Abstract: Dit document analyseert de tekortkomingen en de problemen van gelijkstroom weerstaan voltagetest op XLPE kabel, en selecteert het apparaat van de frequentieomzettingsresonantie voor ac weerstandsspanningstest ter plaatse door vergelijking;
Trefwoorden: hoogspanningskabel, DC-weerstandsspanningstest, AC-weerstandsspanningstest
inleiding:
Stroomkabels worden vaak gebruikt als elektriciteitsleidingen voor elektriciteitscentrales, onderstations en industriële en mijnbouwbedrijven. Ze worden ook vaak gebruikt bij het oversteken van rivieren en spoorwegen. De machtskabel kan als stedelijke machtstransmissie en distributielijnen en boomstamlijnen in industriële en mijnbouwondernemingen worden gebruikt om landbezetting te verminderen en het milieu te verfraaien. De ontwikkeling van de bouw van elektrische energie stimuleert direct de ontwikkeling van het land. Bij de aanleg van elektrische stroom speelt stroomkabel een belangrijke rol. Het is geliefd bij elektrische energiegebruikers vanwege de kleine invloed van het externe klimaat, verbergen, duurzaamheid, hoge isolatieprestaties, goede waterdichte en zuurbestendige prestaties, sterke trek- en compressiebestendigheid. Het is echter gemakkelijk om enkele fouten in het gebruiksproces te hebben, zoals mechanische schade, loodpakketcorrosie en overmatige corrosie Warmteveroudering, enz. Daarom moet de voedingskabel worden getest op verborgen storingen door middel van een routinematige preventieve test om de normale werking van het voedingssysteem te garanderen.
Volgens iec840 of cigrewg21.03, is het doel van de gebiedstest niet om de productiekwaliteit van kabel of kabeltoebehoren te inspecteren, die in typetest en fabriekstest is bevestigd. Het doel van de acceptatietest voor de voltooiing van de locatie is om te controleren of de kabellegging en de installatie van accessoires correct zijn. De kabel kan per ongeluk beschadigd raken tijdens het transport, de hantering, de opslag, het leggen en het opvullen. Volgens iec229 wordt voor kabels met een buitenmanteldikte van 2,5 mm of meer gedurende 1 minuut 10kV DC-spanning tussen het kabelschild en de grond toegepast. Voor de spanningstest van kabel hoofdisolatie beveelt IEC twee methoden aan:
GELIJKSTROOM bestand spanning: 3u015min; AC bestand spanning: u05min.
De traditionele DC weerstaan spanning testapparatuur heeft de voordelen van lichtgewicht, goede mobiliteit en lage capaciteit. Het heeft een goed toepassingseffect voor oliepapier geïsoleerde kabel, maar voor XLPE-kabel is bewezen dat DC-bestand spanningsmethode niet geschikt is in theorie en praktijk.
De testitems van hoogspanningskabel als bedoeld in artikel 18.0.1 van de nationale norm zijn als volgt:
1. Meet de isolatieweerstand;
2. DC weerstaan spanningstest en lekstroom meting;
3. AC weerstaan spanningstest;
4. Meet de weerstandsverhouding van metalen schild en geleider;
5. Controleer de fase aan beide uiteinden van de kabellijn;
6. Isolerende olietest van olie gevulde kabel;
7. Kruisinterconnectiesysteemtest.
Er is geen testitem in de nationale norm om het water te detecteren dat in de binnenvoering en buitenmantel van de kabel komt
1. Aangezien het onmogelijk is om te detecteren of er water in de binnenste laag van de buitenmantel van de kabel zit volgens de nationale norm, zijn de extra testitems in elke provincie als volgt:
1.1. Oordeel naar de verhouding tussen de weerstand van de koperen afdekking en de weerstand tegen geleiders. De stap is om de DC-weerstand van koperen schild en geleider op dezelfde temperatuur te meten met een dubbele muurbrug. Wanneer de verhouding tussen de eerste en de laatste hoger is dan die vóór gebruik, geeft dit aan dat de DC-weerstand van de koperen schildlaag toeneemt en het koperen schild kan worden aangetast; wanneer de verhouding lager is dan die voor gebruik, geeft dit aan dat de contactweerstand van het aansluitpunt van de geleider in het accessoire kan toenemen. Over het algemeen wordt in de veldtest de isolatieweerstandswaarde van stalen pantser en schild gemeten en wordt de weerstandsverhouding gebruikt om te beoordelen of de buitenmantel en de binnenbekleding van de kabel overstroomd zijn.
1.2. Gebruik een megohmmeter om de isolatieweerstand te meten. De stappen zijn als volgt: gebruik een 500V megohmmeter om de isolatieweerstand van de buitenmantel van de binnenbekleding van de rubberen en plastic kabel te meten. Wanneer de isolatieweerstand per kilometer minder dan 0,5 megohm is, gebruikt u de volgende methoden om verder te beoordelen. Gebruik een multimeter om de isolatieweerstand te meten. Volgens het principe van primaire batterij, zijn de metaallaag, pantserlaag en deklaagmaterialen van de rubber en plastic kabel koper, lood, ijzer, zink en aluminium De elektrode en het potentieel van deze metalen zijn + 0.334, -0.122, -0.44, -0.76v en -1.33v respectievelijk nadat het water in de binnenlaag van de buitenmantel van de rubber plastic kabel komt. Het principe is dat wanneer de buitenmantel van de rubberen plastic kabel wordt beschadigd en het water in de binnenste laag komt, het potentieel tot de grond van -0,76v wordt gegenereerd op de gegalvaniseerde stalen strip van de pantserlaag omdat het grondwater elektrolyt is. Wanneer de buitenmantel of binnenvoering beschadigd is en water binnenkomt, wanneer de isolatieweerstand per kilometer lager is dan 0,5 megohm, gebruik dan de positieve en negatieve sondes van de multimeter om afwisselend de isolatieweerstand van de pantserlaag tegen de grond of de pantserlaag tegen de koperen afschermingslaag te meten. Op dit moment wordt de primaire batterij die in het meetcircuit wordt gevormd, in serie verbonden met de droge batterij in de multimeter. Wanneer de polariteitscombinatie de spanning doet optellen, is de gemeten weerstandswaarde kleiner; integendeel, de gemeten weerstandswaarde is groter. Daarom, wanneer het verschil tussen de bovenstaande twee gemeten isolatieweerstandswaarden groot is, geeft dit aan dat de primaire batterij is gevormd en kan worden geoordeeld dat de buitenmantel en de binnenbekleding zijn beschadigd.
Nadat bijvoorbeeld een rubberen en plastic kabelmantel is beschadigd en gedempt, zijn de gemeten weerstanden respectievelijk 7 Ka ohm en 55 Ka ohm.
2. Voor de spannings weerstaan test van kabels, de nationale norm bepaalt dat DC spanning weerstaan test en AC spanning weerstaan test moet worden uitgevoerd, maar lokale provincies kiezen een van hen op basis van hun eigen werkelijke situatie. Nu worden de voor- en nadelen van de twee als volgt vergeleken: XLPE-kabels mogen niet worden onderworpen aan een DC-spanningsbestendigtest, maar moeten worden onderworpen aan een AC-spanningsbestendigtest.
2.1 GELIJKSTROOM bestand spanningstest:
Het is een algemeen principe van hoogspanningstest dat het testspanningsveld dat op het geteste object wordt toegepast, de werkingstoestand van hoogspanningsapparatuur moet simuleren. De DC-weerstandsspanningstest is zeer effectief om de defecten van papieren geïsoleerde kabels te vinden, maar het kan niet effectief zijn voor XLPE-geïsoleerde kabels, en het kan ook negatieve effecten hebben, voornamelijk in de volgende aspecten:
2.1.1 de elektrische gebiedsdistributie van XLPE kabel onder AC en gelijkspanning is verschillend. De XLPE-isolatielaag is gemaakt van polyethyleen door chemische crosslinking, die behoort tot een integrale isolatiestructuur, en de diëlektrische constante is 2,1-2,3, die minder wordt beïnvloed door temperatuurverandering. Onder wisselspanning wordt de elektrische veldverdeling in de isolatielaag van XLPE-kabel bepaald door de diëlektrische constante van elk medium, dat wil zeggen dat de elektrische veldintensiteit omgekeerd wordt verdeeld ten gunste van de diëlektrische constante, die relatief stabiel is. Onder gelijkspanning wordt de elektrische veldverdeling in de isolatielaag bepaald door de volumeweerstand van het materiaal en wordt deze in een positieve verhouding verdeeld en is de verdelingscoëfficiënt van de isolatieweerstand niet uniform. In het bijzonder is de verdeling van ac elektrische gebiedssterkte in kabeltoebehoren zoals kabelterminal en verbindingsdoos volledig verschillend van dat van de elektrische gebiedssterkte van gelijkstroom, en het verouderende mechanisme van isolatie onder AC voltage is verschillend van dat onder gelijkspanning. Daarom kan dc-weerstaan spanningstest de werkingstoestand van xlpe-kabel niet simuleren.
2.1.2 XLPE-kabel produceert een "accumulatie"-effect onder gelijkspanning om unipolaire restlading op te slaan en op te hopen. Het duurt lang om de restlading vrij te geven als gevolg van de ladingaccumulatie tijdens dc-weerstandsspanningstest. Als de kabel in gebruik wordt genomen voordat de DC-restlading volledig wordt vrijgegeven, wordt de DC-restspanning op de piekwaarde van de vermogensfrequentiespanning geplaatst, waardoor de spanningswaarde op de kabel onder bedrijfsomstandigheden de nominale spanning overschrijdt, wat de isolatieveroudering versnelt, de levensduur van de kabel verkort en zelfs leidt tot isolatiestoringen.
2.1.3 een fatale zwakte van de XLPE-kabel is dat watertakken gemakkelijk te vormen zijn in de isolatie. Onder gelijkspanning veranderen watertakken snel in elektrische takken en vormen ze ontlading, wat de verslechtering van de isolatie versnelt en storingen veroorzaakt onder de stroomfrequentiespanning. De zuiverwatertak kan echter gedurende een bepaalde periode een aanzienlijke weerstandsspanningswaarde onder wisselspanning behouden.
2.1.4 flashover of storing tijdens dc-hoogspanningstest ter plaatse kan schade toebrengen aan normale kabel- en voegisolatie. Bovendien kan dc-bestand spanningstest sommige defecten onder wisselspanning niet effectief vinden, zoals mechanische schade of misplaatste spanningskegel in kabelaccessoires. De plaats waar de isolatie het meest gevoelig is voor afbraak onder wisselspanning is vaak niet in staat om onder gelijkspanning uit te breken. Onder gelijkspanning treedt de isolatieafbraak vaak op op de plaats waar de isolatie normaal gesproken niet afbreekt onder ac-werkomstandigheden.
2.2 AC weerstaan spanningstest:
Aangezien de DC-weerstandsspanningstest de bedrijfsveldsterkte van XLPE-geïsoleerde kabel niet kan simuleren en het verwachte testeffect niet kan bereiken, overwegen we om ac-hoogspanningstest te gebruiken. Vanwege de verschillende capaciteitswaarden van de kabels moeten we eerst de capaciteitswaarde van de voedingskabel vóór de test meten en de capacitieve stroom onder de testspanning berekenen op basis van de capaciteitswaarde, om het juiste testinstrument te selecteren.
2.2.1 het wordt begrepen dat de geschatte spanning van kabels in de meeste krachtcentrales 6kV is, en de lengte is meestal binnen 1.5km, zodat kunnen wij de conventionele methode van de ac weerstaan voltage weerstaan goedkeuren. Als een 50kV, 20KVA testtransformator wordt gebruikt, is de maximale uitgangsstroom 1000mA. Volgens I = 2 π fuc, waarbij 6kV-kabel als voorbeeld wordt genomen, is de maximale capaciteit van de kabel die door deze testtransformator kan worden getest 265nf (F = 50Hz, u = 12kV).
2.2.2 voor sommige grote capaciteitskabels, als de conventionele methode van de ac weerstandsspanningstest wordt goedgekeurd, is de grote transformator van de capaciteitstest vereist, en de capaciteit van voltageregelgever en machtslevering is ook vereist. Het is vaak moeilijk om ter plaatse te doen en het is tijdrovend en arbeidsintensief om testinstrumenten te vervoeren en te plaatsen met behulp van grote voertuigen en kranen. Daarom gebruiken we frequentieconversietest, serie of serie parallelle resonantiemethode om de spannings weerstaande test van de kabel uit te voeren volgens de specifieke situatie.
2.2.3 ultra lage frequentie 0.1Hz weerstaan spanningstest:
Volgens de testcapaciteit (formule s = wcus2 = 2 Π fus2kva, waarbij C-testkabelcapaciteit, VS – testspanning, f-vermogensfrequentie, China's 50 Hz), kan worden gezien dat in vergelijking met 50 Hz spanning, 0,1 Hz wisselspanning 1 / 500 van het vermogen van de laatste nodig heeft, zodat het zonder problemen draagbare apparatuur voor gebruik op locatie kan produceren. Op dit moment wordt deze methode voornamelijk gebruikt bij de test van midden- en laagspanningskabels.
De veldpraktijk toont aan dat de weerstandsspanningstest van XLPE-kabel met 0,1 Hz ultralage frequentiespanning 1,5-1,8 keer 50 Hz spanning kan zijn, wat gemakkelijker is om kabelisolatiefouten te vinden dan DC-bestandspanning, en gemakkelijker om isolatiedefecten dan 50 Hz wisselspanning bloot te leggen.
2.2.4 variabele frequentie resonantie weerstaan spanningstest:
Frequentie conversie resonantie testsysteem kan niet alleen voldoen aan de eisen van hoogspanning XLPE kabel, maar heeft ook de voordelen van lichtgewicht en goede mobiliteit, die geschikt is voor veldtest. De vaste reactor wordt gebruikt als resonantiereactor om resonantie door frequentiemodulatie te realiseren. Het frequentiebereik is 30-300hz, wat voldoet aan cigrewg21.09 "aanbevolen gids voor voltooiingstest van hoogspannings geëxtrudeerde geïsoleerde kabels". Wisselspanning van de vermogensfrequentie en geschatte vermogensfrequentie (30-300hz) wordt aanbevolen. Dit soort ac voltage kan de zelfde gebiedssterkte als dat onder de verrichtingsvoorwaarde reproduceren. Het heeft de voordelen van goede gelijkwaardigheid, hoog rendement, lichte apparatuur en bijna onbeperkte steekproeflengte.
Samenvattend, gezien de kleine capaciteit en het volume van de testapparatuur voor vermogensfrequentie op de kabellocatie, gemakkelijk te dragen en te bedienen, is het effectiever om kabeldefecten te vinden dan de conventionele DC-weerstandsspanning, dus de vermogensfrequentie of frequentieconversieresonantietestmethode moet worden gebruikt voor de acceptatietest voor de voltooiing van de kabellocatie. Bovendien kan het frequentieconversieresonantieapparaat voldoen aan de vereisten van een cross-linked polyethyleen kabeloverhandigingstest van 10kV en 220kV en hoger, dus het wordt aanbevolen dat frequentieconversieresonantie de voorkeur heeft.