POLITECHNIKA LUBELSKA w Lublinie

Wydział Elektryczny

Laboratorium techniki wysokich napięć.

Ćwiczenie nr 14.

Temat: Badanie kabla wysokiego napięcia.

Wykonali: Grupa E.D. 6.3

Kędzierawski Artur

Kuśmierczyk Andrzej

Lachowski Michał

Data wykonania: 1997-03-13.

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. Ostatecznie możemy dokonać rozpoznania rodzaju kabla:

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. Jest to więc kabel:

KFtA 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. Kabel ten oznaczymy:

YHKGYFty 6kV 3 x 50/25 mm2

3.2. Warunki atmosferyczne.

wilgotność =35%

temperatura t=25o=298K

ciśnienie b=755 mmHg

wilgotność bezwzględna w stanie nasycenia wn=23

współczynnik kw=f(w)=1,02 dla w=*wn=0.35*23=8,05

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	51 53 45,5 60	49,8	6102,9	Kabel ten nie spełnia wymagań normy bo Rśr 20oC >1.22/km
2	1 2 3 4	R-S S-T R-T R-powłoka	110 150 140 190	133,3	5227,5	W tym przypadku mamy podobną sytuację
3	1 2 3 4	R-S S-T R-T R-powłoka	46,5 32 40 90	39,5	4840,6	Kabel ten nie spełnia wymagań normy bo Rśr20oC >0.37/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+(t-20oC)]*l}

Al=0.004

Cu=0.00393

Rśr 20oC=1000*49,8/{[1+0.004(25-20)]*8}=49800/{[1+0.004*5]*8}=

=49800/8.16=6102,9m/km=6,1/km

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	110	nie 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	80	nie spełnia

c) przykład obliczeń:

R'iz =Riz*l /{[1+(t-20oC)]*1000}

R'iz=10000*8 /{[1+0.004(23-20oC)]*1000}=80 000/{[1+0.004*3]*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

Kabel	Żyła	I6		I10		I10min/km			I10max/I10min		Ocena
							zmierzone	dopuszczalne
-	-		A		A		A/km	A/km		-	-
1	R		16		15		2000

d) przykład obliczeń

I10min/km=I10*1000/l=16*1000/8=16000/8=2000 A/km

4. Wnioski końcowe.

Obserwując wyniki uzyskane podczas poszczególnych prób zauważamy, że żadna próba nie zakończyła się rezultatem zadowalającym. Biorąc od początku mamy:

rezystancje pętli zwarcia poszczególnych żył są zbyt duże,

rezystancje izolacji żył są za małe, jedynie kabel nr 2 spełnia ten warunek,

brak jest zgodności faz między początkami i końcami kabli,

prądy upływu są dla kabla 1 większe o ok. 30% od normy, natomiast dla kabla 2 przekraczają nawet trzykrotnie wartość graniczną,

jedynie próby ciągłości żył, powłoki i pancerza zakończyły się sukcesem.

Analiza powyższych wyników daje jednoznaczny wynik; żaden z badanych kabli energetycznych nie nadaje się do eksploatacji i nie jest możliwe dopuszczenie go do eksploatacji. W warunkach rzeczywistych, a nie laboratoryjnych, załączenie napięcia roboczego na kabel byłoby świadomym narażeniem zdrowia i życia przypadkowych ludzi, którzy mogliby się zetknąć z oddziaływaniem kabla.

---