Teste constante de linhas de cabo de alta tensão

1. Definição do Teste de Constantes de Linha de Cabos de Alta Tensão

O teste de constantes de linha de cabos de alta tensão refere-se à medição sistemática, utilizando instrumentos especializados, de parâmetros elétricos como resistência, indutância, capacitância e condutância antes da comissionamento de uma linha de cabo ou após manutenção importante. O objetivo é obter dados fundamentais que caracterizem as propriedades eletromagnéticas do cabo, servindo como uma fase crítica de teste que fornece suporte de parâmetros precisos para cálculos de fluxo de carga do sistema de energia, configuração de proteção por relé, análise de corrente de curto-circuito e avaliação do estado operacional do cabo.

Seu valor central reside em dois aspectos: primeiro, verificar as discrepâncias entre os valores projetados e os valores medidos reais para evitar mal funcionamento de proteções ou problemas de estabilidade do sistema causados por incompatibilidade de parâmetros; segundo, estabelecer um "banco de dados de parâmetros base" para a linha de cabo, fornecendo uma referência para identificar alterações operacionais subsequentes (como envelhecimento da isolação ou contato ruim nas juntas). De acordo com o DL/T 596 "Regulamentos de Testes Preventivos para Equipamentos Elétricos" e GB 50217 "Padrão de Projeto para Cabos de Engenharia Elétrica", todos os testes de constantes devem ser concluídos para linhas de cabos de 220 kV e acima durante a comissionamento, enquanto linhas de 110 kV e abaixo podem ser implementadas seletivamente com base na importância do sistema.

2. Processo Completo de Teste de Constantes de Linha de Cabos de Alta Tensão

2.1 Fase de Preparação Prévia ao Teste

2.1.1 Coleta de Dados Técnicos e Levantamento no Local
Deve-se obter parâmetros de design completos da linha de cabo, incluindo nível de tensão (por exemplo, 220 kV, 500 kV), modelo do cabo (por exemplo, YJV22-220 kV-1×2500 mm²), método de instalação (enterro direto, dutos, bandeja de cabo), comprimento (preciso até 0,1 km), material do condutor (cobre ou alumínio), tipo de isolamento (XLPE, papel impregnado de óleo), estrutura de blindagem metálica (fita de cobre, fio de cobre) e método de aterramento (aterramento direto, aterramento cruzado). Um levantamento no local deve confirmar as condições de comunicação no local principal de teste (geralmente uma estação terminal de cabo) e no local auxiliar (subestação oposta), a integridade do sistema de aterramento, distância segura de equipamentos energizados próximos (≥1,5 vezes a distância de segurança correspondente à tensão de teste) e usar um voltímetro eletrostático para medir a tensão induzida (que pode atingir dezenas de volts em cabos próximos a linhas energizadas, exigindo medidas antichoque).

2.1.2 Desenvolvimento do Plano de Teste e Seleção de Equipamentos

Com base nas "Diretrizes para Teste de Parâmetros de Linha de Cabos", deve-se desenvolver um plano detalhado incluindo itens de teste (resistência positiva, capacitância de sequência zero, etc.), modelos de instrumentos, métodos de ligação e medidas de segurança. Equipamentos principais incluem:

• Tester de parâmetros de linha (classe de precisão 0,2, faixa de frequência 45–65 Hz, corrente de saída ≥10 A);

• Reator trifásico (capacidade ≥5 kVA, faixa ajustável 0–400 V);

• Transformador de isolamento (relação 1:1 para prevenir interferências da rede);

• Ferramentas auxiliares: termômetro/higrômetro (a temperatura e a umidade ambiente devem ser registradas para correção de temperatura dos parâmetros), vara de descarga (classe 25 kV, tempo de descarga ≥5 min), fios de curto-circuito (seção transversal ≥25 mm² de cabo de cobre, comprimento personalizado no local) e vara isolante (3 m, resistência de isolamento ≥1000 MΩ).

2.1.3 Implementação de Medidas de Segurança

A área de teste deve ser cercada com barreiras de segurança e sinalizada com placas de aviso "Perigo de Alta Tensão". Ambos os locais de teste principal e auxiliar devem ser equipados com rádios de comunicação (alcance de comunicação ≥1 km) e botões de parada de emergência. Todo o pessoal de teste deve usar luvas isolantes (classe 35 kV), sapatos isolantes (tensão de ruptura ≥15 kV) e cinturões de segurança com ganchos duplos quando trabalhar em altura. A extremidade distante do cabo deve ser desconectada de outros equipamentos e equipada com fios de aterramento temporários para prevenir alimentação reversa.

2.2 Fase de Implementação do Teste no Local

2.2.1 Ligação do Teste e Verificação de Fase
Tomando como exemplo o teste de parâmetros de sequência positiva, o procedimento de ligação é o seguinte:
(1) Curta-circuite e aterre os três condutores trifásicos (A, B, C) na extremidade distante; aterre a blindagem metálica apenas em uma extremidade (para sistemas cruzados, desconecte os links de ligação na caixa de ligação cruzada e teste cada seção separadamente);
(2) Aplique tensão alternada (tipicamente 380 V) à fase A no extremo principal de teste através de um reator e transformador de isolamento; deixe as fases B e C abertas; conecte os cabos de amostragem de tensão e corrente do tester de parâmetros de linha.
Verificação de fase: Use um multímetro para medir a fase de tensão de cada fase para garantir conexões corretas de fases homônimas e evitar erros de medição devido a sequência de fase incorreta.

2.2.2 Procedimento de Medição de Parâmetros
Resistência (R1) e reatância (X1) de sequência positiva: Aplique corrente de teste (tipicamente 5–10 A) à fase A, meça a magnitude e a diferença de ângulo de fase entre tensão e corrente, e calcule usando as fórmulas R1 = U/I·cosϕ e X1 = U/I·sinϕ. Repita o teste três vezes e tome o valor médio, com intervalo de pelo menos 1 minuto entre os testes para evitar que o aquecimento do condutor afete os valores de resistência.
Capacitância de sequência zero (C0): Curta-circuite e conecte as fases A, B e C ao terminal de alta tensão do tester, aterre a blindagem metálica, aplique 100 V e meça a capacitância usando o princípio da ponte Schering. A linearidade deve ser verificada em diferentes níveis de tensão (50 V, 100 V, 200 V), com desvios ≤2%.
Resistência de isolamento (Rins): Use um megômetro de 2500 V para medir a resistência de isolamento entre o condutor e a blindagem. Registre a leitura após 1 minuto de aplicação de tensão e registre simultaneamente a temperatura ambiente. Converta para o valor de referência de 20°C usando a fórmula R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (onde t é a temperatura medida).

2.2.3 Registro de Dados e Avaliação de Validade
Imediatamente após a conclusão de cada teste de parâmetro, registre a leitura do instrumento, temperatura e umidade ambiente, horário do teste e quaisquer anomalias (por exemplo, flutuações de tensão, ruídos incomuns). Critérios de validade dos dados incluem:

• Desvio relativo de três medições repetidas do mesmo parâmetro ≤5%;

• Desvio da impedância de sequência positiva em relação ao valor projetado ≤10% (levando em conta o erro de comprimento de instalação);

• Resistência de isolamento, após a correção de temperatura, deve ser ≥1000 MΩ·km (padrão para cabos XLPE).

2.3 Fase de Pós-Teste

2.3.1 Descarga Segura e Remoção de Ligar
Após o teste, primeiro desconecte a alimentação do reator de tensão. Em seguida, use uma vara de descarga para realizar "descargas múltiplas" no condutor e na blindagem do cabo (cada descarga durando ≥1 minuto, com intervalo de 30 segundos). Apenas após confirmar que a tensão residual é ≤50 V, remova os fios de curto-circuito e os cabos de teste. Para sistemas cruzados, reconecte os links de ligação na caixa de ligação cruzada e meça a continuidade para garantir a conexão adequada.

2.3.2 Correção de Dados e Preparação do Relatório
Conforme o GB/T 3048.4 "Métodos de Teste Elétrico de Fios e Cabos Elétricos", os parâmetros medidos devem ser corrigidos para temperatura e frequência:
Correção de temperatura da resistência:
Para condutores de cobre: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (onde α = 0,00393/°C);
Correção de frequência da capacitância:
Quando a frequência de teste se desvia de 50 Hz, corrija usando: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002∣f − 50∣).
O relatório de teste deve incluir o padrão de teste (por exemplo, DL/T 475), número do certificado de calibração do instrumento, tabela de comparação de parâmetros (valores projetados vs. valores medidos) e uma avaliação conclusiva (por exemplo, "Aprovado", "Recomenda-se Reteste").