Tests constants des lignes de câbles haute tension

1. Définition des tests constants de ligne de câble haute tension

Les tests constants de ligne de câble haute tension se réfèrent à la mesure systématique, à l'aide d'instruments spécialisés, des paramètres électriques tels que la résistance, l'inductance, la capacité et la conductance avant la mise en service d'une ligne de câble ou après une maintenance majeure. L'objectif est d'obtenir des données fondamentales caractérisant les propriétés électromagnétiques du câble, servant de phase de test cruciale qui fournit un support de paramètres précis pour les calculs de flux de charge du système électrique, la configuration de la protection relais, l'analyse des courants de court-circuit et l'évaluation de l'état opérationnel du câble.

Sa valeur essentielle réside dans deux aspects : premièrement, vérifier les écarts entre les valeurs de conception et les valeurs mesurées réelles afin d'éviter les dysfonctionnements de protection ou les problèmes de stabilité du système causés par des incohérences de paramètres ; deuxièmement, établir une "base de données de paramètres de référence" pour la ligne de câble, fournissant un point de référence pour identifier les changements ultérieurs d'exploitation (tels que le vieillissement de l'isolation ou un contact défectueux des raccords). Selon DL/T 596 "Règles de test préventif pour les équipements électriques" et GB 50217 "Norme de conception pour les câbles d'ingénierie électrique", tous les tests constants doivent être réalisés pour les lignes de câbles de 220 kV et au-dessus lors de la mise en service, tandis que les lignes de 110 kV et en dessous peuvent être mis en œuvre de manière sélective en fonction de l'importance du système.

2. Processus complet des tests constants de ligne de câble haute tension

2.1 Phase de préparation pré-test

2.1.1 Collecte des données techniques et relevé sur site
Il est nécessaire d'obtenir les paramètres de conception complets de la ligne de câble, y compris le niveau de tension (par exemple, 220 kV, 500 kV), le modèle de câble (par exemple, YJV22-220 kV-1×2500 mm²), la méthode d'installation (enfouissement direct, conduit, cheminement de câble), la longueur (précise à 0,1 km), le matériau du conducteur (cuivre ou aluminium), le type d'isolation (XLPE, papier imprégné d'huile), la structure de la gaine métallique (bande de cuivre, fil de cuivre) et la méthode de mise à la terre (mise à la terre directe, mise à la terre croisée). Un relevé sur site doit confirmer les conditions de communication sur le site principal de test (généralement une station terminale de câble) et le site auxiliaire (poste électrique opposé), l'intégrité du système de mise à la terre, la distance de sécurité par rapport aux équipements voisins sous tension (≥1,5 fois la distance de sécurité correspondant à la tension de test) et utiliser un voltmètre électrostatique pour mesurer la tension induite (qui peut atteindre plusieurs dizaines de volts sur les câbles près des lignes sous tension, nécessitant des mesures anti-électrocution).

2.1.2 Élaboration du plan de test et sélection des équipements

Sur la base des "Lignes directrices pour les tests de paramètres de ligne de câble," un plan détaillé comprenant les éléments de test (résistance positive, capacitance zéro-séquence, etc.), les modèles d'instruments, les méthodes de câblage et les mesures de sécurité doit être élaboré. Les équipements clés incluent :

• Testeur de paramètres de ligne (classe de précision 0,2, plage de fréquence 45–65 Hz, courant de sortie ≥10 A) ;

• Régulateur de tension triphasé (capacité ≥5 kVA, plage réglable 0–400 V) ;

• Transformateur d'isolement (rapport 1:1 pour éviter les interférences du réseau) ;

• Outils auxiliaires : thermomètre/hygromètre (la température et l'humidité ambiantes doivent être enregistrées pour la correction de température des paramètres), tige de décharge (classe 25 kV, temps de décharge ≥5 min), fils de court-circuit (section ≥25 mm² de câble de cuivre, longueur personnalisée sur site), et poteau isolant (3 m, résistance d'isolement ≥1000 MΩ).

2.1.3 Déploiement des mesures de sécurité

La zone de test doit être entourée de barrières de sécurité et marquée avec des panneaux d'avertissement "Danger haute tension". Les sites de test principal et auxiliaire doivent être équipés de talkies-walkies (portée de communication ≥1 km) et de boutons d'arrêt d'urgence. Tout le personnel de test doit porter des gants isolants (classe 35 kV), des chaussures isolantes (tension de rupture ≥15 kV) et des harnais de sécurité à double crochet lorsqu'il travaille en hauteur. L'extrémité éloignée du câble doit être déconnectée des autres équipements et équipée de fils de mise à la terre temporaires pour éviter le retour de courant.

2.2 Phase de mise en œuvre des tests sur site

2.2.1 Câblage de test et vérification de phase
Prenons l'exemple du test des paramètres de séquence positive, la procédure de câblage est la suivante :
(1) Court-circuitez et mettez à la terre les trois conducteurs triphasés (A, B, C) à l'extrémité éloignée ; mettez à la terre la gaine métallique à une extrémité seulement (pour les systèmes croisés, déconnectez les liaisons de jonction dans la boîte de jonction croisée et testez chaque section séparément) ;
(2) Appliquez une tension alternative (typiquement 380 V) à la phase A à l'extrémité de test principale via un régulateur de tension et un transformateur d'isolement ; laissez les phases B et C ouvertes ; connectez les fils d'échantillonnage de tension et de courant du testeur de paramètres de ligne.
Vérification de phase : Utilisez un multimètre pour mesurer la phase de tension de chaque phase afin de s'assurer que les connexions de phase homonymes sont correctes et d'éviter les erreurs de mesure dues à un ordre de phase incorrect.

2.2.2 Procédure de mesure des paramètres
Résistance de séquence positive (R1) et réactance (X1) : Appliquez un courant de test (typiquement 5–10 A) à la phase A, mesurez l'amplitude et la différence de phase entre la tension et le courant, et calculez en utilisant les formules R1 = U/I·cosϕ et X1 = U/I·sinϕ. Répétez le test trois fois et prenez la valeur moyenne, avec au moins un intervalle d'1 minute entre les tests pour éviter que le chauffage du conducteur n'affecte les valeurs de résistance.
Capacitance de séquence zéro (C0) : Court-circuitez et connectez les phases A, B et C au terminal haute tension du testeur, mettez à la terre la gaine métallique, appliquez 100 V, et mesurez la capacité en utilisant le principe du pont Schering. La linéarité doit être vérifiée à différents niveaux de tension (50 V, 100 V, 200 V), avec des écarts ≤2%.
Résistance d'isolation (Rins) : Utilisez un mégohmmètre de 2500 V pour mesurer la résistance d'isolation entre le conducteur et la gaine. Enregistrez la lecture après 1 minute de tension appliquée et enregistrez simultanément la température ambiante. Convertissez à la valeur de référence à 20°C en utilisant la formule R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (où t est la température mesurée).

2.2.3 Enregistrement des données et évaluation de validité
Immédiatement après la réalisation de chaque test de paramètre, enregistrez la lecture de l'instrument, la température et l'humidité ambiante, l'heure de test et toute anomalie (par exemple, fluctuations de tension, bruits inhabituels). Les critères de validité des données incluent :

• Écart relatif de trois mesures répétées du même paramètre ≤5% ;

• Écart de l'impédance de séquence positive par rapport à la valeur de conception ≤10% (en tenant compte de l'erreur de longueur d'installation) ;

• Résistance d'isolation, après correction de température, doit être ≥1000 MΩ·km (norme pour les câbles XLPE).

2.3 Phase de traitement post-test

2.3.1 Décharge sécurisée et démontage du câblage
Après le test, déconnectez d'abord l'alimentation du régulateur de tension. Ensuite, utilisez une tige de décharge pour effectuer "plusieurs décharges" sur le conducteur et la gaine du câble (chaque décharge dure ≥1 minute, avec un intervalle de 30 secondes). Ne retirez les fils de court-circuit et les fils de test qu'après avoir confirmé que la tension résiduelle est ≤50 V. Pour les systèmes croisés, reconnectez les liaisons de jonction dans la boîte de jonction croisée et mesurez la continuité pour s'assurer d'une connexion correcte.

2.3.2 Correction des données et préparation du rapport
Selon GB/T 3048.4 "Méthodes d'essai électrique des fils et câbles électriques," les paramètres mesurés doivent être corrigés pour la température et la fréquence :
Correction de la température de la résistance :
Pour les conducteurs en cuivre : R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (où α = 0,00393/°C) ;
Correction de la fréquence de la capacité :
Lorsque la fréquence de test s'écarte de 50 Hz, corrigez en utilisant : C₅₀ = Cf × (1 + 0,002∣f − 50∣).
Le rapport de test doit inclure la norme de test (par exemple, DL/T 475), le numéro de certificat d'étalonnage de l'instrument, un tableau de comparaison des paramètres (valeurs de conception vs. valeurs mesurées) et une évaluation concluante (par exemple, "Conforme", "Recommandation de retest").