Sammanfattning: Detta dokument analyserar bristerna och problemen med DC-resistansspänningstest på XLPE-kabel och väljer frekvensomvandlingsresonansanordning för AC-resistansspänningstest på plats genom jämförelse;
Nyckelord: högspänningskabel, DC-motståndsspänningstest, AC-motståndsspänningstest
förord:
Kraftkablar används ofta som kraftledningar för kraftverk, transformatorstationer och industri- och gruvföretag. De används också ofta när man korsar floder och järnvägar. Kraftkabel kan användas som stadslednings- och distributionsledningar och stamledningar i industri- och gruvföretag för att minska markbesättningen och försköna miljön. Utvecklingen av elkraftkonstruktion driver direkt utvecklingen av landet. I elkraftkonstruktion spelar strömkabel en viktig roll. Den älskas av elanvändare på grund av dess lilla påverkan av yttre klimat, döljande, hållbarhet, hög isoleringsprestanda, bra vattentät och syrafast prestanda, stark drag- och kompressionsbeständighet. Det är emellertid lätt att ha några fel i användningen, såsom mekaniska skador, korrosion av blyförpackningen och överdriven korrosion Värmeåldring etc. Därför måste strömkabeln testas för dolda fel genom rutinmässigt förebyggande test för att säkerställa normal drift av kraftsystemet.
Enligt iec840 eller cigrewg21.03 är syftet med fältprovet inte att inspektera tillverkningskvaliteten på kabel- eller kabeltillbehör, vilket har bekräftats i typtest och fabrikstest. Syftet med godkännandestestet på platsen är att kontrollera om kabelläggningen och tillbehörsinstallationen är korrekta. Kabeln kan skadas av misstag under transport, hantering, lagring, läggning och återfyllning. Enligt iec229 appliceras 10kV DC-spänning för kablar med en yttre manteltjocklek på 2,5 mm eller mer mellan kabelskärmen och marken i 1 minut. För motståndsspänningstest av kabelisolering rekommenderar IEC två metoder:
DC-motståndsspänning: 3u015min; AC-motståndsspänning: u05min.
Den traditionella likspänningstestutrustningen har fördelarna med låg vikt, god rörlighet och låg kapacitet. Det har en bra applikationseffekt för oljepappersisolerad kabel, men för XLPE-kabel har det visat sig att likströmsspänningsmetoden inte är lämplig i teori och praktik.
Testartiklarna för högspänningskabel som anges i artikel 18.0.1 i den nationella standarden är följande:
1. Mät isolationsmotståndet;
2. DC-motståndsspänningstest och läckströmmätning;
3. AC motstå spänningstest;
4. Mät motståndsförhållandet mellan metallskärm och ledare;
5. Kontrollera fasen i båda ändarna av kabelledningen;
6. Isolerande oljetest av oljefylld kabel;
7. Cross-samtrafik system test.
Det finns inget testobjekt i den nationella standarden för att detektera vattnet som tränger in i kabelns innerfoder och yttermantel
1. Eftersom det är omöjligt att upptäcka om det finns vatten i det inre lagret av kabelns yttermantel enligt den nationella standarden är de ytterligare testartiklarna i varje provins följande:
1.1. Bedöm utifrån förhållandet mellan kopparöverdrag och ledningsmotstånd. Steget är att mäta likströmsmotståndet för kopparsköld och ledare vid samma temperatur med dubbelväggsbro. När förhållandet mellan det förstnämnda och det senare är högre än det före drift, indikerar det att kopparskyddets DC-motstånd ökar och kopparskärmen kan korroderas; när förhållandet är lägre än före drift, indikerar det att kontaktmotståndet för ledaranslutningspunkten i tillbehöret kan öka. Generellt mäts isolationsmotståndsvärdet för rustning och skärm i fältet och motståndsförhållandet används för att bedöma om kabelns yttre hölje och innerfoder är översvämmade.
1.2. Använd en megohmmeter för att mäta isolationsmotståndet. Stegen är som följer: använd en 500V megohmmeter för att mäta isoleringsmotståndet hos den yttre höljet på gummi- och plastkabelns innerfoder. När isolationsmotståndet per kilometer är mindre än 0,5 megohm, använd följande metoder för att ytterligare bedöma. Använd en multimeter för att mäta isolationsmotståndet. Enligt principen om primärt batteri är metallskiktet, pansarskiktet och beläggningsmaterialen i gummi- och plastkabeln koppar, bly, järn, zink och aluminium. Elektroden och potentialen hos dessa metaller är + 0,334, -0,122, -0,44, -0,76v respektive -1,33v efter att vattnet tränger in i det inre skiktet av den yttre höljet på gummiplastkabeln. Principen är att när den yttre manteln på gummiplastkabeln skadas och vattnet tränger in i det inre skiktet, kommer potentialen till marken på -0,76v att genereras på rustningsskiktets galvaniserade stålband eftersom grundvattnet är elektrolyt . När det yttre höljet eller innerfodret är skadat och vatten tränger in, när isolationsmotståndet per kilometer är lägre än 0,5 megohm, använd multimeterns positiva och negativa sonder för att mäta pansarlagrets isoleringsmotstånd mot marken eller pansarlagret till kopparskyddsskiktet växelvis. Vid denna tidpunkt är det primära batteriet som bildas i mätkretsen anslutet i serie med det torra batteriet i multimetern. När polaritetskombinationen gör att spänningen ökar är det uppmätta motståndsvärdet mindre; tvärtom är det uppmätta motståndsvärdet större. Därför, när skillnaden mellan de två ovan uppmätta isolationsmotståndsvärdena är stor, indikerar det att det primära batteriet har bildats, och det kan bedömas att det yttre höljet och innerfodret har skadats.
Efter att till exempel ett gummi- och plastkabelhölje har skadats och dämpats är de uppmätta motstånden 7 Ka ohm respektive 55 Ka ohm.
2. För spänningstålighetstest av kablar föreskrivs i den nationella standarden att likspänningsbeständighetstest och växelspänningstålighetstest ska utföras, men lokala provinser väljer en av dem enligt deras egna faktiska situation. Nu jämförs fördelarna och nackdelarna med de två på följande sätt: XLPE-kablar ska inte testas med likspänning, utan bör testas mot växelström.
2.1 DC-motståndsspänningstest:
Det är en allmän princip för högspänningstest att testspänningsfältet som appliceras på det testade objektet ska simulera driftstillståndet för högspänningsapparater. DC-resistansspänningstestet är mycket effektivt för att hitta defekter hos pappersisolerade kablar, men det kanske inte är effektivt för XLPE-isolerade kablar, och det kan också ha negativa effekter, främst i följande aspekter:
2.1.1 Den elektriska fältfördelningen för XLPE-kabeln under växel- och likspänning är annorlunda. XLPE-isoleringsskiktet är tillverkat av polyeten genom kemisk tvärbindning, som tillhör en integrerad isoleringsstruktur, och dess dielektriska konstant är 2.1-2.3, vilket påverkas mindre av temperaturförändring. Under växelspänning bestäms den elektriska fältfördelningen i XLPE-kabelns isoleringsskikt av den dielektriska konstanten för varje medium, det vill säga den elektriska fältintensiteten fördelas i omvänd proportion till den dielektriska konstanten, som är relativt stabil. Under likspänning bestäms den elektriska fältfördelningen i isoleringsskiktet av materialets volymresistivitet och fördelas i en positiv proportion, och distributionskoefficienten för isolationsmotståndet är inte enhetlig. I synnerhet är fördelningen av växelströmens elektriska fältstyrka i kabeltillbehör såsom kabelanslutning och kopplingsbox helt annorlunda än den för likströms elektrisk fältstyrka, och åldringsmekanismen för isolering under växelspänning skiljer sig från den under likspänning. Därför kan DC-motståndsspänningstest inte simulera XLPE-kabelns driftstillstånd.
2.1.2 XLPE-kabel producerar" ackumulering" effekt under likspänning för att lagra och ackumulera enpolig restladdning. Det tar lång tid att frigöra restladdningen på grund av laddningsackumuleringen under DC-motståndsspänningstest. Om kabeln tas i drift innan DC-restladdningen släpps helt, kommer DC-restspänningen att läggas på toppvärdet för effektfrekvensspänningen, vilket gör att spänningsvärdet på kabeln överstiger märkspänningen under driftsförhållanden, vilket kommer att accelerera isoleringsåldring, förkortar kabelns livslängd och till och med leder till isoleringsnedbrott.
2.1.3 en allvarlig svaghet med XLPE-kabeln är att det är lätt att bilda vattengrenar i isoleringen. Under likspänning kommer vattengrenar snabbt att förändras till elektriska grenar och bilda urladdning, vilket accelererar försämringen av isoleringen och orsakar nedbrytning under kraftfrekvensspänningen. Emellertid kan renvattensgrenen bibehålla ett betydande motståndsspänningsvärde under växelspänningen under en tidsperiod.
2.1.4 flashover eller haveri under DC-högspänningstest på plats kan skada normal kabel- och fogisolering. Dessutom kan DC-motståndsspänningstest inte effektivt hitta några fel under växelspänningen, såsom mekanisk skada eller felplacerad spänningskona i kabeltillbehör. Platsen där isoleringen är mest benägen att brytas under växelspänning kan ofta inte brytas under likspänning. Under likspänning inträffar isoleringsnedbrytningen ofta på den plats där isoleringen normalt inte går sönder under AC-arbetsförhållanden.
2.2 AC-motståndsspänningstest:
Eftersom DC-resistansspänningstestet inte kan simulera driftsfältstyrkan för XLPE-isolerad kabel och inte kan uppnå den förväntade testeffekten, överväger vi att använda AC-högspänningstest. På grund av kablarnas olika kapacitansvärden bör vi först mäta strömkabelns kapacitansvärde före testet och beräkna den kapacitiva strömmen under testspänningen enligt kapacitansvärdet för att välja lämpligt testinstrument.
2.2.1 det är underförstått att den nominella spänningen för kablar i de flesta kraftverk är 6 kV, och längden är mestadels inom 1,5 km, så vi kan anta den konventionella metoden för spänningstest för växelström. Om en 50 kV, 20 KVA testtransformator används är dess maximala utström 1000 mA. Enligt I=2πfuc, med 6kV-kabel som ett exempel, är den maximala kapacitansen hos kabeln som kan testas av denna testtransformator 265nf (F=50Hz, u=12kV).
2.2.2 För vissa kablar med stor kapacitet krävs en testtransformator med stor kapacitet om det konventionella AC-motståndsspänningstestmetoden används, och kapaciteten för spänningsregulator och strömförsörjning krävs också. Det är ofta svårt att göra på plats, och det är tidskrävande och mödosamt att transportera och placera testinstrument med stora fordon och kranar. Därför använder vi frekvensomvandlingstest, serie- eller serieparallellresonansmetod för att utföra kabelns spänningstålighetstest enligt den specifika situationen.
2.2.3 ultralågfrekvens 0,1Hz motstå spänningstest:
Enligt testkapaciteten (formel s=wcus2=2Πfus2kva, där C-testkabelkapacitans, US – testspänning, f-effektfrekvens, Kina' s 50 Hz), kan man se att jämfört med 50 Hz spänning , 0,1 Hz växelspänning behöver 1 500 av kraften hos den senare, så att den kan producera bärbar utrustning för användning på plats utan problem. För närvarande används denna metod huvudsakligen vid test av medel- och lågspänningskablar.
Fältutövningen visar att motståndsspänningstestet på XLPE-kabel med 0,1 Hz ultralågfrekvensspänning kan vara 1,5-1,8 gånger 50 Hz spänning, vilket är lättare att hitta kabelisoleringsfel än likströmsspänning och lättare att exponera isolationsfel över 50 Hz växelspänning.
2.2.4 Resonans motståndsspänningstest med variabel frekvens:
Resonanstestningssystem för frekvensomvandling kan inte bara uppfylla kraven på högspännings XLPE-kabel utan har också fördelarna med låg vikt och god rörlighet, vilket är lämpligt för fälttest. Den fasta reaktorn används som resonansreaktor för att realisera resonans genom frekvensmodulering. Frekvensområdet är 30-300Hz, vilket överensstämmer med cigrewg21.09" rekommenderad guide för slutförande av högspänningssträngsprutade isolerade kablar" ;. AC-spänning för effektfrekvens och ungefärlig effektfrekvens (30-300Hz) rekommenderas. Denna typ av växelspänning kan återge samma fältstyrka som under driftförhållandena. Det har fördelarna med god ekvivalens, hög effektivitet, lätt utrustning och nästan obegränsad provlängd.
Sammanfattningsvis, med tanke på den lilla kapaciteten och volymen av effektfrekvenstestutrustning på kabelplatsen, lätt att bära och hantera, är det mer effektivt att hitta kabelfel än den konventionella likströmsspänningen, så effektfrekvensen eller frekvensomvandlingen Resonanstestmetod bör användas för godkännandestestet för kabelplatsen. Dessutom kan frekvensomvandlingsresonansanordningen uppfylla kraven för tvärbunden polyetylenkabelöverföringstest på 10kV och 220kV och högre, så det rekommenderas att frekvensomvandlingsresonans motstå spänning föredras.