Резюме: Тази статия анализира недостатъците и проблемите на изпитването за издръжливост на постояннотоково напрежение на XLPE кабел и избира сравнително резонансно устройство за преобразуване на честотата за изпитване на издръжливост на променлив ток на място;
Ключови думи: кабел за високо напрежение, тест за издръжливост на постоянен ток, тест за издръжливост на променлив ток
предговор:
Силовите кабели често се използват като електропроводи за електроцентрали, подстанции и промишлени и минни предприятия. Те също така често се използват при пресичане на реки и железопътни линии. Захранващият кабел може да се използва като градски преносни и разпределителни линии и магистрални линии в промишлени и минни предприятия, за да се намали окупирането на земята и да се разкраси околната среда. Развитието на електроенергийното строителство пряко движи развитието на страната. В електрическата конструкция силовият кабел играе важна роля. Той е обичан от потребителите на електрическа енергия поради малкото си влияние на външния климат, скритост, издръжливост, висока изолационна ефективност, добра водоустойчивост и устойчивост на киселини, силна устойчивост на опън и компресия. Лесно е обаче да има някои неизправности в процеса на използване, като механични повреди, корозия на оловен пакет и прекомерна корозия Стареене от топлина и т.н. Следователно захранващият кабел трябва да бъде тестван за скрити неизправности чрез рутинен превантивен тест, за да се осигури нормалното работа на електроенергийната система.
Съгласно iec840 или cigrewg21.03, целта на полевия тест не е да се провери качеството на производство на кабела или кабелните принадлежности, което е потвърдено при изпитване на типа и фабрично изпитване. Целта на теста за приемане на завършването на обекта е да се провери дали кабелната прокладка и монтажа на аксесоари са правилни. Кабелът може да се повреди случайно в процеса на транспортиране, обработка, съхранение, полагане и запълване. Съгласно iec229, за кабели с дебелина на външната обвивка 2,5 mm или повече, 10kV DC напрежение се прилага между екрана на кабела и земята за 1 минута. За изпитване на издръжливост на напрежение на основната изолация на кабела IEC препоръчва два метода:
DC издържащо напрежение: 3u015min; AC издържащо напрежение: u05min.
Традиционното оборудване за изпитване на издръжливост на постоянен ток има предимствата на леко тегло, добра мобилност и нисък капацитет. Той има добър ефект на приложение за изолиран кабел с маслена хартия, но за XLPE кабел е доказано, че методът на устойчиво напрежение с постоянен ток не е подходящ на теория и практика.
Изпитваните елементи на кабела за високо напрежение, посочени в член 18.0.1 от националния стандарт, са както следва:
1. Измерете съпротивлението на изолацията;
2. Тест за издържане на постояннотоково напрежение и измерване на ток на утечка;
3. Тест за издържане на напрежение на променлив ток;
4. Измерете съпротивлението на металния щит и проводника;
5. Проверете фазата в двата края на кабелната линия;
6. Изпитване на изолационно масло на напълнен с масло кабел;
7. Тест на кръстосана система за взаимно свързване.
В националния стандарт няма изпитателен елемент за откриване на водата, постъпваща във вътрешната облицовка и външната обвивка на кабела
1. Тъй като е невъзможно да се установи дали във вътрешния слой на външната обвивка на кабела има вода съгласно националния стандарт, допълнителните тестови елементи във всяка провинция са, както следва:
1.1. Съдете по съотношението на съпротивлението на медното покритие към съпротивлението на проводника. Стъпката е да се измери DC съпротивлението на меден щит и проводник при една и съща температура с мост с двойна стена. Когато съотношението на първото към второто е по-високо от това преди експлоатация, това показва, че постояннотоковото съпротивление на медния екраниращ слой се увеличава и медният екран може да бъде корозирал; когато съотношението е по-ниско от това преди работа, това показва, че контактното съпротивление на точката на свързване на проводника в аксесоара може да се увеличи. Обикновено при теста на място се измерва стойността на изолационното съпротивление на стоманената броня и щит и съотношението на съпротивлението се използва за преценка дали външната обвивка и вътрешната облицовка на кабела са наводнени.
1.2. Използвайте мегаомметър за измерване на изолационното съпротивление. Стъпките са следните: използвайте 500V мегаомметър за измерване на изолационното съпротивление на външната обвивка на вътрешната облицовка на гумения и пластмасов кабел. Когато съпротивлението на изолацията на километър е по-малко от 0,5 мегаома, използвайте следните методи, за да прецените допълнително. Използвайте мултицет за измерване на изолационното съпротивление. Според принципа на първичната батерия металният слой, броневият слой и покривните материали на гумения и пластмасов кабел са мед, олово, желязо, цинк и алуминий. Електродът и потенциалът на тези метали са + 0,334, -0,122, -0,44, -0,76v и -1,33v съответно, след като водата попадне във вътрешния слой на външната обвивка на гумения пластмасов кабел. Принципът е, че когато външната обвивка на гумения пластмасов кабел е повредена и водата попадне във вътрешния слой, потенциалът към земята от -0,76v ще се генерира върху поцинкованата стоманена лента на бронирания слой, тъй като подпочвените води са електролит . Когато външната обвивка или вътрешната облицовка са повредени и водата навлезе, когато изолационното съпротивление на километър е по-ниско от 0,5 мегаома, използвайте положителните и отрицателните сонди на мултиметъра, за да измерите изолационното съпротивление на броневия слой към земята или броневия слой към медения екраниращ слой последователно. По това време първичната батерия, образувана в измервателната верига, е свързана последователно със сухата батерия в мултиметъра. Когато комбинацията от полярност кара напрежението да се добавя, измерената стойност на съпротивлението е по-малка; напротив, измерената стойност на съпротивлението е по-голяма. Следователно, когато разликата между горните две измерени стойности на съпротивлението на изолацията е голяма, това показва, че първичната батерия е оформена и може да се прецени, че външната обвивка и вътрешната облицовка са повредени.
Например, след като гумената и пластмасова обвивка на кабела е повредена и амортизирана, измерените съпротивления са съответно 7 Ka ohm и 55 Ka ohm.
2. За изпитването на кабелите за издържане на напрежение, националният стандарт предвижда, че трябва да се проведат изпитване за издръжливост на постояннотоково напрежение и изпитване за издържане на променливо напрежение, но местните провинции избират един от тях според собственото си действително положение. Сега предимствата и недостатъците на двете се сравняват, както следва: XLPE кабелите не трябва да подлежат на изпитване за издържане на постояннотоково напрежение, но трябва да бъдат подложени на тест за издържане на променливо напрежение.
2.1 Тест за издържане на постояннотоково напрежение:
Общият принцип на изпитването за високо напрежение е, че полето за изпитване на напрежение, приложено върху тествания обект, трябва да симулира състоянието на работа на апаратите с високо напрежение. Тестът за издръжливост на постояннотоково напрежение е много ефективен за откриване на дефектите на изолирани с хартия кабели, но може да не е ефективен за XLPE изолирани кабели и може да има и отрицателни ефекти, главно в следните аспекти:
2.1.1 разпределението на електрическото поле на XLPE кабела при променливо и променливо напрежение е различно. Изолационният слой XLPE е направен от полиетилен чрез химическо омрежване, което принадлежи към интегралната изолационна структура, а неговата диелектрична константа е 2,1-2,3, което е по-малко засегнато от температурните промени. Под променливо напрежение разпределението на електрическото поле в изолационния слой на XLPE кабела се определя от диелектричната константа на всяка среда, т.е.интензивността на електрическото поле се разпределя обратно пропорционално на диелектричната константа, която е относително стабилна. При постояннотоково напрежение разпределението на електрическото поле в изолационния слой се определя от обемното съпротивление на материала и се разпределя в положителна пропорция, а коефициентът на разпределение на изолационното съпротивление не е еднороден. По-специално, разпределението на силата на електрическото поле на променлив ток в кабелните аксесоари, като кабелна клема и разпределителна кутия, е напълно различно от това на напрежението на електрическото поле на постоянен ток, а механизмът на стареене на изолацията под променливо напрежение е различен от този при постояннотоково напрежение. Следователно тестът за издържане на напрежение с постоянен ток не може да симулира състоянието на работа на XLPE кабела.
2.1.2 XLPE кабелът ще произвежда" натрупване" ефект под постояннотоково напрежение за съхраняване и натрупване на еднополюсен остатъчен заряд. Отнема много време на освобождаване на остатъчния заряд поради натрупването на заряд по време на изпитването на постояннотоково напрежение. Ако кабелът бъде пуснат в експлоатация, преди остатъчният заряд на постояннотока да бъде напълно освободен, остатъчното напрежение на постояннотока ще бъде насложено върху пиковата стойност на напрежението на честотата на мощността, което прави стойността на напрежението на кабела да надвишава номиналното напрежение при работни условия, което ще ускори стареенето на изолацията, съкращава експлоатационния живот на кабела и дори води до повреда на изолацията.
2.1.3 фатална слабост на XLPE кабела е, че водните клони се образуват лесно в изолацията. Под постояннотоково напрежение водните клонове бързо ще се променят в електрически и ще образуват разряд, който ускорява влошаването на изолацията и причинява повреда при напрежение на честотата на захранването. Въпреки това, клонът с чиста вода може да поддържа значителна стойност на издържащо напрежение при променливо работно напрежение за период от време.
2.1.4 прекъсване или повреда по време на изпитване с постояннотоково напрежение на място може да причини увреждане на нормалната изолация на кабелите и съединенията. Освен това тестът за издържане на напрежение с постоянен ток не може ефективно да открие някои дефекти при променливотоково напрежение, като механични повреди или неправилно поставен конус на напрежението в кабелните аксесоари. Мястото, където изолацията е най-предразположена към пробив под променливо напрежение, често не може да се разпадне при постояннотоково напрежение. При постояннотоково напрежение разрушаването на изолацията често се случва на мястото, където изолацията обикновено не се разрушава при работни условия на променлив ток.
2.2 Тест за издържане на напрежение на променлив ток:
Тъй като тестът за издръжливост на постояннотоково напрежение не може да симулира напрежението на работното поле на XLPE изолиран кабел и не може да постигне очаквания тестов ефект, ние обмисляме използването на тест за високо напрежение AC. Поради различните стойности на капацитета на кабелите, първо трябва да измерим стойността на капацитета на захранващия кабел преди теста и да изчислим капацитивния ток под тестовото напрежение според стойността на капацитета, така че да изберем подходящия тест инструмент.
2.2.1 разбира се, че номиналното напрежение на кабелите в повечето електроцентрали е 6kV, а дължината е предимно в рамките на 1,5 км, така че можем да приемем конвенционалния метод за изпитване на издръжливост на променливотоково напрежение. Ако се използва 50kV, 20KVA тестов трансформатор, максималният му изходен ток е 1000mA. Съгласно I=2πfuc, като вземем за пример 6kV кабел, максималният капацитет на кабела, който може да бъде тестван от този тестов трансформатор, е 265nf (F=50Hz, u=12kV).
2.2.2 за някои кабели с голям капацитет, ако е приет конвенционалният метод за изпитване на издръжливост на променливотоково напрежение, се изисква тестов трансформатор с голям капацитет, както и капацитетът на регулатора на напрежението и захранването. Често е трудно да се направи на място и е трудоемко и трудоемко да се транспортират и поставят тестови инструменти с помощта на големи превозни средства и кранове. Следователно, ние използваме тест за преобразуване на честота, сериен или сериен метод на паралелен резонанс, за да извършим теста за издържане на напрежение на кабела според конкретната ситуация.
2.2.3 Изпитване на издръжливост на ултра ниска честота 0.1Hz:
Според тестовия капацитет (формула s=wcus2=2Πfus2kva, където C-тест капацитет на кабела, US-тестово напрежение, f-честота на мощност, Китай' s 50 Hz), може да се види, че в сравнение с 50 Hz напрежение , 0,1 Hz променливо напрежение се нуждае от 1/500 от мощността на последното, така че то може да създаде преносимо оборудване за използване на място без проблем. В момента този метод се използва главно при изпитването на кабели със средно и ниско напрежение.
Полевата практика показва, че изпитването на издръжливост на напрежение на XLPE кабел с напрежение 0,1 Hz свръхниска честота може да бъде 1,5-1,8 пъти по напрежение 50 Hz, което е по-лесно да се открият дефекти на изолацията на кабела, отколкото постояннотоково напрежение, и по-лесно да се разкрият изолационни дефекти от 50 Hz променливо напрежение.
2.2.4 Изпитване за издържане на резонанс с променлива честота:
Резонансната система за тестване с преобразуване на честота може не само да отговори на изискванията на XLPE кабела с високо напрежение, но също така има предимствата на лекото тегло и добра мобилност, което е подходящо за полеви тестове. Фиксираният реактор се използва като резонансен реактор за реализиране на резонанс чрез честотна модулация. Честотният диапазон е 30-300hz, което съответства на cigrewg21,09 GG; препоръчано ръководство за изпитване за завършване на екструдирани изолационни кабели с високо напрежение GG; Препоръчва се променливо напрежение на честотата на захранването и приблизителната честота на мощността (30-300hz). Този вид променливо напрежение може да възпроизведе същата напрегнатост на полето, както при условията на работа. Той има предимствата на добра еквивалентност, висока ефективност, леко оборудване и почти неограничена дължина на пробата.
В обобщение, с оглед на малкия капацитет и обем на оборудването за изпитване на честота на мощността на кабелната площадка, лесно за носене и експлоатация, е по-ефективно да се открият дефекти на кабела, отколкото конвенционалното постояннотоково издържащо напрежение, така че честотата на преобразуване трябва да се използва метод на резонансно изпитване за изпитване за приемане на завършване на кабелната площадка. Освен това резонансното устройство за преобразуване на честота може да отговори на изискванията на тест за предаване на омрежен полиетиленов кабел от 10kV и 220kV и по-горе, така че се препоръчва да се предпочита резонансното устойчиво напрежение с преобразуване на честота.