초록 : 본 논문에서는 XLPE 케이블에 대한 DC 내전압 테스트의 단점과 문제점을 분석하고 비교를 통해 현장에서 AC 내전압 테스트를위한 주파수 변환 공진 장치를 선택합니다.
핵심 단어 : 고전압 케이블, DC 내전압 테스트, AC 내전압 테스트
머리말:
전력 케이블은 종종 발전소, 변전소, 산업 및 광업 기업의 전력선으로 사용됩니다. 그들은 또한 강과 철도를 건널 때 일반적으로 사용됩니다. 전력 케이블은 토지 점유를 줄이고 환경을 미화하기 위해 산업 및 광업 기업의 도시 송배전 선 및 간선으로 사용할 수 있습니다. 전력 건설의 발전은 국가 발전을 직접적으로 견인합니다. 전력 공사에서 전력 케이블은 중요한 역할을합니다. 외부 기후, 은폐, 내구성, 높은 단열 성능, 우수한 방수 및 내산 성능, 강한 인장 및 압축 저항으로 인해 전력 사용자에게 사랑 받고 있습니다. 그러나 사용 과정에서 기계적 손상, 납 패키지 부식 및 과도한 부식 열 노화 등과 같은 일부 결함이 발생하기 쉽습니다. 따라서 전원 케이블은 정상적인 예방 테스트를 통해 숨겨진 결함을 테스트해야합니다. 전력 시스템의 작동.
iec840 또는 cigrewg21.03에 따르면 현장 테스트의 목적은 형식 테스트 및 공장 테스트에서 확인 된 케이블 또는 케이블 액세서리의 제조 품질을 검사하는 것이 아닙니다. 현장 완성 승인 테스트의 목적은 케이블 배치 및 액세서리 설치가 올바른지 확인하는 것입니다. 케이블은 운송, 취급, 보관, 놓기 및 되메우기 과정에서 우발적으로 손상 될 수 있습니다. iec229에 따르면 외피 두께가 2.5mm 이상인 케이블의 경우 케이블 실드와 접지 사이에 10kV DC 전압이 1 분간인가됩니다. 케이블 주 절연의 내전압 테스트를 위해 IEC는 두 가지 방법을 권장합니다.
DC 반항 전압 : 3u015min; AC 반항 전압 : u05min.
기존의 DC 내전압 테스트 장비는 경량, 우수한 이동성 및 저용량이라는 장점이 있습니다. 유종 절연 케이블에는 적용 효과가 좋지만 XLPE 케이블의 경우 직류 내전압 방식이 이론과 실무 상 적합하지 않다는 것이 입증되었습니다.
국가 표준 제 18.0.1 조에 명시된 고전압 케이블의 시험 항목은 다음과 같습니다.
1. 절연 저항을 측정하십시오.
2. DC 내전압 테스트 및 누설 전류 측정;
3. AC 내전압 시험;
4. 금속 실드와 도체의 저항 비율을 측정합니다.
5. 케이블 라인의 양쪽 끝에서 위상을 확인하십시오.
6. 기름으로 채워진 케이블의 절연유 시험;
7. 교차 상호 연결 시스템 테스트.
케이블의 내부 라이닝 및 외부 피복으로 유입되는 물을 감지하는 국가 표준에는 테스트 항목이 없습니다.
1. 국가 규격에 따라 케이블 외피의 내층에 물이 있는지 여부를 감지 할 수 없으므로 각 지방의 추가 시험 항목은 다음과 같습니다.
1.1. 도체 저항에 대한 구리 커버 저항의 비율로 판단합니다. 단계는 이중벽 브리지를 사용하여 동일한 온도에서 구리 차폐 및 도체의 DC 저항을 측정하는 것입니다. 전자와 후자의 비율이 작동 전보다 높으면 구리 차폐 층의 DC 저항이 증가하고 구리 차폐가 부식 될 수 있음을 나타냅니다. 비율이 작동 전보다 낮 으면 액세서리의 도체 연결 지점의 접촉 저항이 증가 할 수 있음을 나타냅니다. 일반적으로 현장 시험에서는 철갑과 쉴드의 절연 저항 값을 측정하고 저항 비를 이용하여 케이블의 외피와 안감이 침수되었는지 판단합니다.
1.2. 절연 저항을 측정하려면 절연 저항계를 사용하십시오. 단계는 다음과 같습니다. 500V 메그 옴 미터를 사용하여 고무 및 플라스틱 케이블의 내부 라이닝 외피 절연 저항을 측정합니다. 킬로미터 당 절연 저항이 0.5 메그 옴 미만인 경우 다음 방법을 사용하여 추가로 판단하십시오. 절연 저항을 측정하려면 멀티 미터를 사용하십시오. 1 차 전지의 원리에 따라 고무 및 플라스틱 케이블의 금속층, 외장 층 및 코팅 재료는 구리, 납, 철, 아연 및 알루미늄입니다. 이러한 금속의 전극 및 전위는 + 0.334, -0.122, -0.44, 물이 고무 플라스틱 케이블의 외피 내부 층으로 들어간 후 각각 -0.76v 및 -1.33v. 원칙은 고무 플라스틱 케이블의 외피가 손상되어 물이 내부 층으로 들어가면 지하수가 전해질이기 때문에 장갑 층의 아연 도금 강판에 -0.76v의 접지 전위가 생성된다는 것입니다. . 외부 피복 또는 내부 라이너가 손상되어 물이 들어간 경우, 킬로미터 당 절연 저항이 0.5 메가 옴 미만이면 멀티 미터의 양극 및 음극 프로브를 사용하여 장갑 층의지면 또는 장갑 층에 대한 절연 저항을 측정합니다. 구리 차폐 층에 교대로. 이때 측정 회로에 형성된 1 차전지는 멀티 미터의 건전지와 직렬로 연결된다. 극성 조합이 전압을 추가하면 측정 된 저항 값이 더 작아집니다. 반대로 측정 된 저항 값이 더 큽니다. 따라서 위의 두 절연 저항 측정 값의 차이가 크면 1 차전지가 형성되었음을 의미하며, 외피와 내피가 파손 된 것으로 판단 할 수있다.
예를 들어 고무 및 플라스틱 케이블 외피가 손상되고 감쇠 된 후 측정 된 저항은 각각 7 Ka ohm 및 55 Ka ohm입니다.
2. 케이블의 내전압 시험은 국가 표준에 DC 내전압 시험과 AC 내전압 시험을 실시해야한다고 규정하고 있으나, 지방 자치 단체는 실제 상황에 따라 하나를 선택합니다. 이제 두 가지의 장단점을 다음과 같이 비교합니다. XLPE 케이블은 DC 내전압 테스트를받지 않아야하지만 AC 내전압 테스트를 받아야합니다.
2.1 DC 내전압 시험 :
테스트 대상에 적용된 테스트 전압 필드가 고전압 기기의 작동 조건을 모의해야한다는 것이 고전압 테스트의 일반적인 원리입니다. DC 내전압 테스트는 종이 절연 케이블의 결함을 찾는 데 매우 효과적이지만 XLPE 절연 케이블에는 효과적이지 않을 수 있으며 주로 다음과 같은 측면에서 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
2.1.1 AC 및 DC 전압에서 XLPE 케이블의 전계 분포가 다릅니다. XLPE 절연 층은 일체형 절연 구조에 속하는 화학적 가교를 통해 폴리에틸렌으로 만들어지며 유전율은 2.1-2.3으로 온도 변화에 덜 영향을받습니다. AC 전압에서 XLPE 케이블의 절연 층의 전계 분포는 각 매체의 유전 상수에 의해 결정됩니다. 즉, 전계 강도가 유전 상수에 반비례하여 분포되어 상대적으로 안정적입니다. DC 전압에서 절연 층의 전계 분포는 재료의 체적 저항률에 의해 결정되며 양의 비율로 분포하고 절연 저항의 분포 계수가 균일하지 않습니다. 특히 케이블 단자 및 정션 박스와 같은 케이블 액세서리의 AC 전계 강도 분포는 DC 전계 강도의 분포와 완전히 다르며, AC 전압에서 절연의 노화 메커니즘은 DC 전압에서와 다릅니다. 따라서 DC 내전압 테스트는 XLPE 케이블의 작동 조건을 시뮬레이션 할 수 없습니다.
2.1.2 XLPE 케이블은" 누적" 단극 잔류 전하를 저장하고 축적하기 위해 DC 전압 하에서 효과. 직류 내전압 시험 중 전하가 축적되어 잔류 전하를 방출하는 데 시간이 오래 걸립니다. DC 잔류 전하가 완전히 풀리기 전에 케이블을 작동하면 DC 잔류 전압이 전원 주파수 전압의 피크 값에 중첩되어 작동 조건에서 케이블의 전압 값이 정격 전압을 초과하여 가속됩니다. 절연 노화, 케이블의 서비스 수명 단축, 심지어 절연 파괴로 이어집니다.
2.1.3 XLPE 케이블의 치명적인 약점은 절연체에 물 가지가 형성되기 쉽다는 것입니다. DC 전압에서 물 가지는 빠르게 전기 가지로 바뀌고 방전을 형성하여 절연 열화를 가속화하고 전원 주파수 전압에서 고장을 유발합니다. 그러나 순수 분기는 일정 기간 동안 AC 작동 전압에서 상당한 내전압 값을 유지할 수 있습니다.
2.1.4 현장에서 DC 고전압 테스트 중 섬락 또는 고장은 정상적인 케이블 및 조인트 절연에 해를 끼칠 수 있습니다. 또한 DC 내전압 테스트는 케이블 액세서리의 기계적 손상 또는 잘못 배치 된 스트레스 콘과 같은 AC 전압에서 일부 결함을 효과적으로 찾을 수 없습니다. 절연이 AC 전압에서 가장 쉽게 파괴되는 곳은 종종 DC 전압에서 파괴되지 않습니다. DC 전압에서 절연 파괴는 일반적으로 AC 작업 조건에서 절연이 파괴되지 않는 곳에서 발생합니다.
2.2 AC 내전압 테스트 :
DC 내전압 테스트는 XLPE 절연 케이블의 작동 전계 강도를 시뮬레이션 할 수없고 예상되는 테스트 효과를 얻을 수 없으므로 AC 고전압 테스트를 사용하는 것이 좋습니다. 케이블의 커패시턴스 값이 다르기 때문에 테스트 전에 전원 케이블의 커패시턴스 값을 먼저 측정하고 커패시턴스 값에 따라 테스트 전압 아래의 커패시턴스 전류를 계산하여 적절한 테스트 장비를 선택해야합니다.
2.2.1 대부분의 발전소에서 케이블의 정격 전압은 6kV이고 길이는 대부분 1.5km 이내 인 것으로 파악되어 기존의 교류 내전압 시험 방법을 채택 할 수 있습니다. 50kV, 20KVA 테스트 변압기를 사용하는 경우 최대 출력 전류는 1000mA입니다. I=2πfuc에 따르면 6kV 케이블을 예로 들어이 테스트 트랜스포머로 테스트 할 수있는 케이블의 최대 커패시턴스는 265nf (F=50Hz, u=12kV)입니다.
2.2.2 일부 대용량 케이블의 경우 기존의 AC 내전압 시험 방법을 채택하면 대용량 시험 변압기가 필요하며 전압 조정기 및 전원 공급 장치의 용량도 필요합니다. 현장에서 수행하기가 어려운 경우가 많으며 대형 차량과 크레인을 사용하여 테스트 장비를 운반하고 배치하는 것은 시간과 노력이 많이 소요됩니다. 따라서 주파수 변환 테스트, 직렬 또는 직렬 병렬 공진 방식을 사용하여 특정 상황에 따라 케이블의 내전압 테스트를 수행합니다.
2.2.3 초 저주파 0.1Hz 내전압 시험 :
테스트 용량 (공식 s=wcus2=2Πfus2kva, 여기서 C 테스트 케이블 커패시턴스, 미국 테스트 전압, f- 전력 주파수, 중국' s 50Hz)에 따르면 50Hz 전압과 비교하여 볼 수 있습니다. , 0.1Hz AC 전압은 후자의 전력의 1/500을 필요로하므로 현장에서 사용할 수있는 휴대용 장비를 문제없이 생산할 수 있습니다. 현재이 방법은 주로 중압 및 저압 케이블 테스트에 사용됩니다.
현장 실습은 0.1Hz 초 저주파 전압을 사용하는 XLPE 케이블의 내전압 테스트가 50Hz 전압의 1.5-1.8 배일 수 있음을 보여줍니다. 이는 DC 내전압보다 케이블 절연 결함을 찾기 쉽고 절연 결함을 노출하기 더 쉽습니다. 50Hz AC 전압 이상.
2.2.4 가변 주파수 공진 내전압 시험 :
주파수 변환 공진 테스트 시스템은 고전압 XLPE 케이블의 요구 사항을 충족 할 수있을뿐만 아니라 가볍고 이동성이 좋은 장점이있어 현장 테스트에 적합합니다. 고정 리액터는 주파수 변조에 의한 공진을 실현하기 위해 공진 리액터로 사용됩니다. 주파수 범위는 30-300hz이며, 이는 cigrewg21.09" 고전압 압출 절연 케이블"의 완료 테스트를위한 권장 가이드를 준수합니다. 전원 주파수 및 대략적인 전원 주파수 (30-300hz)의 AC 전압이 권장됩니다. 이러한 종류의 AC 전압은 작동 조건에서와 동일한 전계 강도를 재현 할 수 있습니다. 우수한 동등성, 고효율, 가벼운 장비 및 거의 무제한의 샘플 길이라는 장점이 있습니다.
요약하면 케이블 현장의 전력 주파수 테스트 장비의 용량과 부피가 적어 휴대 및 조작이 용이하다는 점에서 기존 DC 내전압보다 케이블 결함을 찾는 것이 더 효과적이므로 전력 주파수 또는 주파수 변환 케이블 사이트 완성 승인 테스트에는 공진 테스트 방법을 사용해야합니다. 또한 주파수 변환 공진 장치는 10kV 및 220kV 이상의 가교 폴리에틸렌 케이블 핸드 오버 테스트 요구 사항을 충족 할 수 있으므로 주파수 변환 공진 내전압을 선호하는 것이 좋습니다.