Пособие для разработки методик по электрическим измерениям и испытаниям отдельных видов электрооборудования напряжением до и выше 1 кв часть II
| Вид материала | Документы |
- Вид работ №20. 11. «Монтаж и демонтаж трансформаторных подстанций и линейного электрооборудования, 21.36kb.
- Рекомендации по технологическому проектированию воздушных линий электропередачи напряжением, 486.43kb.
- Общие правила, 1335.1kb.
- Концепция настоящего стандарта основана на двух принципах: 1 Следует различать следующие, 182.68kb.
- Типовая инструкция по охране труда для электромонтера по обслуживанию лэп, электрооборудования, 125.41kb.
- Правила устройства электроустановок (пуэ) Заземление и защитные меры электробезопасности, 2678.23kb.
- Учебное пособие рпк «Политехник» Волгоград, 1200.72kb.
- «Северо-Запад», 187.63kb.
- Рекомендации Организации Объединенных Наций по промышленному развитию (юнидо); Стандарты, 33.53kb.
- Требования электробезопасности понятие «электробезопасность». Электробезопасность, 1094.57kb.
13.4.2. Отыскание участка повреждения кабеля.
Методы, с помощью которых отыскивают участок повреждения кабеля, носят на-
звание относительные и к ним относятся: петлевой метод; емкостной метод; импульс-
ный метод и метод колебательного разряда.
а) Петлевой метод.
Петлевой метод применяется только при определении расстояния до замыкания
одной или двух жил относительно оболочки при переходном сопротивлении постоян-
ному току в месте повреждения не более 5 кОм и при наличии хотя бы одной неповреж-
денной жилы. Метод основан на принципе измерительного моста постоянного тока (см.
рис. 13.14).
Измерения производят с помощью чувствительного кабельного моста, например
Р-333, Р-336 и др.
Для проведения измерений поврежденную и неповрежденную жилы на противо-
положном конце соединяют перемычкой из медного многожильного провода сечением
не менее 50 мм, к концам которой припаяны зажимы из латуни. Мост соединяют с жи-
лами кабеля (зажимы 2, 3) гибким медным проводом сечением 4 мм2 с латунными зажимами.
Плечи измерительного моста образуются регулируемыми сопротивлениями r1 и
r2, сопротивлениями жил гх и r2 соответственно, пропорциональных длинам кабеля Lх и
L+Lу. Регулировкой сопротивлений r1 и r2 устанавливают стрелку гальванометра в нуле-
вое положение, что соответствует равновесию плеч моста
Расстояние до места повреждения кабеля определяют по формуле
После определения Lх необходимо поменять местами концы проводов, идущие к
кабелю, и произвести повторное измерение. При этом определяют расстояние L+Lу. Ес-
ли сумма полученных результатов существенно отличается от двойной длины кабеля, то
измерения необходимо повторить, предварительно проверив все контакты.
Для повышения точности определения расстояния до места повреждения реко-
мендуется измерения производить с одного (1) и другого (2) концов кабеля. Правиль-
ность произведенных измерений можно оценить по соотношению
Чувствительность моста и, следовательно, точность измерения зависит от соот
ношения напряжения питания моста к переходному сопротивлению изоляции в месте
повреждения. Поэтому напряжение питания моста должно составлять 100-120, 25-30 и
4-6 В при значениях переходных сопротивлений соответственно 5, 1 и 0,1 кОм.
При измерениях возможны ситуации, когда мост не уравновешивается. Это воз-
можно в случаях, когда повреждение находится в самом начале кабеля со стороны изме-
рения, чаще всего в концевой разделке кабеля, а также при обрыве соединительных про
водов.
Формулы, представленные выше, справедливы для однородных линий. В случае,
если линия имеет различные сечения и материал жил, необходимо после измерений
уточнить расстояние до места повреждения путем приведения длин участков к какому-
нибудь одному сечению S и удельному сопротивлению ρ
где Lпр(i), ρ(i), S(i) - соответственно длина, удельное сопротивление и сечение i-го
участка линии.
Приведенное расстояние до места повреждения определяется через приведенную
длину линии и сопротивления плеч измерительного моста при его равновесии
Действительное расстояние до места повреждения определяют по Lхпр путем об-
ратного пересчета к действительным S(i) и р(i).
При использовании мостов сопротивлений постоянного тока петлевой метод позволяет определять расстояние до места повреждения кабеля с точностью до 0,1 - 0,3%.
б) Емкостной метод.
Метод применяется для определения расстояния до места обрыва одной или не-
скольких жил кабельной линии путем измерения емкости кабеля. Измерения могут про-
водиться как с помощью моста переменного тока (см. рис. 13.15), так и с использовани-
ем баллистического гальванометра на постоянном токе (см. рис. 13.16).
Рис. 13.15. Схема измерений при определении места обрыва жил кабеля
емкостным методом с помощью моста переменного тока 1000 Гц.
1 - жилы кабеля; 2 - место обрыва жилы; 3 - оболочка кабеля; Т - телефон.
Измерения на переменном токе рекомендуется производить при переходном со-
противлении замыкания места повреждения кабеля от 5 кОм до 20 МОм, а на постоян-
ном токе при сопротивлении свыше 20 МОм.
Измерения на переменном токе заключается в измерении емкости участка кабеля
до места обрыва Сх с помощью моста переменного тока 1000 Гц (например, р-565). Пле-
чи измерительного моста образуются нерегулируемыми сопротивлениями r1 и r4, регу-
лируемым сопротивлением г2, регулируемой эталонной емкостью Сэт и емкостью изме-
ряемой жилы Cх. Равновесие моста устанавливается rq и Сэт и проверяется по отсутствию
звучания телефона Т.
Расстояние до места повреждения определяется в зависимости от характера по-
вреждения одним из способов представленных ниже.
Рис. 13.16. Схема измерений при определении места обрыва жил
кабеля емкостным методом на постоянном токе.
1 - жилы кабеля; 2 - место обрыва жилы; 3 - оболочка кабеля.
1. Разрыв жилы без заземления. Измеряют емкость поврежденной жилы с
одного конца кабеля Cx(1), затем с противоположного Сx(2). Полную длину кабеля делят
пропорционально полученным емкостям
2. Одна из частей оборванной жилы имеет замыкание на землю. Измеряют
емкость незаземленной части жилы Сх и емкость одной неповрежденной жилы С. Рас-
стояние до места повреждения будет определяться
3. Емкость жилы может быть измерена с одного конца, остальные жилы
замкнуты на землю. Измеряют емкость незаземленного конца оборванной жилы Сх.
Расстояние до места повреждения определяют ориентировочно по удельной емкости
жилы кабеля С0 (cM. табл. 13.17)
При измерениях наибольшая точность будет обеспечиваться в 1-ом случае, во 2-
ом случае результаты измерений несколько завышаются, случай 3 целесообразен при
длине кабеля до 200 м.
Измерение емкости на постоянном токе с помощью баллистического гальвано-
метра основан на том, что у последнего отброс стрелки пропорционален количеству электричества, проходящего через рамку при заряде или разряде емкости кабеля. При
измерении, шунтом rш устанавливают минимальную чувствительность гальванометра G,
а переключатель S2 устанавливают в положение 1. При этом зарядный ток, протекая че-
рез гальванометр в емкость кабеля, отбрасывает стрелку на угол αх. Шунтом повышают
чувствительность для получения четкого замера. В качестве окончательного результата
берут среднее значение по результатам 3 - 4 замеров угла αх. Перед каждым измерением
емкость разряжается установкой переключателя S2 в положение 2. Измерение αэт на эта-
лонной емкости выполняют аналогично при неизменном положении шунтирующего со-
противления.
При измерениях на постоянном токе возможны случаи аналогичных рассмотрен-
ным выше. Определение расстояния до места повреждения производится по тем же со-
отношениям.
в) Импульсный метод.
Импульсный метод основан на измерении времени tх прохождения импульса от
одного конца кабельной линии до места повреждения и обратно, которое при скорости
распространения этого импульса ч и расстояния до места повреждения Lх определяется
и, соответственно, 
. Скорость распространения импульса для большинства кабелей составляет 160±1 м/мкс, соответственно расстояние до места повреждения можно оценить как Lх≈ 80·tх.
На основе данного метода работает серия приборов типа Р5-5, P5-8, Р5-9, Р5-10, с
помощью которых можно отыскивать место повреждения, начиная с 1м от начала линии
(Р5-9) и относительно большим переходным сопротивлением в месте замыкания на зем-
лю (P5-8).
При включении прибора в кабельную линию посылаются зондирующие импуль-
сы, которые при прохождению по кабелю отражаются с изменением своих амплитудных
значений и знаков в тех местах, в которых волновое сопротивление отличается от вол-
нового сопротивления кабеля (35 Ом). Чем больше отличается сопротивление от волно-
вого, тем больше амплитуда отраженного импульса. Причем, в месте замыкания отра-
женный импульс меняет знак на противоположный. По амплитуде и знаку отраженного
импульса определяют как место повреждения, так и характер повреждения. Однако, из-
за наличия мест ослабленной изоляции кабеля, вставок, муфт и т. п., в которых сопро-
тивления также отличаются от волнового, амплитуды отраженных импульсов могут
быть сопоставимы с амплитудами отраженных импульсов от мест повреждения, что ус-
ложняет идентификацию места замыкания или обрыва в кабеле. Так, например, прибо-
ром Р5-5 практически можно идентифицировать отраженный импульс от места повреж-
дения с переходным сопротивлением, не превышающим 4-5-кратного значения волно-
вого сопротивления кабеля, т. е. 150-200 Ом.
Рис. 13.17. Экран электронно-лучевой трубки прибора Р5-5 при определении места повреждения кабеля.
а) - проверка совпадения зодирующего импульса с нулевой масштабной меткой; б)-
совмещение отраженного импульса (место короткого замыкания) с нулевой
масштабной меткой.
Зондирующие и отраженные импульсы отображаются на экране электронно-
лучевой трубки. На развертке отраженных импульсов с интервалом 2 мкс нанесены
масштабные метки времени (см. рис. 13.17). Время прохождения импульса от места по-
вреждения определяется отсчетом по шкале калиброванной временной задержки при
совмещении отраженного импульса с имеющейся на экране масштабной нулевой мет-
кой.
Для получения на экране неподвижного изображения процесс подачи зондирую-
щих импульсов и развертка отраженных импульсов периодически повторяются с часто-
той 500-1000 Гц. Развертка жестко синхронизирована со временем подачи зондирующе-
го импульса.
Погрешность измерений на кабельных линиях указанными приборами достаточно
высокая и не превышает 1 %.
г) Метод колебательного разряда.
Данный метод применяется для определения расстояния до места повреждения в
кабелях при замыканиях, носящих характер "заплывающего" пробоя. Сущность метода
заключается в том, что при пробое кабеля возникает разряд, носящий характер зату-
хающих колебаний с периодом Т, мкс. Измеряя период свободных колебаний, можно
определить расстояние до места повреждения кабеля
где v - скорость распространения волны свободных колебаний равная 160±1
м/мкс для кабелей напряжением 3 - 35 кВ.
Характер изменения напряжения колебательного процесса фиксируемый на за-
жимах кабеля представлен на рис. 13.18.
При измерении на поврежденную жилу кабеля
подается высокое напряжение Uz отрицательной по-
лярности. В момент пробоя в месте повреждения воз-
никает равная по величине, но противоположная по
знаку волна напряжения, которая распространяется к
концам кабеля. Через время t1 = Lх/v после пробоя
волна достигает конца кабеля, с которого производится
Рис. 13.18. Напряжение
колебательного процес-
са при пробое кабеля.
Полярность напряжения на измеряемом
конце меняется на положительное. Волна, отражаясь от
конца кабеля без изменения полярности, уходит к месту повреждения, которое достига-
ет через время t2 = 2·Lх/v с момента пробоя. Вновь отражаясь, но уже с изменением по-
лярности, волна к моменту времени t3 = 3· Lх/v достигает конца кабеля, изменяя поляр-
ность напряжения на измеряемом конце на отрицательное. Ко времени t4 = 4· Lх/v v волна
возвращается к месту повреждения и первый период колебания завершается. Таким об-
разом, время двойного пробега волны (t3 – t1) = 2· Lх/v можно определить по изменению
полярности напряжения на измеряемом конце кабеля. В момент времени t1 отрицатель-
ная полярность меняется на положительную, при t3 - положительная на отрицательную.
Рис. 13.19. Схема включения прибора ЦР0200
при измерении расстояния до места
повреждения кабеля.
1-провод высокого напряжения; 2-высоковольтная выпрямительная установка; 3-зарядное сопротивление;
4-контур заземления подстанции; 5-цепи заземления прибора
ЦР0200; 6-заземление высоковольтной выпрямительной
установки; 7-прибор ЦР0200; 8-присоединительное устройство (делитель напряжения); 9-соединительный кабель; 10-поврежденный кабель.
По изложенному принципу работают приборы ЭМКС-58M, Щ4120, ЦР0200. Схе-
ма включения последнего прибора представлена на рис. 13.19.
Расстояние до места повреждения в кабеле определяется прибором ЦР0200 авто-
матически с выводом результата измерения на отсчетное устройство. При использова-
нии прибора необходимо выполнять ряд требований позволяющих добиться максималь-
ной точности измерения. В частности, высоковольтная выпрямительная установка
должна иметь заземленный плюс, т. е. создавать на кабеле заряд отрицательной поляр-
ности по отношению к земле. Несоблюдение полярности выпрямительной установки не
обеспечивает правильности измерений. Цепи заземления должны быть по возможности
короткими по отношению к заземленной муфте концевой разделки кабеля. Провода за-
земления не должны иметь витков, создающих индуктивное сопротивление. Присоеди-
нительное устройство необходимо устанавливать по возможности ближе к зажимам ка-
беля так, чтобы соединительный провод между кабелем и присоединительным устрой-
ством был не более 3 м. Зарядное сопротивление должно быть расположено непосредст-
венно у места подключения присоединительного устройства. Свободные жилы кабеля
должны быть изолированы от земли.
Указанные выше приборы позволяют с точностью до +5% определять расстояния
до места повреждения кабеля и их применение является наиболее эффективным при
"заплывающих" пробоях.
Порядок проведения измерений приборами подробно излагается в заводских ин-
струкциях.
13.4.3. Отыскание места повреждения кабеля.
Методы, с помощью которых отыскивают непосредственно место повреждения
кабеля, носят название абсолютные и к ним относятся: индукционный метод; метод на-
кладной рамки; акустический метод; метод измерения потенциалов.
Как правило, применению абсолютных методов предшествует отыскание участка
повреждения кабеля с помощью относительных методов.
а) Индукционный метод.
Данный метод применяется при определении места повреждения кабеля с замы-
канием жил между собой и при переходном сопротивлении в месте замыкания не более
10 Ом, а также для определения трассы и глубины залегания неповрежденного кабеля и
места расположения кабельных муфт.
Метод основан на фиксации характера изменения электромагнитного поля над
кабелем с помощью приемного устройства при пропускании по кабелю тока звуковой
частоты. В качестве приемного устройства выступает антенна, в которой под действием
переменного электромагнитного поля наводится э.д.с., усиливаемая усилителем и вос-
производящая звуковые сигналы с помощью телефона (см. рис. 13.20). В качестве ис-
точника тока используют генератор звуковой частоты 800-1200 Гц напряжением 100-200
В и током до 20 А (например, генератор ОП-2).
Определение места замыкания между жилами осуществляется по схеме рис.
13.20. Выводы генератора присоединяют к поврежденным жилам кабеля и подается ток звуковой частоты. Одновременно по трассе кабеля проходит оператор, прослушиваю-
щий через телефон звучание наведенных от кабеля в антенне электромагнитных волн.
Звучание периодически изменяется в соответствии с шагом скрутки жил кабеля (1-2,5
м). В месте нахождения муфт звучание усиливается при одновременном уменьшении
периодичности. При подходе к месту повреждения звучание сигнала усиливается, а на
расстоянии примерно 0,5 м за повреждением прекращается.
Рис. 13.20. Схема определения повреждения
кабеля индукционным методом (а) и характер
изменения э.д.с. антенны вдоль кабеля.
При определении места повреждения полезно знать распределение магнитного
поля при прохождении тока звуковой частоты по жилам кабеля и характер изменения
э.д.с. наводимой в антенне (см. рис. 13.21). Наводимая в антенне э.д.с. существенно за-
висит от расположения антенны над кабелем. Так при вертикальной ориентации маг-
нитной оси антенны максимальное значение э.д.с., а следовательно, максимальное зву-
чание, будет иметь место непосредственно над кабелем. В этом положении витки антен-
ны будут пересекаться максимальным магнитным потоком. Интенсивность звучания бу-
дет уменьшаться при перемещении антенны поперек кабеля (см. рис. 13.21 кривая 1).
При горизонтальной ориентации магнитной оси антенны минимальное звучание будет
иметь место непосредственно над кабелем (см. рис. 13.21 кривая 2), а интенсивность
звучания увеличивается при поперечном перемещении антенны относительно кабеля.
Для повышения достоверности определения места повреждения рекомендуется
осуществлять поиск включая генератор поочередно с одного и другого конца кабеля.
При наличии повреждения звучание будет прекращаться в одном и том же месте.
Наводимая в антенне э.д.с. уменьшается пропорционально квадрату расстояния от
оси кабеля. Для того чтобы звучание не пропадало необходимо, как можно точнее, выставлять антенну над осью кабеля. Для повышения уровня звучания увеличивают ток пропускаемый по жилам кабеля.
Рис. 13.21. Характер изменения э.д.с., наводимой в антенне
для вертикального (1) и горизонтального (2) положений оси
антенны и распределение магнитного поля пары токов при
горизонтальном (а) и вертикальном (б) расположения жил
кабеля.
Определение места однофазного замыкания на оболочку кабеля изложенным ме
тодом теоретически возможно, но практически осуществить трудно даже при наличии
большого практического опыта. Это вызвано тем, что в месте повреждения ток растека-
ется по оболочке кабеля в обе стороны и, следовательно, звучание за местом поврежде-
ния не прекращается в отличие от случая рассмотренного выше. Для отыскания таких
повреждений применяют метод накладной рамки, который является разновидностью
индукционного метода.
Представленный метод используется также для определения трассы кабеля. На
рис. 13.22 представлены схема включения генератора, характер изменения э.д.с. наво-
димой в антенне и распределение магнитного поля. В данном случае при горизонталь-
ной ориентации магнитной оси антенны наводимая э.д.с. имеет максимальное значение
над кабелем (кривая 2), так как витки обмотки антенны пересекаются максимальным
магнитным потоком. Обратная картина наблюдается при вертикальной ориентации оси,
так как витки обмотки антенны в данном случае не пересекаются магнитным потоком.
б) Метод накладной рамки.
Данный метод применяется для определения однофазных замыканий жилы на оболочку при открытой прокладке кабеля, а также для кабельных линий проложенных в земле в предварительно отрытых шурфах на участке повреждения кабеля.
Рис. 13.22. Схема определения трассы индукционным методом (а),
характер изменения э.д.с. вдоль оси кабеля (б), характер изменения э.д.с.
при перемещении антенны поперек оси кабеля (в) и распределение
магнитного поля тока одной жилы (г).
Участок по-
вреждения определяется одним из методов, изложенных в п. 13.4.2.
Накладная рамка выполняет роль антенны и состоит из прямоугольной катушки,
изогнутой по форме оболочки кабеля и закрытой стальным ярмом для усиления э.д.с.
пары токов. Обмотка содержит 1000 витков провода ПЭВ
диаметром 0,1 мм К рис. 13.23).
Рис. 13.23. Схема определения замыкания методом накладной рамки.
1 - стальное ярмо; 2 - обмотка; 3 - оболочка кабеля.
Генератор звуковой частоты
подключают к жиле и оболочке по-
врежденного кабеля. Если рамка нахо
дится до места повреждения со стороны генератора, то при вращении рамки
вокруг оси кабеля в телефоне за один
оборот рамки будут прослушиваться
два максимума и два минимума звучания. Это свидетельствует о том, что в кабеле существует поле пары то-
ков протекающих по жиле и оболочке. Если же рамка находится за местом повреждения, то при ее вращении вокруг оси кабеля будет прослушиваться только монотонное
звучание, обусловленное полем одиночного тока протекающего по оболочке. Таким об
разом, по изменению характера звучания находят место повреждения.
Данный метод позволяет достаточно эффективно отыскивать место повреждения
кабеля при переходном сопротивлении не более единиц Ом и длине кабеля за местом
повреждения до 1 км. В других случаях отыскание места повреждения с помощью на-
кладной рамки затруднительно.