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Derzeit ersetzen sowohl international als auch im Inland immer mehr vernetzte, mit Polyethylen isolierte Stromkabel die ursprünglichen, mit Öl gefüllten, papierisolierten Stromkabel. Aufgrund der großen Kapazität der Prüflinge und der Einschränkungen der Prüfgeräte wurde die Gleichstrom-Stehspannungsprüfmethode jedoch lange Zeit in den Prüfmethoden vor dem Betrieb vernetzter Kabel eingesetzt. In den letzten Jahren haben viele Forschungseinrichtungen im In- und Ausland gezeigt, dass Gleichstromprüfungen zu unterschiedlich starken Schäden an vernetzten Polyethylenkabeln führen können. Einige Forschungsperspektiven legen nahe, dass Kabelstrukturen aus vernetztem Polyethylen die Fähigkeit besitzen, unipolare Restladungen zu speichern und anzusammeln. Wenn die DC-Restladungen nach der DC-Prüfung nicht wirksam abgebaut werden können, kann die Hinzufügung von AC-Spannungsspitzen zu den DC-Restladungen nach dem Betrieb zu einem Kabelbruch führen.
Einige inländische Forschungseinrichtungen gehen davon aus, dass bei der DC-Spannungsfestigkeitsprüfung von vernetzten Polyethylenkabeln aufgrund des Raumladungseffekts die tatsächliche elektrische Feldstärke in der Isolierung bis zu 11-mal höher sein kann als die elektrische Feldstärke im Betrieb der Kabelisolierung. Vernetzte, mit Polyethylen isolierte Kabel können schwere Isolationsschäden verursachen, selbst wenn sie den Gleichstromtest ohne Ausfall bestehen. Zweitens aufgrund der unterschiedlichen Feldstärkeverteilung zwischen der angelegten Gleichspannung und der Betriebswechselspannung. Gleichstromtests können die Überspannung, der Kabel unter Betriebsbedingungen standhalten, nicht wirklich simulieren und Defekte an den Kabeln und Kabelverbindungen selbst sowie an Bauprozessen effektiv erkennen. Daher erhält die Verwendung von Nicht-Gleichstrom-Methoden zur Durchführung von Spannungsfestigkeitstests an vernetzten Kabeln zunehmend Aufmerksamkeit. Derzeit werden im Ausland Ultra-Niederfrequenz-Netzteile (XCF) für Spannungsfestigkeitsprüfungen an Mittel- und Niederspannungskabeln eingesetzt. Aufgrund des niedrigen Spannungsniveaus dieses XCF-Typs ist er jedoch noch nicht für die Prüfung von Hochspannungskabeln von 110 kV und mehr geeignet. In China wurde diese Methode auch für Niederspannungskabel verwendet, aber aufgrund von Einschränkungen bei der Testausrüstung wurde sie nicht weit verbreitet. In den letzten Jahren kam es aufgrund des Baus und der Sanierung städtischer und ländlicher Stromnetze immer mehr zu vernetzten Kabeln. Die Inbetriebnahme der Kabel erfolgt erst nach Gleichspannungsprüfung, auch kam es immer wieder zu Kabel- oder Kabelkopfbrüchen unter Betriebsspannung. Daher erforscht jeder neue experimentelle Methoden.
Testhäufigkeit
Aufgrund der großen Kapazität von Kabeln sind herkömmliche Netzfrequenz-Prüftransformatoren sperrig und sperrig, und Hochstrom-Arbeitsstromquellen sind vor Ort nicht ohne weiteres verfügbar. Daher,Reihenresonanz-AC-Spannungsprüfgerätewird im Allgemeinen verwendet. Die Leistungsaufnahme kann erheblich reduziert werden, das Gewicht kann reduziert werden und es ist einfach zu bedienen und zu transportieren. In der Anfangsphase wurden üblicherweise Serienresonanzgeräte vom Induktionstyp (50 Hz) verwendet, diese hatten jedoch Nachteile wie schlechte Automatisierung und hohe Geräuschentwicklung. Daher werden heutzutage meist Serienresonanzprüfgeräte mit Frequenzmodulation (30–300 Hz) verwendet, die höhere Qualitätszahlen (Q-Werte) erzielen können und Vorteile wie automatische Abstimmung, mehrere Schutzmaßnahmen, geringes Rauschen und flexible Kombinationsmethoden bieten (wodurch das Gewicht eines einzelnen Teils erheblich reduziert wird).
Standardfrage
Aufgrund von Problemen mit der Kapazität und dem Volumen der Geräte gibt es im Land derzeit keine entsprechenden Standards für die Durchführung von AC-Spannungstests an Hochspannungskabeln nach der Installation vor Ort. Aus den zuvor genannten Gründen wurden jedoch auch einige Fragen zu den Standards für die Prüfung der Gleichspannungsfestigkeit aufgeworfen. Die von der Arbeitsgruppe 21 der CIGRI International Conference on Large Power Grids vorgeschlagenen „Guidelines for Completion Acceptance Testing of High Voltage Squeezed Insulated Cables“ werfen Zweifel an der aktuellen DC-Spannungstestmethode auf und empfehlen die Verwendung von AC-Testmethoden bei Netzfrequenz und ungefährer Netzfrequenz (30-300Hz). Im IEC 60840-Standard wurde zusätzlich zum ursprünglichen DC-Teststandard ein 1,7U0 5-Minuten- oder 1U0 24-Stunden-AC-Teststandard zum Kabelteststandard nach 45-150-kV-Installation hinzugefügt. Im 220-kV-Bereich streicht der IEC 62067/CD-Entwurf die Norm für Gleichstromprüfungen bei Kabelverlegungsprüfungen und erfordert nur noch Wechselstromprüfungen, die 60 Minuten lang bei 20–300 Hz und 1,4U0 liegen. Um effektivere Übergabetests an vernetzten Kabeln nach dem Bau durchzuführen, wurde im überarbeiteten Inhalt des „Codes für Übergabe und vorbeugende Prüfung von Energieanlagen“ die Norm für Wechselspannungsprüfungen für Kabel im Hauptabschnitt für die Spannungsfestigkeitsprüfung der Isolation hinzugefügt. Anschließend führten viele Regionen in China auch entsprechende lokale Teststandards ein, wobei die Testfrequenzen meist zwischen 30 und 300 Hz liegen. Die Prüfspannung für Mittel- und Niederspannungskabel beträgt das 1,6- bis 2,0-fache der Phasenspannung, während die Prüfspannung für Hochspannungskabel im Allgemeinen das 1,4- bis 1,7-fache der Phasenspannung beträgt. Je nach Standort wird eine Prüffrequenz für Mittel- und Niederspannungskabel von 45–65 Hz und für Hochspannungskabel von 35–75 Hz empfohlen.
Auswahl der Ausrüstung
Kabel mit Spannungspegeln von 35 kV und darunter sind weit verbreitet und erfordern viel experimentelle Arbeit, daher sollte diese Art von Spannungsfestigkeitsprüfgerät klein und leicht sein. So entstand das tragbare Kabelspannungsprüfgerät von Huatian Power.
In diesem System ist es erforderlich, dass das Gewicht der Komponenten, die von einer einzelnen Person vor Ort bewegt werden können, 30 kg nicht überschreiten darf und das Gewicht der Komponenten, die von zwei Personen vor Ort bewegt werden können, 60 kg nicht überschreiten darf, was für die Bewegung vor Ort-geeignet ist. Der Reaktorteil besteht aus trockenem Epoxidguss, der schön und zuverlässig ist und für die Anforderungen verschiedener Kabeltypen geeignet ist. Dieses System weist folgende Eigenschaften auf:
(1) Einfache Bedienung mit automatischer/manueller Tuning-Funktion; Der große Bildschirm zeigt Parameter wie Spannung, Strom und Frequenz an; Ausgestattet mit Überspannungs- und Überstrom-Einstell- und Schutzfunktionen; Ausgestattet mit Verstimmungsschutzfunktion; Ausgestattet mit automatischer Zeitmessung und Ausschaltzeitfunktion; Die Spannungsregelung verfügt über eine Nullstartfunktion, um die Sicherheit der Abstimmung und Nullstartanhebung von Hochspannungskreisen zu gewährleisten.
(2) Für die Konfiguration werden mehrere Sätze flexibler Reaktoren verwendet, und die getesteten Geräte können in Reihe oder parallel verwendet werden. Die Anzahl der Reaktoren, die zum Standort gebracht werden sollen, kann anhand der getesteten Ausrüstung bestimmt werden;
(3) Am Beispiel eines 3 km langen 10-kV-Kabels (Hochspannungsstrom 3 A) beträgt das Gewicht eines einzelnen Reaktors 35 kg (3 Einheiten), das Gewicht des Steuerkastens mit variabler Frequenz beträgt 12 kg und das Gewicht des Erregertransformators beträgt 15 kg.