Il test della tensione di tenuta per cavi da 35 kV adotta principalmente il test della tensione di tenuta AC, poiché la sua frequenza è uguale o simile alla frequenza industriale (50 Hz), che può simulare in modo più realistico le condizioni di tensione durante il funzionamento. Questo è il metodo più efficace per testare le prestazioni di isolamento dei cavi. I test di resistenza alla tensione CC non sono più consigliati per i cavi isolati in polietilene reticolato (XLPE) poiché tendono a generare cariche spaziali nello strato isolante, che possono causare danni all'isolamento e i risultati dei test sono scadenti.
Di seguito sono riportate le apparecchiature principali utilizzate per il test di tensione di tenuta CA del cavo da 35 kV:
Apparecchiatura per test di tensione di tenuta CA a risonanza in serie (comunemente utilizzata)
Principio di funzionamento: Formando una risonanza in serie con il cavo testato (carico capacitivo) utilizzando un induttore, viene generata un'alta tensione sul campione di prova. L'alimentatore deve solo fornire la potenza attiva delle perdite del sistema, riducendo così in modo significativo la capacità di alimentazione richiesta. Anche le dimensioni e il peso dell'attrezzatura possono essere ottimizzati.
Composizione del sistema:
Alimentatore a conversione di frequenza: converte l'alimentazione a corrente alternata in un alimentatore con frequenza regolabile (solitamente 30-300 Hz), che viene utilizzato per regolare il sistema per raggiungere lo stato di risonanza.
Trasformatore boost: aumenta la tensione di uscita dell'alimentatore di conversione di frequenza per fornire energia sufficiente per il circuito risonante.
Induttore: il componente principale. A frequenze specifiche, la sua induttanza e la capacità del cavo risuonano. Solitamente ha una forma multi-sezione ed è combinato in serie e parallelo per corrispondere alla capacità di cavi di diversa lunghezza.
Apparecchiatura per test di tensione di resistenza CA del cavo
Divisore di tensione capacitivo: viene utilizzato per misurare con precisione il valore dell'alta tensione sul cavo testato e funge da segnale di protezione da sovratensione.
Condensatore di compensazione (opzionale): se la capacità del cavo è molto piccola e risulta in un'induttanza richiesta del reattore eccessiva e difficile da ottenere, questa viene utilizzata per compensare la capacità.
Trasformatore per test di tensione di tenuta a frequenza industriale (metodo tradizionale, meno utilizzato)
L'alta tensione viene generata direttamente utilizzando trasformatori di prova della frequenza di rete. Per i cavi lunghi 35 kV, a causa della loro elevata capacità, la capacità del trasformatore di prova deve essere estremamente elevata (fino a diverse migliaia di kVA), rendendo l'apparecchiatura estremamente pesante e scomoda da utilizzare in-situ. Attualmente è stato in gran parte sostituito da dispositivi risonanti in serie.
Apparecchiatura per test di tensione di tenuta a frequenza ultra-bassa da 0,1 Hz (VLF) (può essere utilizzata come metodo alternativo)
Per cavi da 35 kV con capacità inferiore o in assenza di apparecchiature risonanti, è possibile utilizzare un dispositivo di tensione di tenuta a frequenza ultrabassa da 0,1 Hz. Questo dispositivo è di piccole dimensioni e leggero.
Principio: il test viene condotto utilizzando una tensione sinusoidale a frequenza ultrabassa da 0,1 Hz. Questo tipo di tensione provoca molti meno danni all'isolamento rispetto alla corrente continua e i requisiti di capacità delle apparecchiature sono molto inferiori a quelli della corrente alternata alla frequenza industriale.
Nota: i suoi standard di prova sono diversi da quelli della corrente alternata a frequenza fissa. Il rapporto equivalente è disciplinato da specifiche norme.
Riepilogo: attualmente, i-test in loco per i cavi da 35 kV prevedono l'esecuzione di test di tensione di tenuta CA. Il metodo preferito e più comunemente utilizzato è il dispositivo di prova della tensione di tenuta CA risonante in serie.
Articolo di prova
La prova preventiva o prova di accettazione dei cavi non comprende solo la prova di tenuta alla tensione, ma è un insieme di prove combinate. Quello che segue è il tipico processo di prova per cavi da 35 kV (prendendo come esempio i cavi XLPE più comuni):
Misura della resistenza di isolamento
Obiettivo: effettuare un'ispezione preliminare per determinare se l'isolamento principale del cavo e la guaina esterna sono umidi o se è presente un deterioramento generale.
Attrezzatura: tester della resistenza di isolamento (megohmmetro), solitamente utilizzando l'impostazione della tensione di 5000 V.
Test della tensione di tenuta CA dell'isolamento principale (elemento principale)
Obiettivo: testare la resistenza dell'isolamento principale del cavo e identificare difetti concentrati (come punti taglienti o spazi d'aria generati durante la produzione o la posa), che è un test cruciale per determinare se il cavo può essere messo in funzione.
Attrezzatura: come accennato in precedenza, il sistema di test di risonanza in serie.
Prova di resistenza alla pressione della guaina esterna
Obiettivo: per i cavi con guaine metalliche, rivestimenti armati e guaine esterne, verificare l'integrità della guaina esterna per impedire l'ingresso di acqua nella guaina metallica.
Attrezzatura: tester di tensione di tenuta CC (solitamente con impostazione 10kV) o megaohmmetro.
Procedura standard di prova
Basato principalmente sugli standard del settore energetico della Repubblica popolare cinese e sugli standard nazionali.
GB 50150-2016 "Norma per i test di messa in servizio delle apparecchiature elettriche nell'ingegneria dell'installazione elettrica"
Questo è lo standard più elevato per il test di consegna che deve essere seguito dopo aver completato l'installazione del cavo e prima della sua messa in funzione.
Le principali normative per i cavi in polietilene reticolato (XLPE) da 35 kV:
Test della tensione di tenuta CA dell'isolamento principale:
Tensione di prova: 2U₀ (U₀ è la tensione nominale tra il conduttore del cavo e la terra o tra il conduttore e lo strato di schermatura metallica). Per i cavi da 35 kV, U₀ è generalmente 21 kV. Pertanto, la tensione di prova è 2 × 21=52kV.
Durata della prova: 60 minuti.
Frequenza: si consiglia di utilizzare una tensione alternata compresa tra 20Hz e 300Hz.
Misurazione della resistenza di isolamento: Non esiste alcuna disposizione specifica sul valore della resistenza, ma è necessario che "il valore della resistenza di isolamento possa essere specificato dall'utente". In pratica, di solito è richiesto che il rapporto di assorbimento (R60s/R15s) sia maggiore di 1,3, oppure non ci siano diminuzioni significative rispetto a cavi simili o dati precedenti. Il valore generalmente non è inferiore a diversi gigohm.
Prova di tensione di tenuta CC della guaina esterna: La tensione di prova è 10 kV e la durata è 1 minuto.
DL/T 596-2021 “Procedure di test preventivo delle apparecchiature elettriche”
Questo è lo standard utilizzato per condurre regolarmente test preventivi sui cavi durante il loro funzionamento.
Le principali normative per i cavi in polietilene reticolato (XLPE) da 35 kV (prendendo come esempio il test post-riparazione):
Test della tensione di tenuta CA dell'isolamento principale: è uguale allo standard del test di messa in servizio, vale a dire 2U₀, per 60 minuti.
Misurazione della resistenza di isolamento: è necessario che non vi siano diminuzioni significative rispetto ai dati precedenti.
Test di tensione di tenuta CC per la guaina esterna: La tensione di prova è 6kV e la durata è di 1 minuto. (Nota: la tensione di prova preventiva è inferiore alla tensione di prova di交接
GB/T 12706.4-2020 "Cavi di alimentazione e accessori con tensione nominale da 1 kV (Um=1.2kV) a 35 kV (Um=40.5kV), tipo di isolamento estruso - Parte 4: Requisiti di prova per accessori per cavi di alimentazione con tensione nominale da 6 kV (Um=7.2kV) a 35 kV (Um=40.5kV)"
Questo standard copre principalmente le prove di tipo per cavi e accessori, ma i requisiti di prova ivi contenuti costituiscono la base per lo sviluppo di procedure di prova in loco.
