Costante verifica delle linee di cavi ad alta tensione
1. Definizione della prova costante delle linee di cavo ad alta tensione
La prova costante delle linee di cavo ad alta tensione si riferisce alla misurazione sistematica, utilizzando strumenti specializzati, di parametri elettrici come resistenza, induttanza, capacità e conduttanza prima che una linea di cavo venga messa in servizio o dopo grandi manutenzioni. L'obiettivo è ottenere dati fondamentali che caratterizzano le proprietà elettromagnetiche del cavo, costituendo una fase di test critica che fornisce un supporto accurato dei parametri per i calcoli di flusso di carico del sistema elettrico, la configurazione della protezione differenziale, l'analisi della corrente di cortocircuito e la valutazione dello stato operativo del cavo.
Il suo valore centrale risiede in due aspetti: primo, verificare le discrepanze tra i valori progettuali e quelli effettivamente misurati per evitare malfunzionamenti della protezione o problemi di stabilità del sistema causati da discrepanze nei parametri; secondo, stabilire un "database di parametri di base" per la linea di cavo, fornendo un riferimento per identificare eventuali cambiamenti operativi successivi (come l'invecchiamento dell'isolamento o contatti difettosi nelle giunzioni). Secondo la norma DL/T 596 "Regolamento per le prove preventive degli apparecchi elettrici" e GB 50217 "Standard di progettazione per i cavi dell'ingegneria elettrica", tutte le prove costanti devono essere completate per le linee di cavo a 220 kV e superiori durante la messa in servizio, mentre per le linee a 110 kV e inferiori possono essere implementate selettivamente in base all'importanza del sistema.
2. Processo completo della prova costante delle linee di cavo ad alta tensione
2.1 Fase di preparazione pre-test
2.1.1 Raccolta dei dati tecnici e ispezione sul sito
È necessario ottenere parametri di progettazione completi per la linea di cavo, inclusi il livello di tensione (ad esempio, 220 kV, 500 kV), il modello del cavo (ad esempio, YJV22-220 kV-1×2500 mm²), il metodo di installazione (sepoltura diretta, canale, traliccio), la lunghezza (accurata a 0,1 km), il materiale del conduttore (rame o alluminio), il tipo di isolamento (XLPE, carta impregnata d'olio), la struttura dello scudo metallico (nastro di rame, filo di rame) e il metodo di terra (terra diretta, terra incrociata). Un'ispezione sul sito deve confermare le condizioni di comunicazione nel sito principale di test (tipicamente una stazione terminale di cavo) e nel sito ausiliario (sottostazione opposta), l'integrità del sistema di terra, la distanza sicura dalle apparecchiature vicine sottotensione (≥1,5 volte la distanza di sicurezza corrispondente alla tensione di prova) e l'utilizzo di un voltmetro elettrostatico per misurare la tensione indotta (che può raggiungere decine di volt sui cavi vicini alle linee sottotensione, richiedendo misure antielettrocuzione).
2.1.2 Sviluppo del piano di prova e selezione degli strumenti
In base alle "Linee guida per la prova dei parametri delle linee di cavo," deve essere sviluppato un piano dettagliato che include gli elementi di prova (resistenza in sequenza positiva, capacità in sequenza zero, ecc.), i modelli degli strumenti, i metodi di cablaggio e le misure di sicurezza. Gli strumenti principali includono:
Tester dei parametri della linea (classe di precisione 0,2, gamma di frequenza 45–65 Hz, corrente di uscita ≥10 A);
Regolatore di tensione trifase (capacità ≥5 kVA, gamma regolabile 0–400 V);
Trasformatore di isolamento (rapporto 1:1 per prevenire interferenze di rete);
Strumenti ausiliari: termometro/igrometro (temperatura e umidità ambientali devono essere registrate per la correzione della temperatura dei parametri), asta di scarica (classe 25 kV, tempo di scarica ≥5 min), cavi di cortocircuito (sezione trasversale ≥25 mm² di cavo di rame, lunghezza personalizzata sul sito) e asta isolante (3 m, resistenza isolante ≥1000 MΩ).
2.1.3 Distribuzione delle misure di sicurezza
L'area di prova deve essere recintata con barriere di sicurezza e contrassegnata con segni di avvertimento "Pericolo Alta Tensione". Entrambi i siti di prova principale e ausiliario devono essere dotati di walkie-talkie (portata di comunicazione ≥1 km) e pulsanti di arresto d'emergenza. Tutti i personale di prova deve indossare guanti isolanti (classe 35 kV), scarpe isolanti (tensione di rottura ≥15 kV) e imbragature di sicurezza a doppio gancio quando lavorano in altezza. La fine del cavo deve essere disconnessa da altre apparecchiature e dotata di cavi di terra temporanei per prevenire il retroalimentazione.
2.2 Fase di attuazione delle prove sul sito
2.2.1 Cablaggio di prova e verifica di fase
Traendo esempio dalla prova dei parametri in sequenza positiva, la procedura di cablaggio è la seguente:
(1) Cortocircuitare e terra i conduttori trifase (A, B, C) nella parte opposta; terra lo scudo metallico solo da un lato (per i sistemi a terra incrociata, disconnettere i collegamenti di accoppiamento nella scatola di accoppiamento incrociato e provare ogni sezione separatamente);
(2) Applicare tensione AC (tipicamente 380 V) alla fase A dal lato principale di prova tramite un regolatore di tensione e un trasformatore di isolamento; lasciare aperte le fasi B e C; connettere i cavi di campionamento di tensione e corrente del tester dei parametri della linea.
Verifica di fase: Utilizzare un multimetro per misurare la fase di tensione di ciascuna fase per assicurare la corretta connessione delle fasi omologhe e prevenire errori di misurazione dovuti a sequenze di fase errate.
2.2.2 Procedura di misurazione dei parametri
Resistenza in sequenza positiva (R1) e reattanza (X1): Applicare corrente di prova (tipicamente 5–10 A) alla fase A, misurare l'ampiezza e la differenza di angolo di fase tra tensione e corrente, e calcolare utilizzando le formule R1 = U/I·cosϕ e X1 = U/I·sinϕ. Ripetere la prova tre volte e prendere il valore medio, con almeno un intervallo di 1 minuto tra le prove per prevenire il riscaldamento del conduttore che potrebbe influenzare i valori di resistenza.
Capacità in sequenza zero (C0): Cortocircuitare e connettere le fasi A, B e C al terminale ad alta tensione del tester, terra lo scudo metallico, applicare 100 V e misurare la capacità utilizzando il principio del ponte Schering. Deve essere verificata la linearità a diversi livelli di tensione (50 V, 100 V, 200 V), con deviazioni ≤2%.
Resistenza isolante (Rins): Utilizzare un megaohmmetro a 2500 V per misurare la resistenza isolante tra conduttore e scudo. Registrare la lettura dopo 1 minuto di applicazione della tensione e registrare contemporaneamente la temperatura ambiente. Convertire al valore di riferimento a 20°C utilizzando la formula R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (dove t è la temperatura misurata).
2.2.3 Registrazione dei dati e valutazione di validità
Immediatamente dopo aver completato ogni prova di parametro, registrare la lettura dello strumento, la temperatura e l'umidità ambiente, l'ora di prova e qualsiasi anomalia (ad esempio, fluttuazioni di tensione, rumori insoliti). I criteri di validità dei dati includono:
Deviazione relativa di tre misurazioni ripetute dello stesso parametro ≤5%;
Deviazione dell'impedenza in sequenza positiva dal valore progettato ≤10% (considerando l'errore di lunghezza di installazione);
Resistenza isolante, dopo la correzione della temperatura, deve essere ≥1000 MΩ·km (standard per i cavi XLPE).
2.3 Fase di elaborazione post-prova
2.3.1 Scarica sicura e rimozione del cablaggio
Dopo la prova, disconnettere prima l'alimentazione del regolatore di tensione. Quindi, utilizzare un'asta di scarica per eseguire "scariche multiple" sul conduttore e sullo scudo del cavo (ogni scarica durante ≥1 minuto, con un intervallo di 30 secondi). Solo dopo aver confermato che la tensione residua è ≤50 V, rimuovere i cavi di cortocircuito e i cavi di prova. Per i sistemi a terra incrociata, riconnettere i collegamenti di accoppiamento nella scatola di accoppiamento incrociato e misurare la continuità per assicurare una connessione corretta.
2.3.2 Correzione dei dati e preparazione del rapporto
In conformità con la norma GB/T 3048.4 "Metodi di prova elettrica per cavi elettrici," i parametri misurati devono essere corretti per temperatura e frequenza:
Correzione della temperatura della resistenza:
Per i conduttori di rame: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (dove α = 0,00393/°C);
Correzione della frequenza della capacità:
Quando la frequenza di prova si discosta da 50 Hz, correggere utilizzando: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002∣f − 50∣).
Il rapporto di prova deve includere lo standard di prova (ad esempio, DL/T 475), il numero di certificato di taratura dello strumento, una tabella di confronto dei parametri (valori progettuali vs. valori misurati) e una valutazione conclusiva (ad esempio, "Pass", "Raccomandata la ripetizione della prova").
