Continu testen van hoogspanningskabels

1. Definitie van constante testen van hoogspanningskabels

Constante testen van hoogspanningskabels verwijst naar het systematische meten, met behulp van gespecialiseerde instrumenten, van elektrische parameters zoals weerstand, inductie, capaciteit en geleidbaarheid vóór de inbedrijname van een kabel of na grote onderhoudsactiviteiten. Het doel is om basisgegevens te verkrijgen die de elektromagnetische eigenschappen van de kabel karakteriseren, als een cruciaal testfase dat nauwkeurige parameterondersteuning biedt voor stroomverdelingsberekeningen, relaisbeschermingconfiguraties, kortsluitstroomanalyse en beoordeling van de bedrijfsstatus van de kabel.

De kernwaarde ligt op twee gebieden: ten eerste, het verifiëren van afwijkingen tussen ontwerpwaarden en werkelijk gemeten waarden om beschermingsfouten of systeemstabiliteitsproblemen veroorzaakt door parametermismatch te voorkomen; ten tweede, het opzetten van een "basisparameterdatabase" voor de kabellijn, die als referentie dient voor het identificeren van latere operationele veranderingen (zoals isolatieveroudering of slechte contacten in verbindingen). Volgens DL/T 596 "Preventieve Testvoorschriften voor Elektrische Apparatuur" en GB 50217 "Ontwerpnorm voor Elektriciteitsleidingkabels", moeten alle constante tests worden voltooid voor 220 kV en hoger kabellijnen tijdens de inbedrijname, terwijl lijnen van 110 kV en lager selectief kunnen worden uitgevoerd op basis van het belang van het systeem.

2. Compleet proces van constante testen van hoogspanningskabels

2.1 Voorbereidingsfase voor de test

2.1.1 Verzameling van technische gegevens en terreinverkenning
Uitgebreide ontwerpparameters van de kabellijn moeten worden verkregen, inclusief spanningniveau (bijv. 220 kV, 500 kV), kabeltype (bijv. YJV22-220 kV-1×2500 mm²), installatiemethode (rechtstreeks begraven, buis, kabelbrug), lengte (nauwkeurig tot 0,1 km), geleidermateriaal (koper of aluminium), isolatietype (XLPE, oliegedrenkte papier), metalen schildstructuur (kopertape, kopergaas) en aardmethode (direct aarden, gekruist aarden). Een terreinverkenning moet de communicatieomstandigheden op de hoofdtestlocatie (meestal een kabeleindstation) en de bijbehorende locatie (tegenoverliggende substation) bevestigen, de integriteit van het aardesysteem, veilige afstand tot nabijgelegen geladen apparatuur (≥1,5 keer de veiligheidsafstand overeenkomstig de testspanning) en gebruik van een statische spanningsmeter om geïnduceerde spanning te meten (die mogelijk tientallen volts kan bereiken op kabels dicht bij geladen leidingen, vereist anti-electrische maatregelen).

2.1.2 Ontwikkeling van testplan en keuze van apparatuur

Op basis van de "Richtlijnen voor kabellijnparametertesten" moet een gedetailleerd plan worden opgesteld, inclusief testitems (positieve-sequentieweerstand, nulsequentiecapaciteit, etc.), instrumentmodellen, bedradingmethoden en veiligheidsmaatregelen. Kernapparatuur omvat:

• Lijnparametertestapparaat (nauwkeurigheidsklasse 0,2, frequentiebereik 45–65 Hz, uitvoerstroom ≥10 A);

• Driefasige spantoesteller (capaciteit ≥5 kVA, instelbaar bereik 0–400 V);

• Isolatietransformator (1:1 verhouding om netwerkinterferentie te voorkomen);

• Hulpapparatuur: thermometer/hygrometer (omgevingstemperatuur en -vochtigheid moeten worden vastgelegd voor temperatuurcorrectie van parameters), ontladingstaaf (klasse 25 kV, ontladingsduur ≥5 min), kortsluitdraden (doorsnede ≥25 mm² koperkabel, lengte aangepast ter plaatse), en isolatiepaal (3 m, isolatieweerstand ≥1000 MΩ).

2.1.3 Inzet van veiligheidsmaatregelen

Het testgebied moet worden afgezet met veiligheidsbarrières en voorzien van "Hoogspanningsgevaar" waarschuwingsborden. Zowel de hoofd- als de bijbehorende testlocaties moeten worden uitgerust met walkietalkies (communicatiebereik ≥1 km) en noodstopknoppen. Alle testpersoneel moet insulatiehandschoenen (klasse 35 kV), insulatie-schoenen (doorbraakspanning ≥15 kV) dragen en dubbele haaksveiligheidsriemen gebruiken bij werk op hoogte. Het verre einde van de kabel moet worden losgekoppeld van andere apparatuur en tijdelijke aarddraad moeten worden aangebracht om terugvoeding te voorkomen.

2.2 Implementatiefase van de terplaatse test

2.2.1 Testbedrading en faseverificatie
Als voorbeeld van positieve-sequentieparametertest, is het bedradingsproces als volgt:
(1) Kortsluit en aard de driefase geleiders (A, B, C) aan het verre einde; aard het metalen schild aan één einde alleen (voor gekruist aarde systeem, verbind de bondingsverbindingen in de kruisingbox los en test elk segment apart);
(2) Pas AC-spanning (meestal 380 V) toe op fase A aan het hoofdtesteinde via een spantoesteller en isolatietransformator; laat fases B en C open; verbind de spannings- en stroomsamplingleads van de lijnparametertestapparatuur.
Faseverificatie: Gebruik een multimeter om de spansing van elke fase te meten om correcte gelijknamige faseverbindingen te garanderen en meetfouten te voorkomen door verkeerde fasevolgorde.

2.2.2 Parametermeetprocedure
Positieve-sequentieweerstand (R1) en reactantie (X1): Pas teststroom (meestal 5–10 A) toe op fase A, meet de grootte en fasehoekverschil tussen spanning en stroom, en bereken met de formules R1 = U/I·cosϕ en X1 = U/I·sinϕ. Herhaal de test drie keer en neem de gemiddelde waarde, met minstens 1 minuut tussen de tests om verhitte geleiders te voorkomen die de weerstandswaarden beïnvloeden.
Nulsequentiecapaciteit (C0): Kortsluit en verbind fases A, B en C met de hoogspanningsterminal van de tester, aard het metalen schild, pas 100 V toe en meet de capaciteit volgens het Scheringbrugprincipe. Lineariteit moet worden geverifieerd op verschillende spanningenniveaus (50 V, 100 V, 200 V), met afwijkingen ≤2%.
Isolatieweerstand (Rins): Gebruik een 2500 V megohmmeter om de isolatieweerstand tussen geleider en schild te meten. Noteer de uitlezing na 1 minuut aangebrachte spanning en registreer tegelijkertijd de omgevingstemperatuur. Converteer naar de referentiewaarde van 20°C met de formule R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (waarbij t de gemeten temperatuur is).

2.2.3 Gegevensregistratie en geldigheidsbeoordeling
Onmiddellijk na het voltooien van elke parametertest, noteer de apparaatuitlezing, omgevingstemperatuur en -vochtigheid, testtijd en eventuele anomalieën (bijv. spanningsschommelingen, ongewone geluiden). Geldigheidscriteria voor gegevens omvatten:

• Relatieve afwijking van drie herhaalde metingen van dezelfde parameter ≤5%;

• Afwijking van positieve-sequentieimpedantie van ontwerpwaarde ≤10% (rekening houdend met installatielengtefout);

• Isolatieweerstand, na temperatuurcorrectie, moet ≥1000 MΩ·km zijn (norm voor XLPE-kabels).

2.3 Na-testverwerkingsfase

2.3.1 Veilige ontlading en verwijdering van bedrading
Na de test, verbind eerst de voeding van de spantoesteller. Gebruik vervolgens een ontladingstaaf om "meervoudige ontladingen" uit te voeren op de kabelgeleider en -schild (elke ontlading duurt ≥1 minuut, met een interval van 30 seconden). Pas nadat is bevestigd dat de restspanning ≤50 V is, moeten de kortsluitdraden en testleidingen worden verwijderd. Voor gekruist aarde systeem, herconnecteer de bondingsverbindingen in de kruisingbox en meet continuïteit om juiste verbinding te garanderen.

2.3.2 Gegevenscorrectie en rapportbereiding
Volgens GB/T 3048.4 "Methoden voor elektrische testen van elektriciteitsdraden en -kabels", moeten gemeten parameters worden gecorrigeerd voor temperatuur en frequentie:
Temperatuurcorrectie van weerstand:
Voor kopergeleiders: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (waarbij α = 0,00393/°C);
Frequentiecorrectie van capaciteit:
Bij afwijking van de testfrequentie van 50 Hz, corrigeer met: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002∣f − 50∣).
Het testrapport moet de testnorm (bijv. DL/T 475), kalibratienummer van de instrumenten, een parametervergelijkings tabel (ontwerpwaarden versus gemeten waarden) en een conclusieve beoordeling (bijv. "Goedgekeurd", "Hercontrole aanbevolen") bevatten.