Testarea cablurilor lungi necesită o putere enormă, iar testere standard nu fac față. Acest lucru întârzie proiectele și generează costuri suplimentare. Un sistem de testare prin rezonanță de curent alternativ rezolvă imediat această problemă legată de puterea mare necesară. Un sistem de testare prin rezonanță de curent alternativ este un dispozitiv de testare de înaltă tensiune care utilizează o bobină de reacție și capacitatea obiectului testat pentru a crea un circuit rezonant. Acesta compensează reactanțele, necesitând o sursă de alimentare de intrare foarte mică pentru a genera tensiuni de testare foarte mari pentru echipamente electrice de mari dimensiuni. Adesea vedem echipe de testare care se chinuie să transporte surse de alimentare masive la locațiile de testare. Permiteți-mi să vă explic cum testarea prin rezonanță face această sarcină mult mai ușoară și mai sigură.

Ce este un sistem de testare rezonantă a curentului alternativ?

Atunci când trebuie să testați echipamente electrice de mari dimensiuni, alimentarea cu energie devine un coșmar. Testerele standard sunt prea grele pentru a fi mutate. Un sistem de testare rezonant de curent alternativ rezolvă această problemă prin utilizarea unui design inteligent al circuitelor, care permite reducerea dimensiunilor echipamentului.

Un sistem de testare prin rezonanță în serie este un echipament indispensabil în domeniul testărilor electrice, conceput special pentru efectuarea testelor de rezistență la tensiune alternativă prin rezonanță în serie. Principiul său de funcționare se bazează pe principiul rezonanței în serie: circuitul de rezonanță în serie este excitat printr-un transformator de excitație, iar frecvența de ieșire a convertorului de frecvență este reglată pentru a aduce inductanța circuitului și capacitatea eșantionului de testare într-o stare de rezonanță.

În acest moment, tensiunea de rezonanță este aplicată eșantionului de testare. Dispozitivul este alcătuit dintr-o sursă de alimentare cu frecvență variabilă, un transformator de excitație, o bobină de reacție și un divizor de tensiune capacitiv. Acesta asigură că, în condiții de rezonanță, impedanța circuitului este redusă la minimum, iar curentul atinge valoarea maximă, permițând astfel testarea eficientă și precisă a echipamentelor electrice.

Datorită caracteristicilor sale unice de circuit — și anume faptul că tensiunea aplicată condensatorului este egală ca mărime, dar opusă ca fază față de tensiunea aplicată inductorului, iar tensiunea aplicată elementului rezistiv este egală cu tensiunea de alimentare — dispozitivul de rezonanță în serie este utilizat pe scară largă în domeniul testării puterii și a devenit un instrument esențial pentru testarea rezistenței la tensiune de curent alternativ a echipamentelor electrice.

Un sistem de testare rezonantă în curent alternativ este un echipament specializat utilizat pentru efectuarea testelor de înaltă tensiune pe sarcini cu capacitate ridicată, precum cablurile lungi din XLPE și sistemele GIS. Acesta utilizează o sursă de alimentare cu frecvență variabilă și un reactor pentru a crea rezonanță în serie, reducând semnificativ puterea de intrare necesară.

La KVHIPOT, le spun mereu clienților noștri că testarea sarcinilor capacitive de mari dimensiuni necesită o abordare inteligentă. Dispozitivele electrice de mari dimensiuni se comportă ca niște baterii uriașe. Acestea stochează cantități enorme de energie. Dacă încerci să le alimentezi cu tensiune folosind forța brută, ai nevoie de o sursă de alimentare extrem de puternică.

Un sistem de testare rezonant cu curent alternativ schimbă regulile. Acesta utilizează un reactor. Îl numim și inductor. Conectăm acest reactor în serie cu obiectul de testat. Prin modificarea frecvenței curentului de alimentare, de obicei între 20 Hz și 300 Hz, sistemul găsește un punct optim. Îl numim punctul de rezonanță. În acest punct, energia se reflectă înainte și înapoi între reactor și obiectul de testat. Sursa principală de alimentare trebuie doar să înlocuiască cantitatea mică de energie pierdută sub formă de căldură. Acest lucru înseamnă că puteți utiliza o sursă de alimentare de mică putere pentru a genera o tensiune de testare foarte ridicată. Astfel, echipamentul devine portabil și perfect pentru testarea pe teren. Economisiți timp și bani pe transport.

Care este diferența dintre hipotul de curent alternativ și rezonanța de curent alternativ?

Mulți ingineri folosesc un tester de izolație de curent alternativ (AC hipot) pentru orice și se confruntă cu probleme de supraîncălzire în cazul cablurilor de dimensiuni mari. Acest lucru duce la deteriorarea testerului și compromite testul. Cunoașterea diferenței dintre testerul de izolație de curent alternativ (AC hipot) și testul de rezonanță de curent alternativ vă protejează echipamentul. Un tester de izolație de curent alternativ (AC hipot) transmite întreaga putere de testare direct către obiect, necesitând o sursă de alimentare de mare putere.

Sistemul de rezonanță de curent alternativ creează un circuit rezonant pentru a multiplica tensiunea, necesitând doar o sursă de alimentare minusculă pentru a acoperi pierderile rezistive reduse. Am observat că mulți instalatori electrici încearcă să utilizeze un tester de tensiune de înaltă tensiune (hipot) standard de curent alternativ pentru a testa un cablu XLPE de 5 kilometri. Eșuează de fiecare dată. Cablul lung consumă un curent capacitiv prea mare. Testerul de înaltă tensiune de curent alternativ se declanșează deoarece pur și simplu nu poate furniza suficientă putere.

Un hipot de curent alternativ este, în esență, un transformator de ridicare a tensiunii de mari dimensiuni. Este ideal pentru obiecte de dimensiuni reduse, precum aparate de comutație sau bare colectoare scurte. Însă funcționează pe principiul forței brute. Dacă obiectul testat necesită o putere de 100 kVA, hipotul trebuie să furnizeze exact 100 kVA.

Un sistem de rezonanță de curent alternativ funcționează mai eficient. Acesta echilibrează reactanța capacitivă a cablului cu reactanța inductivă a reactoarelor. Datorită acestui echilibru, sursa principală de alimentare furnizează doar puterea activă. Această putere activă reprezintă, de obicei, mai puțin de 5% din puterea reactivă totală. Această diferență uriașă înseamnă că o putere de intrare de 5 kVA poate genera 100 kVA de putere de testare. Acest lucru face o diferență enormă atunci când lucrați în substații îndepărtate sau în parcuri eoliene offshore.

Cum funcționează un circuit rezonant în serie în cadrul testelor de înaltă tensiune?

Înțelegerea comportamentului circuitului este dificilă, iar estimarea configurației duce la eșecul testelor. Dacă frecvențele nu sunt potrivite, tensiunea de testare va fi zero. Înțelegerea modului de funcționare a rezonanței în serie vă asigură rezultate perfecte ale testelor. Un circuit rezonant în serie funcționează prin plasarea unui inductor în serie cu obiectul de testare capacitiv. Când reglați frecvența de alimentare pentru a o potrivi cu frecvența naturală, reactanțele inductive și capacitive se anulează reciproc.

Acest lucru permite generarea unei tensiuni maxime cu o putere minimă. Vă voi explica rezonanța în serie în termeni simpli. Imaginați-vă că împingeți un copil pe un leagăn. Dacă îl împingeți exact la momentul potrivit, leagănul se ridică foarte sus cu foarte puțin efort. În testarea electrică, acest “moment potrivit” este frecvența de rezonanță.

Orice cablu lung sau sistem GIS are capacitate electrică. Sistemul nostru de testare include o bobină de reacție. Această bobină de reacție are inductanță. Într-un circuit de curent alternativ (CA), capacitatea electrică împinge curentul într-o singură direcție. Inductanța împinge curentul exact în direcția opusă. Când reglăm frecvența sursei noastre de alimentare, încercăm să echilibrăm perfect aceste două forțe opuse. Conform principiilor fizicii electrice, atunci când reactanța inductivă este egală cu reactanța capacitivă, acestea se anulează reciproc complet. În acest moment, circuitul mai prezintă doar o rezistență electrică infimă. Tensiunea mică de intrare se amplifică prin reactor și obiectul de testare. Acest lucru ne permite să atingem cu ușurință și în siguranță sute de kilovolți.

De ce să se utilizeze un sistem de testare rezonantă în curent alternativ pentru cablurile cu capacitate mare?

Cablurile lungi din XLPE se comportă ca niște condensatoare uriașe care absorb o cantitate imensă de energie. Utilizarea echipamentelor standard duce la întreruperi imediate ale alimentării și la eșecul testelor la fața locului. Un sistem rezonant de curent alternativ oferă soluția perfectă pentru această sarcină capacitivă. Trebuie să utilizați un sistem de testare rezonant de curent alternativ pentru cablurile cu capacitate mare, deoarece testere standard nu pot furniza puterea reactivă uriașă necesară. Testarea prin rezonanță echilibrează această capacitate, permițând unui sistem ușor și portabil să efectueze testul în siguranță, fără a se arde. Lucrez zilnic cu contractori din domeniul energiei electrice.

Cea mai mare problemă a lor o reprezintă întotdeauna testarea cablurilor XLPE lungi, subterane sau submarine. Un singur kilometru de cablu de 110 kV are o capacitate electrică foarte mare. În cadrul unui test standard cu curent alternativ de 50 Hz sau 60 Hz, acest cablu necesită sute de amperi de curent de testare. Dacă ați folosi un tester tradițional, ați avea nevoie de un generator de dimensiunea unui camion doar pentru a alimenta testul. Acest lucru este imposibil în majoritatea operațiunilor de teren. Sistemul de testare rezonant de curent alternativ rezolvă această problemă capacitivă în mod strălucit.

Prin crearea rezonanței în serie, sistemul își asigură intern propria putere reactivă. Energia se deplasează pur și simplu între reactor și cablu. De asemenea, dacă cablul se defectează în timpul testului, capacitatea scade instantaneu. Acest lucru întrerupe condiția de rezonanță. Tensiunea înaltă se prăbușește imediat. Această scădere rapidă împiedică un curent de defect uriaș să ardă cablul până la cenușă. Protejează atât cablul dvs. scump, cât și inginerii dvs. de testare în același timp.

Concluzie

Testarea echipamentelor electrice de mari dimensiuni și de înaltă tensiune, precum cablurile lungi din XLPE, sistemele GIS și transformatoarele de mare putere, reprezintă o provocare serioasă. Capacitatea electrică foarte mare a acestor obiecte face ca metodele tradiționale de testare cu curent alternativ să fie greoaie, costisitoare și periculoase. Sistemul de testare prin rezonanță cu curent alternativ schimbă complet situația. Folosind principiul inteligent al rezonanței în serie, acesta anulează reactanța capacitivă. Astfel, o sursă de alimentare de foarte mică putere poate genera tensiunile de testare ridicate necesare pentru testarea pe teren. Economisiți timp, reduceți costurile de transport și vă protejați cablurile scumpe împotriva avariilor cauzate de defecțiuni, deoarece sistemul este autoprotectat. Sistemul furnizează doar puterea activă redusă necesară pentru a acoperi pierderile rezistive ale circuitului.

La KVHIPOT, proiectăm sistemele noastre de testare prin rezonanță pentru curent alternativ astfel încât să răspundă exact nevoilor contractorilor din domeniul energiei electrice și ale substațiilor. Le construim astfel încât să fie modulare, fiabile și ușor de utilizat pe teren. Dacă înțelegeți diferența dintre testarea hipot standard și testarea prin rezonanță, veți alege întotdeauna rezonanța pentru sarcinile capacitive mari. Această tehnologie garantează că echipamentele dvs. de înaltă tensiune respectă toate standardele de siguranță înainte de a fi conectate la rețea.