چکیده: این مقاله به تحلیل کاستی ها و مشکلات دی سی در برابر آزمون ولتاژ بر روی کابل XLPE، و انتخاب دستگاه رزوننس تبدیل فرکانس برای AC مقاومت در برابر آزمون ولتاژ در محل با مقایسه؛
واژه های کليدی: کابل ولتاژ بالا، آزمون ولتاژ مقاومتی DC، آزمون ولتاژ مقاومتی AC
مقدمه:
کابل های برق اغلب به عنوان خطوط برق برای نیروگاه ها، ها و بنگاه های صنعتی و معدنی مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها همچنین در هنگام عبور از رودخانه ها و راه آهن معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند. کابل برق می تواند به عنوان خطوط انتقال و توزیع برق شهری و خطوط تنه در بنگاه های صنعتی و معدنی برای کاهش اشغال زمین و زیباسازی محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد. توسعه ساخت برق برق به طور مستقیم باعث توسعه کشور می شود. در ساخت برق، کابل برق نقش مهمی را ایفا می کند. این است که توسط کاربران قدرت الکتریکی به دلیل نفوذ کوچک خود را از آب و هوای خارجی دوست داشت, پنهان کردن, دوام, عملکرد عایق بالا, عملکرد ضد آب خوب و ضد اسید, کشش قوی و مقاومت در برابر فشرده سازی. با این حال، داشتن برخی گسل ها در فرایند استفاده، مانند آسیب مکانیکی، خوردگی بسته سرب و پیری حرارت خوردگی بیش از حد و غیره آسان است. بنابراین، کابل برق باید برای گسل های پنهان توسط آزمون پیشگیرانه معمول آزمایش شود تا از بهره برداری عادی سیستم برق اطمینان حاصل شود.
با توجه به iec840 یا cigrewg21.03، هدف از آزمون میدانی بازرسی کیفیت ساخت لوازم جانبی کابل یا کابل نیست که در آزمون نوع و آزمون کارخانه تایید شده است. هدف از آزمون پذیرش تکمیل سایت این است که بررسی کنید که آیا کابل تخم گذار و نصب لوازم جانبی درست است. کابل ممکن است به طور تصادفی در روند حمل و نقل، دست زدن، ذخیره سازی، تخم گذاری و پر کردن پشت آسیب دیده است. با توجه به iec229، برای کابل هایی با ضخامت 2.5 میلی متر یا بیشتر، ولتاژ DC 10kV بین سپر کابلی و زمین به مدت 1 دقیقه اعمال می شود. برای آزمون مقاومت ولتاژ عایق اصلی کابل، IEC دو روش را توصیه می کند:
DC مقاومت در برابر ولتاژ: 3u015min; AC در برابر ولتاژ مقاومت می کند: u05min.
DC سنتی مقاومت در برابر تجهیزات تست ولتاژ دارای مزایای وزن سبک، تحرک خوب و ظرفیت پایین است. اثر کاربرد خوبی برای کابل عایق کاغذ روغنی دارد، اما برای کابل XLPE ثابت می شود که DC در برابر روش ولتاژ مقاومت می کند در تئوری و عمل مناسب نیست.
اقلام آزمون کابل ولتاژ بالا مشخص شده در ماده 18.0.1 استاندارد ملی به قرار زیر است:
1. اندازه گیری مقاومت در برابر عایق;
2. DC مقاومت در برابر تست ولتاژ و نشت اندازه گیری جریان;
3. AC مقاومت در برابر تست ولتاژ;
4. اندازه گیری نسبت مقاومت سپر فلزی و هادی;
5. بررسی فاز در هر دو انتهای خط کابل؛
6. عایق تست روغن کابل نفت پر;
7. عبور از آزمون سیستم اتصال.
هیچ آیتم آزمون در استاندارد ملی برای تشخیص آب ورود به پوشش داخلی و پوشش داخلی کابل وجود دارد
1. از آنجا که غیر ممکن است برای تشخیص اینکه آیا آب در لایه داخلی از sheath کابل بیرونی با توجه به استاندارد ملی وجود دارد، اقلام آزمون اضافی در هر استان به قرار زیر است:
1.1. قضاوت با نسبت مقاومت پوشش مس به مقاومت هادی. گام این است که اندازه گیری مقاومت DC سپر مسی و هادی در همان دما با پل دیوار دو. هنگامی که نسبت سابق به دومی بالاتر از آن قبل از عمل است، نشان می دهد که مقاومت DC لایه سپر مسی افزایش می یابد، و سپر مسی ممکن است خوردگی شود؛ هنگامی که نسبت پایین تر از آن قبل از عمل است، نشان می دهد که مقاومت تماس نقطه اتصال هادی در لوازم جانبی ممکن است افزایش یابد. به طور کلی در آزمون میدان، مقدار مقاومت عایق زره فولادی و سپر اندازه گیری می شود، و نسبت مقاومت برای قضاوت در مورد اینکه آیا پوشش داخلی و پوشش داخلی کابل سیل زده است یا نه، استفاده می شود.
1.2. استفاده از megohmmeter برای اندازه گیری مقاومت عایق. مراحل به این صورت است: استفاده از یک مگوهممتر 500V برای اندازه گیری مقاومت عایق از پوشش داخلی پوشش داخلی لاستیک و کابل پلاستیکی. هنگامی که مقاومت عایق در هر کیلومتر کمتر از ۰٫۵ مگوهم است، از روش های زیر برای قضاوت بیشتر استفاده کنید. از یک مولتی متر برای اندازه گیری مقاومت عایق استفاده کنید. طبق اصل باتری اولیه، لایه فلزی، لایه زره پوش و مواد پوششی کابل لاستیکی و پلاستیکی به ترتیب مس، سرب، آهن، روی و آلومینیوم هستند الکترود و پتانسیل این فلزات به ترتیب 334/0، 122/0- ، 44/0- ، 76/0- و 33v- پس از ورود آب به لایه داخلی پوشش بیرونی کابل پلاستیکی لاستیکی است. اصل آن این است که وقتی در لایه داخلی آن، به دلیل اینکه آب زیرزمینی الکترولیت است، بر روی نوار فولادی گالوانیزه لایه زره پوش، شیث بیرونی کابل پلاستیکی لاستیکی آسیب دیده و آب وارد لایه داخلی می شود، پتانسیل زمین 0.76v- تولید خواهد شد. هنگامی که پوشش بیرونی یا خط داخلی آسیب می بیند و آب وارد می شود، هنگامی که مقاومت عایق در هر کیلومتر پایین تر از ۰٫۵ مگوهم است، از پروب های مثبت و منفی مولتی متر برای اندازه گیری مقاومت عایق لایه زره به زمین یا لایه زره به لایه محافظ مسی به تناوب استفاده کنید. در این زمان باتری اولیه تشکیل شده در مدار اندازه گیری به صورت سری با باتری خشک در مولتی متر متصل می شود. هنگامی که ترکیب قطبیت باعث می شود ولتاژ اضافه شود، مقدار مقاومت اندازه گیری شده کوچکتر است؛ برعکس، مقدار مقاومت اندازه گیری شده بزرگتر است. بنابراین هنگامی که تفاوت بین دو مقدار مقاومت عایق اندازه گیری شده بالا بزرگ است، نشان می دهد که باتری اولیه تشکیل شده است، و می توان قضاوت کرد که پوشش داخلی و پوشش داخلی آسیب دیده است.
به عنوان مثال، پس از آسیب و مرطوب شدن یک هتم کابل لاستیکی و پلاستیکی، مقاومت های اندازه گیری شده به ترتیب ۷ کا هم و ۵۵ کا هم هستند.
۲- برای مقاومت ولتاژ در برابر آزمایش کابل ها، استاندارد ملی تصریح می کند که ولتاژ DC باید در برابر آزمایش مقاومت کند و ولتاژ AC در برابر آزمایش مقاومت کند، اما استان های محلی با توجه به وضعیت واقعی خود یکی از آن ها را انتخاب می کنند. در حال حاضر مزایا و معایب این دو به این قرار مقایسه می شوند: کابل های XLPE نباید مشمول آزمون مقاومت در برابر ولتاژ DC شوند، بلکه باید مشمول آزمون مقاومت در برابر ولتاژ AC باشند.
2.1 DC مقاومت در برابر تست ولتاژ:
این یک اصل کلی از آزمون ولتاژ بالا است که میدان ولتاژ تست اعمال شده بر روی جسم آزمایش شده باید وضعیت عمل دستگاه ولتاژ بالا را شبیه سازی کند. دی سی مقاومت در برابر تست ولتاژ بسیار موثر است برای پیدا کردن نقص کابل های عایق کاغذ، اما ممکن است آن را به کابل های عایق XLPE موثر نیست، و همچنین ممکن است اثرات منفی داشته باشد، عمدتا در جنبه های زیر:
2.1.1 توزیع میدان الکتریکی کابل XLPE تحت ولتاژ AC و DC متفاوت است. لایه عایق XLPE از طریق متقاطع شیمیایی که متعلق به ساختار عایق انتگرال است از پلی اتیلن ساخته شده است و ثابت دی تریک آن ۲٫۱ تا ۲٫۳ است که کمتر تحت تأثیر تغییر دما قرار می گیرد. در زیر ولتاژ AC، توزیع میدان الکتریکی در لایه عایق کابل XLPE توسط ثابت دی الکتریک هر محیط تعیین می شود، به عبارتی شدت میدان الکتریکی به نسبت معکوس به ثابت دی الکتریک توزیع می شود که نسبتاً پایدار است. در زیر ولتاژ DC، توزیع میدان الکتریکی در لایه عایق توسط مقاومت حجمی ماده تعیین می شود، و به نسبت مثبت توزیع می شود، و ضریب توزیع مقاومت عایق یکنواخت نیست. به طور خاص، توزیع قدرت میدان الکتریکی AC در لوازم جانبی کابل مانند ترمینال کابلی و جعبه اتصال کاملاً متفاوت از قدرت میدان الکتریکی DC است و مکانیسم پیری عایق بندی تحت ولتاژ AC با آن در زیر ولتاژ DC متفاوت است. بنابراین دی سی در برابر آزمایش ولتاژ مقاومت می کند نمی تواند وضعیت بهره برداری کابل XLPE را شبیه سازی کند.
2.1.2 کابل XLPE اثر "تجمع" تحت ولتاژ DC برای ذخیره و تجمع بار باقی مانده تک قطبی تولید. انتشار بار باقی مانده به دلیل تجمع بار در طول DC در برابر آزمایش ولتاژ مقاومت می کند، زمان زیادی طول می کشد. اگر کابل قبل از اینکه بار باقی مانده DC به طور کامل آزاد شود به بهره برداری برسد، ولتاژ باقی مانده DC بر ارزش اوج ولتاژ فرکانس قدرت ابرتعلیف خواهد شد و باعث می شود مقدار ولتاژ روی کابل تحت شرایط عملیاتی از ولتاژ امتیازی تجاوز کند که پیری عایق را تسریع خواهد کرد، عمر سرویس کابل را کوتاه می کند و حتی منجر به شکست عایق می شود.
2.1.3 ضعف کشنده کابل XLPE این است که شاخه های آب آسان به شکل در عایق. در زیر ولتاژ DC، شاخه های آب به سرعت به شاخه های الکتریکی تغییر می کنند و تخلیه را تشکیل می دهند که باعث تسریع در زوال عایق می شود و باعث شکست در زیر ولتاژ فرکانس قدرت می شود. با این حال، شاخه آب خالص می تواند مقدار ولتاژ قابل توجهی را در برابر ولتاژ تحت ولتاژ کاری AC برای یک دوره زمانی حفظ کند.
2.1.4 فلاشور یا شکست در طول آزمایش ولتاژ بالا DC در محل ممکن است باعث آسیب به کابل طبیعی و عایق مفاصل. همچنین دی سی در برابر تست ولتاژ مقاومت می کند نمی تواند به طور موثری برخی از نقص های تحت ولتاژ AC، مانند آسیب مکانیکی یا مخروط استرس نابجا در لوازم جانبی کابل را پیدا کند. جایی که عایق بیشتر مستعد شکست تحت ولتاژ AC است اغلب قادر به شکست تحت ولتاژ DC نیست. تحت ولتاژ DC، شکست عایق اغلب در جایی رخ می دهد که عایق به طور معمول تحت شرایط کاری AC خراب نمی شود.
2.2 AC مقاومت در برابر تست ولتاژ:
از آنجا که دی سی مقاومت در برابر تست ولتاژ نمی تواند شبیه سازی قدرت میدان عامل کابل عایق XLPE و نمی تواند به اثر آزمون مورد انتظار دست یابد، ما با استفاده از آزمون ولتاژ بالا AC در نظر می کنیم. با توجه به مقادیر مختلف کاپیکتی کابل ها، ابتدا باید مقدار کاپیتانسی کابل برق را قبل از آزمایش اندازه گیری کنیم، و جریان کاپیکتیو زیر ولتاژ تست را با توجه به مقدار کاپیتانسی محاسبه کنیم، تا ابزار آزمون مناسب را انتخاب کنیم.
2.2.1 آن را درک می شود که ولتاژ امتیاز کابل در اکثر نیروگاه ها 6kV است، و طول بیشتر در عرض 1.5km است، بنابراین ما می توانیم AC معمولی مقاومت در برابر روش تست ولتاژ اتخاذ. اگر از یک ترانسفورماتور تست 50kV، 20KVA استفاده شود، حداکثر جریان خروجی آن 1000mA است. با توجه به I = 2 π fuc، گرفتن کابل 6kV به عنوان مثال، حداکثر ظرفیت کابل است که می تواند توسط این ترانسفورماتور تست تست 265nf (F = 50Hz، u = 12kV) است.
2.2.2 برای برخی از کابل های ظرفیت بزرگ، اگر AC معمولی مقاومت در برابر روش تست ولتاژ اتخاذ شده است، ترانسفورماتور تست ظرفیت بزرگ مورد نیاز است، و ظرفیت تنظیم کننده ولتاژ و منبع تغذیه نیز مورد نیاز است. انجام آن اغلب در محل دشوار است و حمل و نقل و قرار دادن ابزارهای آزمایشی با استفاده از خودروها و جرثقیل های بزرگ وقت گیر و پر زحمت است. بنابراین از تست تبدیل فرکانس، سری یا سری روش رزوننس موازی استفاده می کنیم تا ولتاژ با توجه به وضعیت خاص در برابر آزمایش کابل مقاومت کند.
2.2.3 فرکانس فوق العاده پایین 0.1Hz مقاومت در برابر تست ولتاژ:
با توجه به ظرفیت آزمون (فرمول s = wcus2 = 2 Π fus2kva، که در آن C تست کابل capacitance ، ایالات متحده -- ولتاژ تست ، اف فرکانس قدرت ، چین 50 هرتز) ، آن را می توان دید که در مقایسه با ولتاژ 50 هرتز ، 0.1 هرتز ولتاژ AC نیاز به 1 / 500 از قدرت دومی ، بنابراین می تواند تجهیزات قابل حمل برای استفاده در محل بدون هیچ مشکلی تولید کند. در حال حاضر این روش عمدتاً در آزمون کابل های فشار متوسط و پایین استفاده می شود.
عمل میدان نشان می دهد که آزمون مقاومت در برابر ولتاژ کابل XLPE با ولتاژ فرکانس فوق العاده پایین 0.1 هرتز می تواند 1.5-1.8 برابر ولتاژ 50 هرتز، که آسان تر برای پیدا کردن نقص عایق کابل نسبت به DC مقاومت در برابر ولتاژ، و آسان تر به افشای نقص عایق نسبت به ولتاژ AC 50 هرتز.
2.2.4 رزوننس فرکانس متغیر مقاومت در برابر آزمون ولتاژ:
سیستم تست رزوننس تبدیل فرکانس نه تنها می تواند نیازهای کابل XLPE ولتاژ بالا را برآورده کند، بلکه دارای مزایای سبک وزن و تحرک خوب است که برای آزمایش میدان مناسب است. رآکتور ثابت به عنوان رآکتور رزوننس برای تحقق رزوننس توسط مدولاسیون فرکانس استفاده می شود. محدوده فرکانس 30-300hz است، که مطابق با cigrewg21.09 "راهنمای توصیه می شود برای آزمایش تکمیل کابل های عایق ولتاژ بالا اکسترد". ولتاژ AC فرکانس قدرت و فرکانس تقریبی قدرت (30-300hz) توصیه می شود. این نوع ولتاژ AC می تواند همان قدرت میدانی را که تحت شرایط عمل تولید مثل می کند. دارای مزایای هم ارزی خوب، کارایی بالا، تجهیزات سبک و طول نمونه تقریباً نامحدود است.
برای جمع بندی، با توجه به ظرفیت کوچک و حجم تجهیزات تست فرکانس قدرت در سایت کابلی، حمل و کار آسان، پیدا کردن نقص کابلی موثرتر از DC معمولی مقاومت در برابر ولتاژ است، بنابراین باید از روش آزمون رزوننس تبدیل فرکانس یا فرکانس برای آزمون پذیرش تکمیل سایت کابلی استفاده کرد. همچنین دستگاه تشدید تبدیل فرکانسی می تواند الزامات آزمون تحویل کابل پلی اتیلن متقاطع 10kV و 220kV و بالاتر را برآورده کند، بنابراین توصیه می شود که تشدید تبدیل فرکانس در برابر ولتاژ ترجیح داده شود.