POLITECHNIKA LUBELSKA Wydział Elektrotechniki i Informatyki			Laboratorium TWN
Imię i nazwisko :					Grupa:	Rok akadem. :
Data:	Nr ćwiczenia: 14	Ocena:		Temat: BADANIE KABLI WYSOKIEGO NAPIĘCIA

1. Cel ćwiczenia.

Zadaniem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i typami kabli wysokiego napięcia oraz sposobami jego rozpoznawania na podstawie oględzin zewnętrznych. Następnie należy zbadać kabel pod względem jego przydatności do eksploatacji.

Podczas pomiarów należy zmierzyć temperaturę otoczenia, a następnie uzyskane wyniki przeliczyć na temperaturę 20oC i uzyskane wielkości przyrównać do wartości z tablic jakim powinien odpowiadać kabel.

Dane techniczne kabla

lp.	typ kabla	przekrój (mm^2)	napięcie zn. (kV)	długość (m)
1	YAKY	3x25/18	3.6/6	8
2	KFtA	3x10	6	25
3	YHKGYFty	3x50/25	3.6/6	9

2. Wykonanie ćwiczenia

KABEL 1 YAKY 3,6/6kV 3 x 25/18 mm2

Kabel z żyłami roboczymi aluminiowymi, ekran pojedynczy z taśmy miedzianej, o polu promieniowym, w izolacji polwinitowej, w powłoce polwinitowej. Długość kabla 8m. Przekrój żyły roboczej 25 mm2, przekrój żyły powrotnej 18 mm2. Napięcie robocze 3,6/6 kV.

KABEL 2 KFtA 6kV 3 x 10 mm2

Kabel z żyłami roboczymi miedzianymi, ekran z taśmy ołowianej, izolacja żył z papieru nasyconego, wypełnienie ze sznurków papierowych, powłoka z papieru smołowanego, osłona z juty asfaltowej, pancerz z taśm stalowych, osłona zewnętrzna z juty asfaltowej posypanej wapnem. Długość kabla 25m. Przekrój żyły roboczej 10 mm2. Napięcie robocze 6 kV.

KABEL 3 YHKGYFty 6kV 3 x 50/25 mm2

Kabel energetyczny z żyłami roboczymi miedzianymi w ekranie indywidualnym o polu promieniowym, górniczy, w izolacji polwinitowej, w powłoce polwinitowej, opancerzony taśmami stalowymi, w osłonie polwinitowej. Długość 9 m. Przekrój żyły roboczej 50 mm2, żyły powrotnej 25 mm2. Napięcie robocze 6 kV.

Warunki atmosferyczne.

temperatura t=23,5o=296,5K

ciśnienie b=992 hPa

wilgotność bezwzględna w stanie nasycenia wn=20,6

wilgotność 46%

3. Pomiar rezystancji pętli zwarcia żył kabla .

a) układ pomiarowy

TMT -techniczny mostek Thomsona.

b) tabela pomiarów

Kabel	Lp.	Pętla zwarcia żyły	R	Rśr	Rśr 20oC	Ocena
-	-	-	mΩ	mΩ/km	mΩ/km	-
1	1 2 3 4	R-S S-T R-T R-powłoka	26 27 24,5 28	26,37	3251,52	Kabel ten nie spełnia wymagań normy bo Rśr 20oC >1.22Ω/km
2	1 2 3 4	R-S S-T R-T R-powłoka	100 130 125 250	151,25	5440,6	-
3	1 2 3 4	R-S S-T R-T R-powłoka	10 12,5 11 53,5	21,75	19316,16	Kabel ten nie spełnia wymagań normy bo Rśr20oC >0.373 Ω/km

R - rezystancja pętli zmierzona,

Rśr - rezystancja wypadkowa z trzech pomiarów dla poszczególnych faz,

Rśr 20oC - rezystancja żył kabla przeliczona na 1 km długości i temperaturę 20oC.

c) przykład obliczeń:

Rśr 20oC= 1000Rśr /{[1+ά (t-20oC)]*l}

ά _Al=0.004

ά _Cu=0.00393 Rśr 20oC=1000*26,37/{[1+0.004(23.5-20)]*8}=3251,52mΩ/km=3.2 Ω/km

4. Pomiar rezystancji izolacji żył kabla.

1. układ pomiarowy

b) tabela pomiarów

Kabel	Układ izolacyjny	Riz	R'iz	Riz.dop wg PN	Ocena
-	-	MΩ	MΩ/km	MΩ/km	-
1	R-STZ S-RTZ T-RSZ	1500 1250 1625	12 10 13	≥110	nie spełnia
2	R-STZ S-RTZ T-RSZ	1875 1500 1625	46,87 37,50 40,62	≥60	nie spełnia
3	R-STZ S-RTZ T-RSZ	1250 1250 1750	11,25 11,25 15,75	≥80	nie spełnia

c) przykład obliczeń:

R'iz =Riz*l /1000

R'iz =1500*8 /1000 MΩ/km

5. Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej izolacji kabla.

Badanie wykonujemy aparatem ABK-70.

a) układ pomiarowy

b) obliczenie napięcia probierczego

Up=0.75*2.5(1.5Un+2.5) [kV] τ=10min

Up=0.75*2.5(1.5*6+2.5) = 1.875(9+2.5)=1.875*11.5=21.56 kV

c) tabela pomiarów

Kabel	Żyła	I6	I10	I10min/km		Ocena
KFtA				zmierzone	dopuszczalne
-	-	μA	μA	μA/km	μA/km	-
	R	118	124	15500	100	nie spełnia wymagań

d) przykład obliczeń

I10min/km=I10*1000/l=124*1000/8=124000/8=15500 μA/km

6. Wnioski.

Obserwując wyniki uzyskane podczas poszczególnych prób zauważamy, że żadna próba nie zakończyła się rezultatem pozytywnym.

rezystancje pętli zwarcia poszczególnych żył są zbyt małe,

rezystancje izolacji żył są za małe,

Analiza powyższych wyników daje jednoznaczny wynik; żaden z badanych kabli energetycznych nie nadaje się do eksploatacji i nie jest możliwe dopuszczenie go do eksploatacji.

7. Budowa i oznaczenia kabli.

Kable elektroenergetyczne budowane są jako jedno- i wielożyłowe. Najczęściej spotykanymi są kable trójżyłowe. Są one powszechnie stosowane, szczególnie na niższe napięcia (do 60 kV). Ze względu na rozkład pola elektrycznego wewnątrz kabla rozróżnia się kable rdzeniowe i ekranowane. Kabel rdzeniowy posiada tylko jeden metalowy ekran wspólny dla wszystkich żył. Nie zapewnia to jednak równomiernego rozkładu pola. Natomiast kabel ekranowany posiada oddzielny ekran dla każdej żyły, co powoduje równomierny rozkład pola w całej objętości izolacji, a co za tym idzie nie ma miejscowego zwiększenia natężenia pola. Tym samym izolacja jest mniej narażona na uszkodzenie.

Klasyczny kabel energetyczny ma budowę zbliżoną do poniższego rysunku, gdzie:

1 - żyły przewodzące, 5 - osłona powłoki,

2 - izolacja żyły, 6 - pancerz,

3 - taśma metalizowana, 7 - osłona zewnętrzna,

4 - powłoka, 8 - wypełniacze.

Oznaczenia kabli wysokiego napięcia:

K - kabel o żyłach miedzianych o izolacji z papieru nasyconego olejem i powłoce ołowianej;

A - umieszczone przed K oznacza kabel z żyłami aluminiowymi, umieszczone na końcu symbolu oznacza zewnętrzną osłonę z materiału włóknistego asfaltowanego,

Y - umieszczone przed K oznacza powłokę polwinitową, a po K - izolację polwinitową,

X - na zasadach takich jak Y oznacza powłokę lub izolację polietylenową,

AL - umieszczone przed K oznacza powłokę aluminiową,

Ft, Fp, Fo - pancerz ze stalowych taśm (t), drutów płaskich (p) lub drutów okrągłych (o),

y - umieszczone na końcu symbolu oznacza zewnętrzną wytłaczaną osłonę polwinitową,

k - jak wyżej bez osłon z taśm polwinitowych,

n - kabel z syciwem nie ściekającym,

H - umieszczone na początku symbolu oznacza kabel ekranowany,

3 - umieszczone przed literą H oznacza kabel trójpłaszczowy.

Po zestawie tych symboli następuje oznaczenie napięcia znamionowego kabla i następnie liczba żył i ich przekrój w mm2. Przykładem będzie nasz kabel 1:

YAKY 6 kV 3x25/18 mm2

Rozkład natężenia pola elektrycznego w kablach ekranowanych i w kablach z izolacją rdzeniową .

Kable rdzeniowe mają oprócz izolacji każdej żyły nawiniętą dodatkową warstwę izolacji rdzeniowej . Przy mniejszych przekrojach stosuje się w tych kablach żyły okrągłe , przy większych natomiast , w celu ograniczenia ich średnic - żyły sektorowe .

Kable ekranowane (o polu promieniowym) wykonuje się tylko z żyłami okrągłymi . Każda żyła

ma izolację , na której nawinięta jest warstwa taśmy metalizowanej lub folii aluminiowej. Zewnętrzne metalizowane obwoje każdej żyły połączone są metalicznie między sobą , a także z powłoką ołowianą . Takie rozwiązanie ekranuje każdą żyłę i powoduje równomierny rozkład pola elektrycznego w kablu . Unika się w ten sposób miejscowego zwiększenia naprężenia pola elektrycznego , co w konsekwencji może spowodować przebicie izolacji kabla .

Kable ekranowane wykonywane są również w postaci kabli trójpłaszczowych . Każda żyła takiego kabla ma własną powłokę ołowianą spełniającą jednocześnie funkcję ekranu wyrównującego rozkład pola elektrycznego.

---