Постійне тестування високовольтових кабельних ліній
1. Визначення тестування постійних параметрів високовольтного кабельного лінії
Тестування постійних параметрів високовольтної кабельної лінії означає систематичне вимірювання за допомогою спеціалізованих приладів електричних параметрів, таких як опір, індуктивність, ємність та провідність, перед введенням кабельної лінії в експлуатацію або після великої ремонту. Метою є отримання основних даних, що характеризують електромагнітні властивості кабелю, що служить важливим етапом тестування, який надає точну параметричну підтримку для розрахунків потужності електроенергетичної системи, конфігурації реле-захисту, аналізу струму короткого замикання та оцінки стану експлуатації кабелю.
Його ключова цінність полягає у двох аспектах: перший, перевірка відхилень між проектними значеннями та фактично виміряними значеннями, щоб уникнути помилок захисту або проблем зі стабільністю системи, спричинених неспівпадінням параметрів; другий, створення "базової бази даних параметрів" для кабельної лінії, що надає референс для виявлення подальших змін у роботі (наприклад, старіння ізоляції або погана контактна з'єднання). Згідно з DL/T 596 "Правила профілактичних випробувань електричного обладнання" та GB 50217 "Стандарт дизайну кабельних ліній енергетики", всі випробування постійних параметрів повинні бути завершені для кабельних ліній 220 кВ і вище під час введення в експлуатацію, тоді як для ліній 110 кВ і нижче можуть бути виконані виборочно залежно від важливості системи.
2. Повний процес тестування постійних параметрів високовольтної кабельної лінії
2.1 Етап підготовки до випробувань
2.1.1 Збирання технічних даних та виїзд на місце
Необхідно отримати всі параметри проекту кабельної лінії, включаючи напругу (наприклад, 220 кВ, 500 кВ), модель кабелю (наприклад, YJV22-220 кВ-1×2500 мм²), метод монтажу (пряме закопання, канал, кабельна шина), довжину (точно до 0,1 км), матеріал провідника (мідь або алюміній), тип ізоляції (XLPE, маслонафтована паперова), металеву екранну конструкцію (мідяна стрічка, мідний дріт) та метод заземлення (прямий заземлений, перехресний заземлений). Під час виїзду на місце необхідно підтвердити умови зв'язку на основному пункті випробувань (зазвичай це кабельна термінальна станція) та допоміжному пункті (протилежна підстанція), цілісність системи заземлення, безпечну відстань від сусіднього зарядженого обладнання (≥1,5 разів безпечну відстань, відповідну до випробувальної напруги) та використовувати електростатичний вольтметр для вимірювання викликаної напруги (яка може досягати десятків вольт на кабелях поблизу заряджених ліній, що потребує заходів проти електротравматизму).
2.1.2 Розробка плану випробувань та вибір обладнання
На основі "Рекомендацій з випробування параметрів кабельних ліній" повинен бути розроблений детальний план, що включає елементи випробування (послідовний опір, нульову ємність тощо), моделі приладів, способи з'єднання та заходи безпеки. Основне обладнання включає:
Пристрій для вимірювання параметрів лінії (клас точності 0,2, частотний діапазон 45–65 Гц, вихідний струм ≥10 А);
Трьохфазний регулятор напруги (місткість ≥5 кВА, регульованій діапазон 0–400 В);
Ізоляційний трансформатор (співвідношення 1:1 для запобігання інтерференції мережі);
Допоміжні інструменти: термометр/гігрометр (температура та вологість середовища мають бути записані для температурної корекції параметрів), прут для розрядки (клас 25 кВ, час розрядки ≥5 хв), короткозамкненні дроти (площа поперечного перерізу ≥25 мм² медний кабель, довжина налаштовується на місці) та ізоляційний стержень (3 м, опір ізоляції ≥1000 МΩ).
2.1.3 Реалізація заходів безпеки
Область випробувань повинна бути огорожена бар'єрами безпеки та позначена знаками "Небезпека високої напруги". Обидва основні та допоміжні пункти випробувань повинні бути оснащені радіостанціями (радіус дії ≥1 км) та кнопками аварійного зупину. Усі особи, що проводять випробування, повинні носити ізоляційні рукавики (клас 35 кВ), ізоляційні взуття (розрядна напруга ≥15 кВ) та подвійні кріплення безпеки при роботі на висоті. Дальній кінець кабелю повинен бути відключений від іншого обладнання та оснащений тимчасовими заземлювальними дротами, щоб запобігти підсиленню.
2.2 Етап реалізації випробувань на місці
2.2.1 Підключення та перевірка фаз
У якості прикладу, процедура підключення для випробування послідовних параметрів така:
(1) Короткозамкніть та заземліть трифазні провідники (A, B, C) на дальному кінці; заземліть металевий екран лише з одного кінця (для перехресно заземлених систем, відключіть з'єднуючі зв'язки в коробці перехресного заземлення та перевірте кожен відрізок окремо);
(2) Застосуйте перемінну напругу (звичайно 380 В) до фази A на основному пункті випробувань через регулятор напруги та ізоляційний трансформатор; залиште фази B та C відкритими; підключіть ведучі відбірки напруги та струму пристрою для вимірювання параметрів лінії.
Перевірка фаз: Використовуйте мультиметр для вимірювання фази напруги кожного фазового провідника, щоб забезпечити правильне з'єднання однорідних фаз та уникнути помилок вимірювання через неправильну послідовність фаз.
2.2.2 Процедура вимірювання параметрів
Послідовний опір (R1) та реактивний опір (X1): Застосуйте випробувальний струм (звичайно 5–10 А) до фази A, виміряйте величину та кутову різницю між напругою та струмом, та обчисліть за формулами R1 = U/I·cosϕ та X1 = U/I·sinϕ. Повторіть випробування тричі та прийміть середнє значення, з інтервалом принаймні 1 хвилина між випробуваннями, щоб запобігти нагріванню провідника, що впливає на значення опору.
Нульова ємність (C0): Короткозамкніть та підключіть фази A, B, C до високовольтного кінця випробувального пристрою, заземліть металевий екран, застосуйте 100 В, та виміряйте ємність, використовуючи принцип Шерінга. Лінійність повинна бути перевірена на різних рівнях напруги (50 В, 100 В, 200 В), з відхиленнями ≤2%.
Опір ізоляції (Rins): Використовуйте мегометр 2500 В для вимірювання опору ізоляції між провідником та екраном. Запишіть показання після 1 хвилини застосування напруги та одночасно запишіть температуру середовища. Перетворіть на референтне значення 20°C за формулою R20 = Rt × 10^(0.004(t−20)) (де t — виміряна температура).
2.2.3 Запис даних та оцінка валідності
Негайно після завершення кожного випробування параметра, запишіть показання приладу, температуру та вологість середовища, час випробування та будь-які аномалії (наприклад, флуктуації напруги, незвичні шуми). Критерії валідності даних включають:
Відносне відхилення трьох повторних вимірювань одного і того ж параметра ≤5%;
Відхилення послідовного імпедансу від проектного значення ≤10% (з урахуванням помилки довжини установки);
Опір ізоляції, після температурної корекції, повинен бути ≥1000 МΩ·км (стандарт для кабелів XLPE).
2.3 Етап післявипробувальних операцій
2.3.1 Безпечне розрядження та знімання підключень
Після випробувань спочатку відключіть живлення регулятора напруги. Потім, використовуйте прут для розрядки, щоб здійснити "багаторазове розрядження" на провіднику та екрані кабелю (кожне розрядження триває ≥1 хвилину, з інтервалом 30 секунд). Лише після підтвердження, що залишкова напруга ≤50 В, можна знімати короткозамкненні дроти та ведучі відбірки. Для перехресно заземлених систем, знову підключіть з'єднуючі зв'язки в коробці перехресного заземлення та виміряйте цілісність, щоб забезпечити правильне з'єднання.
2.3.2 Корекція даних та підготовка звіту
Згідно з GB/T 3048.4 "Методи електричного випробування електричних дротів та кабелів", виміряні параметри повинні бути скориговані за температурою та частотою:
Корекція температури опору:
Для медних провідників: R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)] (де α = 0,00393/°C);
Корекція частоти ємності:
Якщо частота випробування відхиляється від 50 Гц, скоригуйте за формулою: C₅₀ = Cf × (1 + 0,002|f − 50|).
Звіт про випробування повинен включати стандарт випробування (наприклад, DL/T 475), номер свідоцтва калібрування приладів, таблицю порівняння параметрів (проектні значення проти виміряних значень) та висновкову оцінку (наприклад, "Схвалено", "Рекомендовано до повторного випробування").
