Proba constante de liñas de cabos de alta tensión

1. Definición da proba de constantes da liña de cable de alta tensión

A proba de constantes da liña de cable de alta tensión refírese á medida sistemática, empregando instrumentos especializados, de parámetros eléctricos como resistencia, inductancia, capacitancia e conductancia antes de que unha liña de cable sexa posta en servizo ou despois dunha manutención importante. O obxectivo é obter datos fundamentais que caractericen as propiedades electromagnéticas do cable, actuando como unha fase crítica de proba que fornece soporte de parámetros precisos para o cálculo de fluxo de carga do sistema eléctrico, configuración de protección por relevos, análise de corrente de cortocircuito e avaliación do estado operativo do cable.

O seu valor central reside en dous aspectos: primeiro, verificar as desviacións entre os valores de deseño e os valores reais medidos para evitar fallos de protección ou problemas de estabilidade do sistema debido a desacordos de parámetros; segundo, establecer un "banco de datos de parámetros base" para a liña de cable, proporcionando unha referencia para identificar cambios posteriores na operación (como o envellecemento do aillamento ou un mal contacto nas unions). Segundo DL/T 596 "Regras de Proba Preventiva para Equipamentos Eléctricos" e GB 50217 "Norma de Diseño para Cables de Enxeñaría Eléctrica", todas as probas de constantes deben completarse para liñas de cable de 220 kV e superior durante a puesta en servizo, mentres que as liñas de 110 kV e inferior poden implementarse selectivamente segundo a importancia do sistema.

2. Proceso completo da proba de constantes da liña de cable de alta tensión

2.1 Fase de preparación previa á proba

2.1.1 Recollida de datos técnicos e inspección no terreo
Debe obterse un conxunto comprehensivo de parámetros de deseño da liña de cable, incluíndo nivel de tensión (por exemplo, 220 kV, 500 kV), modelo de cable (por exemplo, YJV22-220 kV-1×2500 mm²), método de instalación (enterrado directamente, conducto, bandeja de cable), lonxitude (precisa a 0,1 km), material do conductor (cobre ou aluminio), tipo de aillamento (XLPE, papel impregnado de aceite), estrutura do escudo metálico (cinta de cobre, fío de cobre) e método de aterrado (aterrado directo, aterrado cruzado). Unha inspección no terreo debe confirmar as condicións de comunicación no sitio principal de proba (tipicamente unha estación terminal de cable) e no sitio auxiliar (subestación oposta), a integridade do sistema de aterrado, a distancia segura de equipos energizados próximos (≥1,5 veces a distancia de seguridade correspondente á tensión de proba) e usar un voltímetro electrostático para medir a tensión inducida (que pode chegar a decenas de volts en cables próximos a liñas energizadas, requirindo medidas antichoque).

2.1.2 Desenvolvemento do plan de proba e selección de equipos

Baseándose nos "Lineamientos para a Proba de Parámetros de Liñas de Cable," debe desenvolverse un plan detallado que inclúa items de proba (resistencia de secuencia positiva, capacitancia de secuencia cero, etc.), modelos de instrumentos, métodos de conexión e medidas de seguridade. Os equipos centrais inclúen:

• Tester de parámetros de liña (clase de precisión 0,2, rango de frecuencia 45–65 Hz, corrente de saída ≥10 A);

• Regulador de tensión trifásico (capacidade ≥5 kVA, rango ajustable 0–400 V);

• Transformador de aislamento (razón 1:1 para prevenir interferencias da rede);

• Ferramentas auxiliares: termómetro/higrómetro (a temperatura e humidade ambiente deben rexistrarse para a corrección de temperatura dos parámetros), vara de descarga (clase 25 kV, tempo de descarga ≥5 min), fios de curto-circuíto (sección transversal ≥25 mm² de cabo de cobre, lonxitude personalizada no terreo) e polo aislante (3 m, resistencia aislante ≥1000 MΩ).

2.1.3 Implementación de medidas de seguridade

A área de proba debe cercarse con barreiras de seguridade e marcarse con sinais de advertencia "Peligro de Alta Tensión." Tanto o sitio principal como o auxiliar de proba deben estar equipados con walkie-talkies (alcance de comunicación ≥1 km) e botóns de parada de emerxencia. Todo o persoal de proba debe usar guantes aislantes (clase 35 kV), zapatos aislantes (tensión de ruptura ≥15 kV) e arnéss de seguridade de dobre gancho ao traballar en altura. O extremo lejano do cable debe desconectarse de outros equipos e instalar fios de aterrado temporais para prevenir a retroalimentación.

2.2 Fase de implementación da proba no terreo

2.2.1 Conexión e verificación de fase
Tomando como exemplo a proba de parámetros de secuencia positiva, o procedemento de conexión é o seguinte:
(1) Curta-circuítanse e aterraanse os tres conductores trifásicos (A, B, C) no extremo lejano; aterraase o escudo metálico só nun extremo (para sistemas cruzados, desconéctanse os ligazóns de enlace na caixa de enlace cruzado e próbanse cada sección separadamente);
(2) Aplica-se tensión AC (típicamente 380 V) á fase A no extremo principal de proba a través dun regulador de tensión e un transformador de aislamento; déjanse abertas as fases B e C; conectanse os cabos de muestreo de tensión e corrente do tester de parámetros de liña.
Verificación de fase: Emprega-se un multimetro para medir a fase de tensión de cada fase para asegurar conexións correctas de fase do mesmo nome e evitar erros de medida debido a secuencia de fase incorrecta.

2.2.2 Procedemento de medida de parámetros
Resistencia de secuencia positiva (R1) e reactivancia (X1): Aplica-se corrente de proba (típicamente 5–10 A) á fase A, médanse a magnitude e a diferenza de ángulo de fase entre tensión e corrente, e cálcúlanse usando as fórmulas R1 = U/I·cosϕ e X1 = U/I·sinϕ. Répese a proba tres veces e tómase o valor medio, con un intervalo de polo menos 1 minuto entre probas para evitar que o calentamento do conductor afecte aos valores de resistencia.
Capacitancia de secuencia cero (C0): Curtacircuitanse e conectanse as fases A, B e C ao terminal de alta tensión do tester, aterraase o escudo metálico, aplica-se 100 V e médanse a capacitancia usando o principio do puente de Schering. Debe verificarse a linearidade a diferentes niveis de tensión (50 V, 100 V, 200 V), con desvíos ≤2%.
Resistencia de aillamento (Rins): Emprega-se un megohmmetro de 2500 V para medir a resistencia de aillamento entre o conductor e o escudo. Rexístrese a lectura despois de 1 minuto de aplicación de tensión e simultaneamente rexístrese a temperatura ambiente. Convértase ao valor de referencia a 20°C usando a fórmula R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (onde t é a temperatura medida).

2.2.3 Rexistro de datos e avaliación de validez
Inmediatamente despois de completar cada proba de parámetro, rexístrese a lectura do instrumento, a temperatura e humidade ambiente, o tempo de proba e calquera anomalias (por exemplo, fluctuacións de tensión, ruídos inusuales). Os criterios de validez de datos inclúen:

• Desvío relativo de tres medidas repetidas do mesmo parámetro ≤5%;

• Desvío da impedancia de secuencia positiva do valor de deseño ≤10% (tenendo en conta o erro de lonxitude de instalación);

• Resistencia de aillamento, despois da corrección de temperatura, debe ser ≥1000 MΩ·km (norma para cables XLPE).

2.3 Fase de procesamento posterior á proba

2.3.1 Descarga segura e retirada das conexións
Despois da proba, primeiro desconéctase o suministro de enerxía ao regulador de tensión. Logo, emprega-se unha vara de descarga para realizar "múltiples descargas" no conductor e no escudo do cable (cada descarga durando ≥1 minuto, con un intervalo de 30 segundos). Só despois de confirmar que a tensión residual é ≤50 V deben retirarse os fios de curto-circuíto e os cabos de proba. Para sistemas cruzados, reconéctanse os ligazóns de enlace na caixa de enlace cruzado e médeselle a continuidade para asegurar a conexión correcta.

2.3.2 Corrección de datos e preparación do informe
Segundo GB/T 3048.4 "Métodos de Probas Eléctricas para Cabos e Cables Eléctricos," os parámetros medidos deben corrixirse para temperatura e frecuencia:
Corrección de temperatura da resistencia:
Para conductores de cobre: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (onde α = 0,00393/°C);
Corrección de frecuencia da capacitancia:
Cando a frecuencia de proba se desvia de 50 Hz, corríxese usando: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002∣f − 50∣).
O informe de proba debe incluír a norma de proba (por exemplo, DL/T 475), o número do certificado de calibración do instrumento, unha táboa de comparación de parámetros (valores de deseño vs. valores medidos) e unha avaliación conclusiva (por exemplo, "Aprobado", "Recomendada nova proba").