POLITECHNIKA LUBELSKA
WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
Laboratorium techniki wysokich napięć.
Ćwiczenie nr 14.
Temat: Badanie kabla wysokiego napięcia.
Wykonali: Ocena:
1.Mariusz Gierej
2.Tomasz Gucma
3.Piotr Trybuchowicz
1. Cel ćwiczenia.
Zadaniem wykonujących ćwiczenie 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. Przy okazji tych badań należy zapoznać się z aparaturą potrzebną do badania kabli energetycznych.
2. Wprowadzenie teoretyczne.
Badanie kabli energetycznych jest sprawą skomplikowaną i czasochłonną. Czynność ta dzieli się na badania własności fizycznych i chemicznych oraz elektrycznych. Cały zestaw badań nosi nazwę próby typu. Takie badania przeprowadza się jedynie dla nowych kabli wprowadzanych do produkcji. W praktyce wykonuje się próbę wyrobu która wymaga wykonania następujących badań (wg PN-63/E -90250):
- sprawdzenie budowy,
- sprawdzenie rezystancji żył i rezystancji izolacji,
- sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej,
- pomiar współczynnika stratności dielektrycznej.
Natomiast przy przyjmowaniu do eksploatacji nowo zbudowanych lub modernizowanych linii kablowych należy wykonać następujące badania (wg PN-67/E-05125):
- sprawdzenie kabli, osprzętu i mat. pomocniczych,
- sprawdzenie linii po ułożeniu w ziemi przed zasypaniem,
- sprawdzenie ciągłości żył, powłok metalowych oraz sprawdzenie zgodności faz.
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.
W trakcie ćwiczenia wykonujemy kolejno pomiary pozwalające określić przydatność kabla do eksploatacji.
3. Wykonanie ćwiczenia
3.1. Oględziny zewnętrzne i identyfikacja rodzajów kabli.
KABEL1
Kabel z żyłami roboczymi aluminiowymi, ekran pojedynczy z taśmy miedzianej, o polu promieniowym, w izolacji polwinitowej, w powłoce polwinitowej. Długość kabla 8 m. Przekrój żyły roboczej 25 mm2, przekrój żyły powrotnej 18 mm2. Napięcie robocze 3,6/6 kV. Oznaczenie kabla nr1:
YAKY 3,6/6kV 3 x 25/18 mm2
KABEL 2
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. Oznaczenie kabla nr2:
FtA 6kV 3 x 10 mm2
KABEL3
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 8 m. Przekrój żyły roboczej 50 mm2, żyły powrotnej 25 mm2. Napięcie robocze 6 kV. Oznaczenie kabla nr 3:
YHKGYFty 6kV 3 x 50/25 mm2
3.2. Warunki atmosferyczne.
wilgotność =28%
temperatura t=21.2oC=294.3K
ciśnienie b=761 mmHg
wilgotność bezwzględna w stanie nasycenia wn=20,6
współczynnik kw=f(w)=1,03 dla w=*wn=0.28*20,6=5.77
3.3. Pomiar rezystancji pętli zwarcia żył kabla i sprawdzenie ciągłości powłoki, pancerza oraz zgodności faz.
a) układ pomiarowy
b) tabela pomiarów
Kabel |
Lp. |
Pętla zwarcia żyły |
R |
Rśr |
Rśr 20oC |
Ocena |
- |
- |
- |
m |
m |
m/km |
- |
1
|
1 2 3 4 |
R-S S-T R-T R-powłoka |
27,3 27.6 25,2 ciągła |
26,7 |
1388,4 |
Kabel ten spełnia wymagania normy |
2
|
1 2 3 4 |
R-S S-T R-T R-powłoka |
102 101 105 ciągła |
102,67 |
1708,4 |
Kabel ten spełnia wymagania normy |
3
|
1 2 3 4 |
R-S S-T R-T R-powłoka |
12.8 12.6 10,1 ciągła |
11,8 |
613,6 |
Kabel ten spełnia wymagania normy |
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+ (t-20oC)]*l}
Al=0.004
Cu=0.00393
Rśr 20oC=1000*26,7/{[1+0.004(21,4-20)]*8}=26700/{[1+0.004*1,4]*8}=
1388,4 m/km
Podczas badania ciągłości powłoki i pancerza nie stwierdzono uszkodzeń.
Natomiast badanie zgodności faz przyniosło niezadowalające wyniki. W kablu 1 kolejność faz na końcu kabla przy początkowej kolejności RST była następująca: SRT, kablu 2 TSR, a kablu 3 TRS.
3.4. Pomiar rezystancji izolacji żył kabla.
a) układ pomiarowy
b) tabela pomiarów
Kabel |
Układ izolacyjny |
Riz |
R'iz |
Riz.dop wg PN |
Ocena |
- |
- |
M |
M/km |
M/km |
- |
1
|
R-STZ S-RTZ T-RSZ |
10000 9750 10000 |
79.05 77.08 79.05 |
50 |
spełnia |
2
|
R-STZ S-RTZ T-RSZ |
3000 2625 3500 |
74.11 64.85 86.46 |
50 |
spełnia |
3
|
R-STZ S-RTZ T-RSZ |
9750 8750 7250 |
77.08 69.17 57.31 |
50 |
spełnia |
c) przykład obliczeń:
R'iz =Riz*l /{[1+ (t-20oC)]*1000}
R'iz=10000*8/{[1+0.004(21,4-20oC)]*1000}=
=80 000/(1.012*1000)=80 000/1012=79.05 M/km
3.5. 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]
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
Żyła |
I6 |
I10 |
I10min/km |
I10max/I10min |
Ocena |
||||||
|
|
|
zmierzone |
dopuszczalne |
|
|
|||||
- |
A |
A |
A/km |
A/km |
- |
- |
|||||
R S T |
18 15 11 |
18 15 11 |
97.6
|
100 |
1.56 |
spełnia wymagania
|
|||||
d) przykład obliczeń
I10min/km=1000+800+640)/25=2440/25=97.6
I10max/I10min<2
4. Wnioski końcowe.
Obserwując wyniki uzyskane podczas poszczególnych badań maj --> [Author:TAB] ących stwierdzic przydatność kabla do eksploatacji zauważamy, że zakończyły się one rezultatem zadowalającym. Biorąc od początku widzimy, że rezystancje pętli zwarcia poszczególnych żył są zgodne z wymaganiami norm. Podobnie jest w przypadku pomiaru rezystancji izolacji badanych kabli, które są zdecydowanie większe od 50 M przewidzianych w normach.
We wszystkich przypadkach brak jest zgodności faz między początkami i końcami kabli. Prądy upływu mierzyliśmy tylko dla jednego kabla. Wynik pomiarów okazał się zgodny z normami.
W ćwiczeniu całkowicie zgodne i dobre wyniki dały próby ciągłości żył, powłoki i pancerza.
Analizując powyższe wyniki widać, że aby wykorzystac badane kable energetyczne do eksploatacji należałoby zapewnić zgodność faz między początkami i końcami kabli, gdyż w warunkach rzeczywistych, a nie laboratoryjnych, załączenie napięcia roboczego na kabel byłoby niewskazane.