بان فلزی، اعمال 100 V و اندازه‌گیری ظرفیت با استفاده از اصل پل Schering. باید خطی بودن در سطوح مختلف ولتاژ (50 V، 100 V، 200 V) تأیید شود، با انحرافات ≤2%.
مقاومت عایق (Rins): استفاده از مگاهم‌متر 2500 V برای اندازه‌گیری مقاومت عایق بین هادی و سایه‌بان. ثبت خواندن پس از 1 دقیقه اعمال ولتاژ و ثبت همزمان دمای محیط. تبدیل به مقدار مرجع 20°C با استفاده از فرمول R20 = Rt × 10^(0.004(t−20)) (که t دمای اندازه‌گیری شده است).

2.2.3 ثبت داده‌ها و ارزیابی اعتبار
فوراً پس از تکمیل هر آزمون پارامتر، خواندن دستگاه، دمای محیط و رطوبت، زمان آزمون و هر ناهماهنگی (مانند نوسان ولتاژ، صدای غیرعادی) را ثبت کنید. معیارهای اعتبار داده‌ها شامل:

• انحراف نسبی سه اندازه‌گیری تکراری از یک پارامتر ≤5%؛

• انحراف امپدانس توالی مثبت از مقدار طراحی ≤10% (با در نظر گرفتن خطای طول نصب)؛

• مقاومت عایق، پس از اصلاح دما، باید ≥1000 MΩ·km باشد (استاندارد برای کابل‌های XLPE).

2.3 مرحله پس از آزمون

2.3.1 برق‌گذر ایمن و حذف اتصالات
پس از آزمون، ابتدا منبع تغذیه تنظیم‌کننده ولتاژ را قطع کنید. سپس، با استفاده از میله برق‌گذر، "چندین بار برق‌گذر" روی هادی و سایه‌بان کابل (هر بار برق‌گذر ≥1 دقیقه، با فاصله 30 ثانیه) انجام دهید. فقط پس از تأیید ولتاژ باقی‌مانده ≤50 V، سیم‌های کوتاه‌سازی و سیم‌های آزمون را حذف کنید. برای سیستم‌های متقاطع، پیوندهای متقاطع در جعبه متقاطع را مجدداً اتصال کنید و پیوستگی را اندازه‌گیری کنید تا اتصال صحیح را تأیید کنید.

2.3.2 اصلاح داده‌ها و آماده‌سازی گزارش
بر اساس GB/T 3048.4 "روش‌های آزمون الکتریکی سیم‌ها و کابل‌های الکتریکی"، پارامترهای اندازه‌گیری شده باید برای دما و فرکانس اصلاح شوند:
اصلاح دما مقاومت:
برای هادی‌های مسی: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (که α = 0.00393/°C)؛
اصلاح فرکانس ظرفیت:
وقتی فرکانس آزمون از 50 Hz منحرف شود، با استفاده از: C₅₀ = Cf × (1 + 0.002∣f − 50∣) اصلاح کنید.
گزارش آزمون باید شامل استاندارد آزمون (مانند DL/T 475)، شماره گواهی کالیبراسیون دستگاه، جدول مقایسه پارامترها (مقادیر طراحی در مقابل مقادیر اندازه‌گیری شده) و ارزیابی نهایی (مانند "قبول"، "پیشنهاد مجدد آزمون") باشد.