Постоянное тестирование высоковольтных кабельных линий

1. Определение тестирования постоянных параметров высоковольтной кабельной линии

Тестирование постоянных параметров высоковольтной кабельной линии представляет собой систематическое измерение с использованием специализированных приборов таких электрических параметров, как сопротивление, индуктивность, емкость и проводимость, до ввода кабельной линии в эксплуатацию или после крупного ремонта. Цель состоит в получении базовых данных, характеризующих электромагнитные свойства кабеля, что служит важным этапом тестирования, обеспечивающим точную поддержку параметров для расчетов нагрузки энергосистемы, настройки релейной защиты, анализа тока короткого замыкания и оценки состояния работы кабеля.

Его основная ценность заключается в двух аспектах: во-первых, проверка отклонений между проектными значениями и фактическими измеренными значениями, чтобы избежать сбоев защиты или проблем со стабильностью системы, вызванных несоответствием параметров; во-вторых, создание "базовой базы данных параметров" для кабельной линии, предоставляющей справочную информацию для выявления последующих изменений в работе (например, старения изоляции или плохого контакта соединений). Согласно DL/T 596 "Правилам предупредительных испытаний электрооборудования" и GB 50217 "Стандарту проектирования кабельных линий электропередачи", все постоянные испытания должны быть завершены для кабельных линий напряжением 220 кВ и выше при вводе в эксплуатацию, тогда как для линий 110 кВ и ниже могут быть выполнены по выбору в зависимости от важности системы.

2. Полный процесс тестирования постоянных параметров высоковольтной кабельной линии

2.1 Этап подготовки к тестированию

2.1.1 Сбор технических данных и обследование места установки
Необходимо получить полные параметры проектирования кабельной линии, включая уровень напряжения (например, 220 кВ, 500 кВ), модель кабеля (например, YJV22-220 кВ-1×2500 мм²), метод установки (прямое захоронение, канал, кабельный лоток), длина (с точностью до 0,1 км), материал проводника (медь или алюминий), тип изоляции (XLPE, пропитанная маслом бумага), конструкция металлической оболочки (медная лента, медная проволока) и метод заземления (прямое заземление, перекрестное заземление). Обследование места установки должно подтвердить условия связи на основном месте тестирования (обычно это терминальная станция кабеля) и вспомогательном месте (противоположная подстанция), целостность системы заземления, безопасное расстояние от близлежащего оборудования под напряжением (≥1,5 раза безопасное расстояние, соответствующее напряжению тестирования), и использование электростатического вольтметра для измерения наведенного напряжения (которое может достигать десятков вольт на кабелях, расположенных рядом с линиями под напряжением, требуются меры против поражения электрическим током).

2.1.2 Разработка плана тестирования и выбор оборудования

На основе "Руководства по тестированию параметров кабельных линий" должен быть разработан подробный план, включающий тестовые параметры (положительное последовательное сопротивление, нулевая последовательная емкость и т. д.), модели приборов, методы подключения и меры безопасности. Основное оборудование включает:

• Прибор для измерения параметров линии (класс точности 0,2, диапазон частот 45–65 Гц, выходной ток ≥10 А);

• Трехфазный регулятор напряжения (мощность ≥5 кВА, регулируемый диапазон 0–400 В);

• Изолирующий трансформатор (соотношение 1:1, чтобы предотвратить сетевые помехи);

• Вспомогательные инструменты: термометр/гигрометр (температура и влажность окружающей среды должны быть записаны для температурной корректировки параметров), разрядник (класс 25 кВ, время разряда ≥5 мин), короткозамыкатели (сечение ≥25 мм² медный кабель, длина настраивается на месте), и изолирующая штанга (3 м, сопротивление изоляции ≥1000 МОм).

2.1.3 Развертывание мер безопасности

Область тестирования должна быть огорожена защитными барьерами и маркирована предупреждающими знаками "Опасность высокого напряжения". На обоих основных и вспомогательных местах тестирования должны быть установлены радиостанции (диапазон связи ≥1 км) и кнопки экстренной остановки. Все участники тестирования должны носить изолирующие перчатки (класс 35 кВ), изолирующие ботинки (напряжение пробоя ≥15 кВ) и двойные страховочные пояса при работе на высоте. Дальний конец кабеля должен быть отключен от другого оборудования и оснащен временными заземляющими проводами, чтобы предотвратить обратную подачу питания.

2.2 Этап выполнения тестирования на месте установки

2.2.1 Подключение и проверка фаз
Примером может служить тестирование положительных последовательных параметров. Процедура подключения следующая:
(1) Короткозамкнуть и заземлить трехфазные проводники (A, B, C) на дальнем конце; заземлить металлическую оболочку только на одном конце (для перекрестно-заземленных систем, отключите соединительные перемычки в коробке перекрестного заземления и протестируйте каждый участок отдельно);
(2) Применить переменное напряжение (обычно 380 В) к фазе A на основном месте тестирования через регулятор напряжения и изолирующий трансформатор; оставить фазы B и C открытыми; подключить провода для измерения напряжения и тока прибора для измерения параметров линии.
Проверка фаз: Используйте мультиметр для измерения фазового напряжения каждой фазы, чтобы убедиться в правильности подключения одноименных фаз и избежать ошибок измерения из-за неправильной последовательности фаз.

2.2.2 Процедура измерения параметров
Положительное последовательное сопротивление (R1) и реактивное сопротивление (X1): Применить тестовый ток (обычно 5–10 А) к фазе A, измерить величину и угловое смещение между напряжением и током, и рассчитать, используя формулы R1 = U/I·cosϕ и X1 = U/I·sinϕ. Повторить тест трижды и взять среднее значение, с интервалом не менее 1 минуты между тестами, чтобы предотвратить влияние нагрева проводника на значения сопротивления.
Нулевая последовательная емкость (C0): Короткозамкнуть и подключить фазы A, B и C к высоковольтному выводу прибора, заземлить металлическую оболочку, применить 100 В, и измерить емкость, используя принцип моста Шеринга. Линейность должна быть проверена на различных уровнях напряжения (50 В, 100 В, 200 В), с отклонениями ≤2%.
Сопротивление изоляции (Rins): Использовать мегомметр 2500 В для измерения сопротивления изоляции между проводником и оболочкой. Записать показания после 1 минуты применения напряжения и одновременно записать температуру окружающей среды. Перевести в стандартное значение при 20°C, используя формулу R20 = Rt × 10^(0,004(t−20)) (где t — измеренная температура).

2.2.3 Запись данных и оценка их достоверности
Немедленно после завершения каждого теста параметра запишите показания прибора, температуру и влажность окружающей среды, время тестирования и любые аномалии (например, колебания напряжения, необычные шумы). Критерии достоверности данных включают:

• Относительное отклонение трех повторных измерений одного и того же параметра ≤5%;

• Отклонение положительного последовательного импеданса от проектного значения ≤10% (с учетом погрешности длины установки);

• Сопротивление изоляции, после температурной корректировки, должно быть ≥1000 МОм·км (стандарт для кабелей XLPE).

2.3 Этап послетестовой обработки

2.3.1 Безопасный разряд и демонтаж подключения
После тестирования сначала отключите питание регулятора напряжения. Затем, используйте разрядник, чтобы выполнить "многократные разряды" на проводнике и оболочке кабеля (каждый разряд длится ≥1 минуту, с интервалом 30 секунд). Только после подтверждения, что остаточное напряжение ≤50 В, можно удалить короткозамыкатели и тестовые провода. Для перекрестно-заземленных систем, снова подключите соединительные перемычки в коробке перекрестного заземления и измерьте непрерывность, чтобы убедиться в правильности подключения.

2.3.2 Корректировка данных и подготовка отчета
Согласно GB/T 3048.4 "Методы электрических испытаний проводов и кабелей", измеренные параметры должны быть скорректированы по температуре и частоте:
Корректировка сопротивления по температуре:
Для медных проводников: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (где α = 0,00393/°C);
Корректировка емкости по частоте:
Когда частота тестирования отличается от 50 Гц, корректировка выполняется по формуле: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002|f − 50|).
Отчет о тестировании должен включать стандарт тестирования (например, DL/T 475), номер сертификата калибровки прибора, таблицу сравнения параметров (проектные значения против измеренных значений) и окончательную оценку (например, "Успешно", "Рекомендуется повторное тестирование").