Ηλεκτρικές δοκιμές σε καλώδια μέσης τάσης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη μελέτη, την ανάπτυξη και την πειραματική επαλήθευση μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας για τη διεξαγωγή διαγνωστικών ηλεκτρικών δοκιμών σε καλώδια Mέσης Tάσης (ΜΤ) με μόνωση δικτυωμένου πολυαιθυλενίου (XLPE). Με δεδομένο τον κρίσιμο ρόλο των υπόγειων καλωδιακών δικτύων στην αξιόπιστη μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, η έγκαιρη διάγνωση της κατάστασης της μόνωσης αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την πρόληψη σφαλμάτων. Κύριος στόχος της εργασίας δεν ήταν απλώς η λήψη τυποποιημένων μετρήσεων, αλλά η εμπεριστατωμένη εκτέλεση προτυποποιημένων δοκιμών με συνέπεια και αξιοπιστία, αντιμετωπίζοντας πρακτικές προκλήσεις, όπως οι παρασιτικές χωρητικότητες, ο ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος και οι περιορισμοί αέργου ισχύος του εργαστηριακού εξοπλισμού. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν ως δοκίμια αναφοράς δύο αμεταχείριστα καλώδια ΜΤ (12/20 kV) της εταιρείας Nexans, προερχόμενα από το ίδιο κατασκευαστικό στροφείο. Η άριστη εργοστασιακή τους κατάσταση και ο επαγγελματικός τερματισμός τους λειτούργησαν ως βάση ελέγχου για την πιστοποίηση της ορθότητας των πειραματικών μας διατάξεων. Κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας, εκτελέστηκαν τέσσερις θεμελιώδεις δοκιμές: (α) Μέτρηση ωμικής αντίστασης αγωγού και θωράκισης κατά το πρότυπο IEC 60228 με τη μέθοδο Kelvin. (β) Μέτρηση Αντίστασης Μόνωσης (IR) και υπολογισμός των δεικτών PI/DAR, μελετώντας την επίδραση της θερμοκρασίας βάσει του φαινομένου Arrhenius. (γ) Μέτρηση του Συντελεστή Διηλεκτρικών Απωλειών (tanδ) με τη χρήση του συστήματος OMICRON CPC 100. Στη δοκιμή αυτή εφαρμόστηκε επαγωγική προθέρμανση μέσω μετασχηματιστή έντασης και χρησιμοποιήθηκε βοηθητικός αγωγός για την ακριβή παρακολούθηση της θερμοκρασίας (έως 95 °C), αναδεικνύοντας το φαινόμενο της «θερμικής μνήμης» του XLPE. (δ) Μέτρηση Μερικών Εκκενώσεων (Partial Discharges - PD) κατά το πρότυπο IEC 60270, εντός κλωβού Faraday. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στη δοκιμή των Μερικών Εκκενώσεων, η οποία αποτελεί την πλέον απαιτητική διαγνωστική μέθοδο λόγω της ευαισθησίας της σε εξωτερικές παρεμβολές. Μέσα από τη συγκριτική αξιολόγηση διαφορετικών διαγνωστικών συστημάτων (OMICRON και TETTEX) και την εφαρμογή εξειδικευμένων τεχνικών ελέγχου του ηλεκτρικού πεδίου στα τερματικά (όπως η χρήση σφαιρών εξομάλυνσης και η στρατηγική ισοδυναμικών γειώσεων), επιτεύχθηκε η πλήρης εξάλειψη του φαινομένου Corona και των παρασιτικών σημάτων, που ψευδώς ερμηνέυονταν ως μερικές εκκενώσεις. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν την απόλυτη διηλεκτρική ακεραιότητα των δοκιμίων, με τις μερικές εκκενώσεις να περιορίζονται αυστηρά στο επίπεδο του θορύβου υποβάθρου (< 4 pC), και τον συντελεστή απωλειών να κυμαίνεται σε τάξη μεγέθους 10-4. Συμπερασματικά, η εργασία ανέδειξε την πολυπλοκότητα των δοκιμών Υψηλής Τάσης (ΥΤ) και επικύρωσε με επιτυχία ένα αξιόπιστο μεθοδολογικό πρωτόκολλο, το οποίο μπορεί να αποτελέσει τον οδηγό για μελλοντικές εργαστηριακές διαγνώσεις και μελέτες γήρανσης σε καλωδιακά δίκτυα.