Memilih Penguji VLF Berdasarkan Panjang dan Kapasitansi Kabel

Memilih Penguji VLF Berdasarkan Panjang dan Kapasitansi Kabel

Sebagian besar pertanyaan VLF dimulai dengan cara yang sama: "Saya butuh satu set untuk kabel 15 kV." Kelas tegangan adalah pertanyaan yang mudah, dan bukan itu yang menentukan apakah pengujian akan berjalan. Dua saluran 15 kV, satu sepanjang 300 m dan satu sepanjang enam kilometer, bukanlah pengujian yang sama. Yang membedakan keduanya adalah kapasitansi, dan Anda mendapatkan kapasitansi dari panjang.

Artikel ini menguraikan hubungan antara panjang, kapasitansi, dan beban yang harus ditanggung oleh satu set VLF, mengerjakan dua contoh, dan kemudian membahas apa yang tidak dapat diceritakan oleh angka saja. Ini adalah catatan ukuran, bukan katalog produk.

Kelas tegangan memberi tahu Anda seberapa tinggi tegangan pengujian harus dicapai. Panjang memberi tahu Anda berapa banyak muatan yang harus dipindahkan oleh set untuk mencapainya, dan oleh karena itu berapa banyak arus yang harus diberikannya pada frekuensi yang dipilih. Satu set yang mencapai 35 kV pada kabel 400 m mungkin tidak dapat mencapai tegangan yang sama pada lima kilometer kabel yang sama, karena batas arus tercapai terlebih dahulu.

Inilah sebabnya mengapa dua instrumen dengan peringkat tegangan yang sama dapat berperilaku sangat berbeda di lapangan, dan mengapa angka kapasitansi lebih penting daripada angka kilovolt di panel depan.

Oleh karena itu, penentuan ukuran memiliki lima masukan, bukan satu: tegangan pengujian yang diperlukan, kemampuan arus keluaran dan beban set, langkah frekuensi yang tersedia, kapasitansi aktual kabel, dan prosedur pengujian yang mengatur tegangan, durasi, dan frekuensi. Panjang adalah masukan yang menghubungkan dua yang terakhir.

Untuk beban kapasitif, arus pada frekuensi pengujian f adalah:

Di mana I adalah arus, C adalah kapasitansi kabel yang diuji (semua fasa dan aksesori termasuk), U adalah tegangan pengujian yang sebenarnya diterapkan, dan f adalah frekuensi pengujian. Gunakan unit yang konsisten: C dalam µF dan U dalam kV memberikan I dalam mA dengan pengali 2πf.

Oleh karena itu, pengali per frekuensi adalah:

Empat kondisi berlaku untuk hubungan ini, dan mereka lebih penting daripada rumusnya sendiri:

• Keadaan tunak, keluaran sinusoidal. Ekspresi tersebut menggambarkan arus kapasitif keadaan tunak. Ini tidak menggambarkan fase penguatan, pelepasan, atau perilaku transien pada saat kerusakan.
• Kapasitansi diperlakukan sebagai konstan. Kapasitansi sedikit bervariasi dengan tegangan dan suhu. Untuk tujuan penentuan ukuran, nilai lembar data sudah memadai; untuk kasus marjinal, tidak.
• Puncak dan RMS tidak dapat dipertukarkan. Standar biasanya menyatakan tegangan pengujian sebagai nilai RMS, sementara set VLF sering diberi peringkat dalam volt puncak dan miliampere puncak. Mengonversi di antaranya dengan √2 hanya berlaku untuk bentuk gelombang sinusoidal. Keluaran VLF dimaksudkan untuk mendekati sinusoidal, tetapi konversi harus dikonfirmasi terhadap spesifikasi set itu sendiri dan edisi standar yang digunakan daripada diasumsikan.

Poin terakhir ini menyebabkan lebih banyak kesalahan penentuan ukuran daripada yang lain. Set "30 mA" dan pengujian "42 kV RMS" hanya menjadi sebanding setelah keduanya dinyatakan dengan cara yang sama.

Kapasitansi kabel per fasa adalah:

di mana c adalah kapasitansi per fasa per kilometer dari lembar data produsen kabel, dan L adalah panjang rute. Sebagai perkiraan pertama saja, kabel XLPE umumnya berada dalam kisaran 0,2–0,35 µF/km per fasa untuk konstruksi tiga inti 10–15 kV dan 0,15–0,25 µF/km per fasa untuk konstruksi inti tunggal 35 kV. Konstruksi berisolasi kertas berlapis timbal umumnya lebih tinggi, meskipun perbedaannya tergantung pada kabel individu. Kisaran ini hanya indikatif: konstruksi, ukuran konduktor, dan ketebalan isolasi semuanya memengaruhi angka tersebut, jadi tidak boleh diperlakukan sebagai nilai desain. Lembar data untuk kabel aktual yang mengatur.

Tiga koreksi sering terlupakan dalam praktik:

• Fasa paralel. Tiga fasa yang diuji bersama membawa tiga kali kapasitansi satu fasa, dan menarik tiga kali arus.
• Aksesori. Sambungan, terminasi, dan kabel cadangan panjang yang digulung di ujung jauh semuanya menambah kapasitansi, dan kabel cadangan biasanya merupakan item yang tidak pernah dihitung siapa pun.
• Pengukuran lebih baik daripada perkiraan. Selama pengujian, tegangan dan arus ditampilkan. C dapat dihitung mundur dari hubungan yang sama dan disimpan sebagai catatan. Selama beberapa pemadaman, ini lebih andal daripada angka per kilometer generik apa pun, dan ini membuat keputusan penentuan ukuran berikutnya menjadi sepele.

Tegangan pengujian di bawah ini adalah asumsi yang digunakan untuk membuat aritmatika terlihat. Ini bukan rekomendasi. Ambil tegangan pengujian aktual, durasinya, dan frekuensi di mana ia berlaku dari edisi standar atau spesifikasi utilitas yang Anda gunakan.

Contoh A — kabel 10 kV, tegangan pengujian 26 kV RMS, 0,1 Hz

Pada 26 kV RMS, nilai puncak yang sesuai adalah sekitar 36,8 kV, sehingga arus per mikrofarad kira-kira 0,628 * 36,8 ≈ 23 mA.

Contoh B — kabel 35 kV, tegangan pengujian 42 kV RMS, 0,1 Hz

Pada 42 kV RMS, puncaknya sekitar 59,4 kV, menghasilkan sekitar 37 mA per mikrofarad.

Dibaca terhadap satu set berperingkat 30 mA puncak, pesan praktisnya ringkas: pada 0,1 Hz, sekitar lima kilometer kabel 10 kV atau empat kilometer kabel 35 kV adalah tempat batas arus tiba — dan beralih ke 0,05 Hz mengurangi arus menjadi setengahnya, menggandakan panjang yang dapat dicapai.

Itulah inti dari logika penentuan ukuran: pada beban kapasitif, rentang frekuensi yang dapat digunakan adalah bagian dari spesifikasi seperti peringkat tegangan. Sumber tegangan tinggi tidak bertambah dengan kabel — frekuensi malah turun, asalkan prosedur pengujian yang berlaku mengizinkannya dan peralatan mendukungnya.

Penentuan ukuran diperlukan dan tidak cukup. Lima hal berada di luar rumus dan secara teratur menentukan apakah satu set dapat digunakan:

Berat dan akses. Set tegangan lebih tinggi dibangun dari lebih dari satu unit. Instrumen kelas 80 kV dapat tiba sebagai dua penguat yang terhubung secara seri ditambah pengontrol terpisah, sementara peringkat yang lebih rendah hanya memerlukan satu penguat. Jika kabel berada di ruang sakelar bawah tanah dengan tangga sempit, rencana penanganan sama pentingnya dengan mikrofarad.

Pasokan lapangan. Set ini berjalan dari pasokan listrik satu fasa sekitar 220 V pada 50 Hz, dengan varian 110 V / 60 Hz tersedia. Pada generator, pasokan harus berada dalam spesifikasi masukan set dan tetap stabil, karena pasokan yang tidak stabil memengaruhi proses penguatan.

Spesimen yang sangat kecil. Masalah sebaliknya dari saluran panjang: di bawah kapasitansi yang sangat kecil, bentuk gelombang keluaran memburuk, dan perbaikan yang biasa adalah kapasitor kecil yang dihubungkan secara paralel untuk mengembalikan gelombang yang bersih. Kabel pabrik pendek dan lilitan motor pendek adalah kasus umum.

Durasi pengujian dan jendela pemadaman. Durasi dan langkah tegangan ditetapkan oleh prosedur yang Anda ikuti, bukan oleh instrumen. Konfirmasikan keduanya sebelum memesan pemadaman, karena pengujian 0,02 Hz pada saluran panjang memakan waktu sirkuit jauh lebih lama daripada pengujian yang sama pada 0,1 Hz.

Kondisi kabel. Kabel yang basah, tua, atau pernah rusak sebelumnya mungkin tidak bertahan sama sekali pada tegangan pengujian. Jika sirkuit sudah rusak, urutannya biasanya dimulai dengan lokasi kerusakan sebelum pengujian ketahanan. Itu adalah keputusan tentang aset, bukan tentang instrumen, dan itu termasuk dalam rencana pengujian sebelum set dipesan.

• 1.Daftar setiap sirkuit pada jadwal pengujian: kelas tegangan, konstruksi, panjang rute, kapasitansi per kilometer, dan apakah fasa akan diuji bersama atau terpisah.
• 2.Konversikan masing-masing menjadi kapasitansi per fasa, termasuk aksesori dan kabel cadangan apa pun.
• 3.Ambil tegangan pengujian, durasi, dan frekuensi dari prosedur yang berlaku.
• 4.Hitung arus pada frekuensi tersebut, dalam satuan yang sama dengan peringkat set, dan bandingkan dengan arus keluaran set — bukan hanya dengan angka kapasitansi katalog.
• 5.Periksa batasan fisik: jumlah unit, berat, rute akses, kualitas pasokan, dan berapa lama sirkuit akan tidak beroperasi.

Jika langkah 4 menempatkan Anda di atas batas, pertama-tama periksa apakah prosedur Anda mengizinkan langkah frekuensi yang lebih rendah dan apakah set mendukung langkah tersebut pada tegangan yang diperlukan. Frekuensi hanya dapat dikurangi jika standar, spesifikasi, atau kondisi peralatan mengizinkannya; jika tidak, set dengan kemampuan beban yang lebih besar adalah jawaban yang benar.

Kelas tegangan, konstruksi kabel, panjang rute, kapasitansi per fasa, dan tegangan pengujian tertinggi yang ingin Anda terapkan. Empat dari lima ini ada di lembar data kabel; yang kelima ada dalam prosedur pengujian Anda. Dengan angka-angka tersebut, pemasok dapat mengonfirmasi peringkat tegangan, apakah satu atau dua penguat diperlukan, dan langkah frekuensi mana yang akan mencakup seluruh jadwal — alih-alih mengutip berdasarkan kelas tegangan dan berharap saluran pendek.

Panjang kabel menentukan kapasitansi, kapasitansi menentukan arus, dan arus pada frekuensi tertentu menentukan apakah set tertentu dapat menyelesaikan pengujian. Kelas tegangan hanya menetapkan target. Setelah urutan itu jelas, sebagian besar perselisihan penentuan ukuran terselesaikan: pertanyaan berhenti menjadi "berapa kilovolt" dan menjadi "berapa miliampere pada frekuensi berapa, pada sirkuit mana".

XZH TEST membangun set hipot AC VLF di berbagai peringkat tegangan dan beban, termasuk konfigurasi frekuensi tetap dan konfigurasi sapuan frekuensi otomatis, dan dapat mengonfirmasi konfigurasi terhadap jadwal pengujian tertentu. Jika Anda memiliki daftar kabel, kapasitansi per fasa, dan tegangan pengujian, kami dapat memeriksa kesesuaiannya sebelum pesanan pembelian diterbitkan.