Stałe testowanie linii kabelowych o wysokim napięciu

1. Definicja testowania stałych linii kablowej wysokiego napięcia

Testowanie stałych linii kablowej wysokiego napięcia odnosi się do systematycznego pomiaru, przy użyciu specjalistycznych instrumentów, parametrów elektrycznych takich jak opór, indukcyjność, pojemność i przewodzenie przed wprowadzeniem do eksploatacji linii kablowej lub po wielkim remoncie. Celem jest uzyskanie podstawowych danych charakteryzujących właściwości elektromagnetyczne kabla, stanowiących kluczową fazę testową, która dostarcza dokładnego wsparcia parametrycznego dla obliczeń przepływu mocy w sieci energetycznej, konfiguracji ochrony zabezpieczeniowej, analizy prądu zwarciowego oraz oceny stanu operacyjnego kabla.

Jego główna wartość leży w dwóch aspektach: pierwszy to weryfikacja odstępstw między wartościami projektowymi a rzeczywistymi wartościami zmierzonymi, aby uniknąć nieprawidłowości ochrony lub problemów ze stabilnością systemu spowodowanych niezgodnościami parametrycznymi; drugi to stworzenie „bazowego bazy danych parametrów” dla linii kablowej, dostarczając referencji do identyfikacji późniejszych zmian operacyjnych (takich jak starzenie izolacji lub słabe kontakty złączy). Zgodnie z normami DL/T 596 „Regulamin badania zapobiegawczego sprzętu elektrycznego” i GB 50217 „Standard projektowy dla kabli inżynierii energetycznej”, wszystkie testy stałe muszą być wykonane dla linii kablowych 220 kV i wyżej podczas wprowadzania do eksploatacji, podczas gdy linie 110 kV i poniżej mogą być wybierane do realizacji na podstawie ważności systemu.

2. Kompleksowy proces testowania stałych linii kablowej wysokiego napięcia

2.1 Faza przygotowania przedtestowego

2.1.1 Zbieranie danych technicznych i przegląd lokalny
Należy uzyskać kompleksowe parametry projektowe linii kablowej, w tym poziom napięcia (np. 220 kV, 500 kV), model kabla (np. YJV22-220 kV-1×2500 mm²), sposób montażu (bezpośrednie zakopanie, rura, ruszt kablowy), długość (dokładna do 0,1 km), materiał przewodnika (miedź lub aluminium), typ izolacji (XLPE, papier nasączony olejem), struktura osłony metalowej (taśma miedziana, drut miedziany) oraz metoda zazemienia (bezpośrednie zazemienie, krzyżowe zazemienie). Przegląd lokalny musi potwierdzić warunki komunikacyjne na głównym miejscu testów (zwykle stacja końcowa kabla) i pomocniczym miejscu (przeciwległa podstacja), integralność systemu zazemienia, bezpieczną odległość od pobliskiego sprzętu pod napięciem (≥1,5 razy bezpieczna odległość odpowiadająca napięciu testowemu) oraz użyć elektrostatycznego woltomierza do pomiaru napięcia indukowanego (które może osiągnąć dziesiątki woltów na kablu blisko linii pod napięciem, wymagające środki antyelektryczne).

2.1.2 Opracowanie planu testowego i wybór sprzętu

Na podstawie „Wytycznych dla testowania parametrów linii kablowych” należy opracować szczegółowy plan obejmujący elementy testowe (opór sekwencyjny dodatni, pojemność sekwencyjna zerowa itp.), modele instrumentów, sposoby połączeń i środki bezpieczeństwa. Podstawowe wyposażenie obejmuje:

• Tester parametrów linii (klasa dokładności 0,2, zakres częstotliwości 45–65 Hz, prąd wyjściowy ≥10 A);

• Regulator napięcia trójfazowy (pojemność ≥5 kVA, zakres regulacji 0–400 V);

• Transformator izolacyjny (stosunek 1:1, aby zapobiec interferencjom sieci);

• Narzędzia pomocnicze: termometr/higrometr (temperatura i wilgotność otoczenia muszą być rejestrowane do korekcji temperatury parametrów), pręt rozładowujący (klasa 25 kV, czas rozładowania ≥5 min), przewody krótkujące (przekrój ≥25 mm² drut miedziany, długość dostosowana na miejscu) oraz pręt izolacyjny (3 m, opór izolacji ≥1000 MΩ).

2.1.3 Wdrożenie środków bezpieczeństwa

Obszar testowy musi być ogrodzony barierami bezpieczeństwa i oznaczony znakami ostrzegawczymi „Niebezpieczeństwo wysokiego napięcia”. Na głównym i pomocniczym miejscu testów muszą znajdować się radia (zasięg komunikacji ≥1 km) i przyciski awaryjnego zatrzymania. Wszystkie osoby wykonujące testy muszą nosić rękawice izolacyjne (klasa 35 kV), buty izolacyjne (napięcie przebicia ≥15 kV) oraz podwójne uprząż bezpieczeństwa podczas pracy na wysokości. Daleki koniec kabla musi być odłączony od innego sprzętu i wyposażony w tymczasowe przewody zazemieniowe, aby zapobiec zwrotnej podkładce.

2.2 Faza realizacji testów na miejscu

2.2.1 Łączenie testowe i weryfikacja faz
Na przykładzie testowania parametrów sekwencyjnych dodatnich, procedura połączeń jest następująca:
(1) Zakrótuj i zazemień trójfazowe przewodniki (A, B, C) na dalekim końcu; zazemień tylko jedno zakończenie osłony metalowej (dla systemów z krzyżowym zazemieniem, odłącz linki połączeniowe w skrzynce krzyżowego zazemienia i testuj każdą sekcję osobno);
(2) Zastosuj napięcie przemiennego prądu (zwykle 380 V) do fazy A na głównym końcu testowym przez regulator napięcia i transformator izolacyjny; pozostaw fazy B i C otwarte; połącz przewody próbkujące napięcie i prąd tester parametrów linii.
Weryfikacja faz: Użyj multimetru, aby zmierzyć fazę napięcia każdej fazy, aby zapewnić poprawne połączenia tych samych nazw faz i uniknąć błędów pomiarowych wynikających z nieprawidłowej kolejności faz.

2.2.2 Procedura pomiaru parametrów
Opór sekwencyjny dodatni (R1) i reaktancja (X1): Zastosuj prąd testowy (zwykle 5–10 A) do fazy A, zmierz amplitudę i różnicę fazową między napięciem a prądem, i oblicz według wzorów R1 = U/I·cosϕ i X1 = U/I·sinϕ. Powtórz test trzy razy i weź średnią wartość, z co najmniej 1-minutowym interwałem między testami, aby zapobiec nagrzewaniu przewodnika wpływającemu na wartości oporu.
Pojemność sekwencyjna zerowa (C0): Zakrótuj i połącz fazy A, B i C z wysokonapięciowym końcem testera, zazemień osłonę metalową, zastosuj 100 V, i zmierz pojemność zgodnie z zasadą mostka Scheringa. Liniowość musi zostać zweryfikowana na różnych poziomach napięcia (50 V, 100 V, 200 V), z odchyleniami ≤2%.
Opór izolacji (Rins): Użyj megohomomierza 2500 V, aby zmierzyć opór izolacji między przewodnikiem a osłoną. Zanotuj odczyt po 1 minucie zastosowania napięcia i jednocześnie zanotuj temperaturę otoczenia. Przelicz na wartość odniesienia 20°C według wzoru R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (gdzie t to zmierzona temperatura).

2.2.3 Rejestrowanie danych i ocena ich ważności
Natychmiast po zakończeniu każdego testu parametru, zarejestruj odczyt instrumentu, temperaturę i wilgotność otoczenia, czas testu oraz wszelkie anomalie (np. fluktuacje napięcia, nietypowe dźwięki). Kryteria ważności danych obejmują:

• Względne odchylenie trzech powtarzalnych pomiarów tego samego parametru ≤5%;

• Odchylenie impedancji sekwencyjnej dodatniej od wartości projektowej ≤10% (z uwzględnieniem błędu długości instalacji);

• Opór izolacji, po korekcji temperatury, powinien wynosić ≥1000 MΩ·km (standard dla kabli XLPE).

2.3 Faza po-testowa

2.3.1 Bezpieczne rozładowanie i demontaż połączeń
Po zakończeniu testów, najpierw odłącz zasilanie regulatora napięcia. Następnie, użyj pręta rozładowującego, aby wykonać „wiele rozładowań” przewodnika i osłony kabla (każde rozładowanie trwa ≥1 minutę, z 30-sekundowym interwałem). Dopiero po potwierdzeniu, że napięcie pozostałe jest ≤50 V, usuń przewody krótkujące i przewody testowe. Dla systemów z krzyżowym zazemieniem, ponownie połącz linki połączeniowe w skrzynce krzyżowego zazemienia i zmierz ciągłość, aby zapewnić prawidłowe połączenie.

2.3.2 Korekcja danych i przygotowanie raportu
Zgodnie z normą GB/T 3048.4 „Metody badań elektrycznych przewodów i kabli”, zmierzone parametry muszą być skorygowane na temperaturę i częstotliwość:
Korekcja temperatury oporu:
Dla przewodników miedzianych: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (gdzie α = 0,00393/°C);
Korekcja częstotliwości pojemności:
Gdy częstotliwość testowa odbiega od 50 Hz, skoryguj według: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002|f − 50|).
Raport testowy musi zawierać standard testowy (np. DL/T 475), numer certyfikatu kalibracji instrumentu, tabelę porównawczą parametrów (wartości projektowe vs. zmierzone wartości) oraz ostateczną ocenę (np. „Zaliczone”, „Zalecane powtórzenie testu”).