Эксплуатация систем электроснабжения

Эксплуатация систем электроснабжения

 

Методические указания к лабораторным работам

для направления подготовки бакалавров и магистров 140400 Электроэнергетика и электротехника,

профиль подготовки Электроснабжение

 

Тверь 2012

 

 

Методические указания к лабораторным работам для подготовки бакалавров и магистров по дисциплине вариативной части профессионального цикла «Эксплуатация систем электроснабжения» составлены в соответствии с учебной программой.

Методические указания содержат описание лабораторных работ по измерению сопротивления изоляции работающего и вводимого в эксплуатацию электрооборудования в энергосистемах и у потребителей, а также изучение влияния сопротивления петли “фаза - ноль” на срабатывание аппаратов защиты.

Обсуждены и рекомендованы к печати кафедрой ЭС и Э (протокол N5 от 26 января 2012 г.)

Составители: Макаров А.Н., Араратьян Л.С.

П Подписано к печати

Формат 60x84 1/16 Бумага писчая

Физ. печ. л. 1,0 Усл. печ. л. 0,93 Уч.-изд. л.

Издательство ТГТУ

170026, Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22

©Тверской государственный технический университет

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Курс лабораторных занятий способствует закреплению теоретических знаний и приобретению практических навыков инженерно-технического обеспечения работ при монтаже, наладки и эксплуатации электрооборудования в энергосистемах и у потребителей.

Работа выполняется подгруппами по 4-5 студентов. Перед выполнением лабораторной работы проверяется готовность студента: знание цели и задачи работы, схем лабораторного оборудования, порядка выполнения и оформления отчета, правил техники безопасности.

Отчет о выполнении лабораторной работы должен содержать:

1. Название и цель работы;

2. Принципиальные схемы приборов и оборудования;

3. Экспериментальные данные (таблицы, графики и т.д.);

4. Расчетные формулы

Продолжительность работы: 4 академических часа (2 часа- выполнение, 2 часа защита).

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Методы проверки электрической изоляции электроустановок

Цель работы

Целью работы является изучение способов, схем и приборов для проверки электрической изоляции электроустановок.

 

Методы проверки электрической изоляции электроустановок СЭС

Проверку электрической изоляции проводят путем измерения сопротивления изоляции и испытания электроустановок повышенным напряжением.

2.1Испытание сопротивления изоляции повышенным напряжением.

Испытание повышенным напряжением обязательно для всего электрооборудования 35кВ и ниже, а при наличии испытательных устройств – и для электрооборудования выше 35 кВ за исключением случаев, оговоренных в Гл.1,8 «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ). При приведении нескольких видов испытаний изоляции электрооборудования, испытанию повышенным напряжением должны предшествовать другие виды ее испытаний.

Испытание изоляции электрооборудования повышенным напряжением производят с применением специальных испытательных трансформаторов ИОМ, лабораторных автотрансформаторов ЛАТР и др. Для этих целей применяют однофазные трансформаторы напряжения НОМ на соответствующие напряжения. Принципиальная схема испытательной установки приведена на рис. 1.

Для испытания электрической прочности изоляции постоянным или переменным током применяют специальную установку АИИ-70. Установка состоит из устройства с испытательным трансформатором, регулирующим автотрансформатором и контрольной (выпрямительной) приставки с необходимыми для них защитными, измерительными, контрольными приборами и аппаратами. Установка АИИ-70 позволяет получать максимальное испытательное напряжение 50кВ переменного тока и 70 кВ постоянного тока.

 

Рис.1 Упрощенная схема установки для испытания изоляции повышенным напряжениям переменного тока.

1- автоматический выключатель;

2- регулятор напряжения; 3- испытательный трансформатор;

4- сопротивление; 5- искровой вольтметр; 6- испытываемое оборудование.

Проверка электрической изоляции путем измерения

Сопротивления изоляции

Испытанию повышенным напряжением должны предшествовать осмотр электроустановки и измерение сопротивления изоляции. Сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм, при напряжении на мегомметре 0,5 ÷ 1,0 кВ, для распределительных устройств, щитов и токопроводов до 1 кВ, вторичных цепей управления, защиты и сигнализации. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм, при напряжении на мегомметре 0,5 ÷ 1,0 кВ, для каждого присоединения вторичных цепей и цепей питания приводов выключателей и разъединителей, со всеми присоединенными к ним аппаратами (электромагнитов приводов, контакторов, реле, приборов, вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения).

В осветительных электропроводках сопротивление изоляции измеряется до ввинчивания ламп с присоединением нулевого провода к корпусу светильника мегаомметром напряжением 1 кВ. Сопротивление изоляции электропроводок измеряется между проводами и относительно земли. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1мин. Испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты, равным 1кВ, может быть заменено измерением одноминутного значения сопротивления изоляции мегаомметром на 2,5 кВ. Если при этом значение сопротивления меньше приведенного в нормах, испытание напряжением 1 кВ является обязательным.

Для определения условий включения трансформаторов следует руководствоваться ГОСТ 52719-2007 «Трансформаторы силовые», ВСН 342-75 «Инструкция по монтажу силовых трансформаторов», РТМ 16.687.000-73 и ОЛХ 58.003-70 инструкции по транспортировки, выгрузки, хранение, монтажу и ввод в эксплуатацию. Нормы регламентируют допустимые значения сопротивления изоляции R₆₀, коэффициент абсорбции R₆₀/R₁₅, тангенс угла диэлектрических потерь, отношения С₂/С₅₀ и ΔС/С. Объем испытаний маслонаполненных трансформаторов зависит от единич­ной мощности (до 1,6 МВА или более). Сухие и заполненные совтолом трансформаторы всех мощностей испытываются одинаково. Испытательное напряжение промышленной частоты следует принимать по ПУЭ, ПТЭ и в соответствии с указаниями заводов-изготовителей. Испытание изоляции производят вместе с вводами. Продолжительность приложения нормиро­ванного испытательного напряжения 1 мин.

Измерение сопротивления изоляции силовых кабельных линий производят мегаомметром напряжением 2,5кВ. Сопротивление изоляции кабелей до 1кВ должно быть не менее 0,5МОм. Для кабелей выше 1 кВ сопротивление не нормируется. Измерение следует производить до и после испытания кабеля повышенным напряжением. Силовые кабели выше 1 кВ испытываются повышенным напряжением выпрямленного тока в соответствии с таблицей 1. Продолжительность испытания повышенным напряжением кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией 10 минут, с резиновой изоляцией – 5 мин. Кабель считается выдержавшим испытание, если не произошло пробоя, не было скользящих разрядов и толчков тока, утечки или его нарастания после того, как он достиг установившегося значения.

Таблица 1. Испытательное выпрямительное напряжение силовых кабелей

Номинальное напряжение, кВ	0,66
Кабели с бумажной изоляцией
Испытательное напряжение, кВ	2,5	2,5	10-17	15-25
Кабели с пластмассовой изоляцией
Испытательное напряжение, кВ	-	2,5	-	7,5			-	-		-
Кабели с резиновой изоляцией
Испытательное напряжение, кВ

На воздушных линиях (ВЛ) выше 1 кВ сопротивление изоляции изо­ляторов и изоляторы испытывают повышенным напряжением. Сопротивле­ние изоляции подвесного изолятора или каждого элемента штыревого изо­лятора должно быть не менее 300 Ом. Испытание производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ только при положительных температурах окру­жающего воздуха. Опорные одноэлементные изоляторы испытывают в те­чение 1 мин. повышенным напряжением промышленной частоты приве­денным в таблице 2.

Таблица 2.Испытательное напряжение опорных одноэлементных изоляторов.

Номинальное напряжение изоляции, кВ
Изоляторы, испытуемые отдельно (испытательное напряжение, кВ)

Опорные многоэлементные и подвесные изоляторы испытывают напряжением 50 кВ, прикладываемым к каждому элементу изолятора. Продолжительность испытания изоляторов, у которых основной изоляцией являются твердые органические материалы, составляет 5 мин., для керамических изоляторов – 1 мин. Для опорно-стержневых изоляторов испытание повышенным напряжением не обязательно. Электрическое испытание стеклянных подвесных изоляторов не производится. Их контролируют путем внешнего осмотра.

Таблица 3. Технические характеристики мегаомметров серии М4100,4122

модификация	Диапазон измерений	Выходное напряжение на диапазоне измере­ний «МΏ», В
кОм	МОм
М4100/1	0-200	0-20	100±10
М4100/2	0-500	0-50	250±25
М4100/3	0-1000	0-100	500±50
М4100/4	0-100	0-200	1000±100
М4100/5	0-2000	0-1000	2500±250
М4122	0-50	0-1000	100±10, 250±25, 500±50, 1000±100, 2500±250

 

Мегомметр М 4122 предлагает наиболее полный перечень выполняемых функций, реализованных в одном приборе, по сравнению с другими моделями:

- измерение сопротивления в диапазоне от 100 кОм до 100 ГОм, в диапазоне измерительных напряжений 100-1500В;
- измерение качества изоляции (коэффициента абсорбции и индекса поляризации);
- в качестве источника питания можно использовать встроенную аккумуляторную батарея, сетевой адаптер или бортовую сеть автомобиля.
Измерение сопротивления, находящегося под "посторонним" напряжением не приводит к выходу прибора из строя. В этом случае измерение сопротивление не производится, а выдается сообщение о наличии "постороннего" напряжения и его величине.

Мегомметр серии М 4100 состоит из логометра магнитоэлектрической систе­мы, генератора переменного тока, выпрямителя и добавочных резисторов. Диапазоны измерения изменяются при помощи специальной перемычки, находящейся на одном из соединительных проводов. При измерении сопротивления изоляции на пределе «МΏ» изме­рительное сопротивление Rх подключается зажимом «МΏ» (линия) и «-» (земля). При измерении на пределе «кΏ» между зажимами «-» и "МΏ' ставят перемычку и подключают измеряемое сопротивление между зажимами "кΏ" и "-". Схемы измерения показаны на рисунке 2.

 

Измерение”MΏ” Измерение “kΏ”

 

 

М4100/1- М4100/5 М4100/1- М4100/5

М4100/4 М4100/4

Рис.2 Схемы измерения в диапазонах ”MΏ” и “kΏ”

 

При измерении сопротивления изоляции прибор включают в обес­точенную электрическую цепь и вращают ручку генератора с номиналь­ной частотой вращения 120 об/мин, до прекращения перемещения стрел­ки по шкале. Результат измерения сопротивления изоляции мегаомметром М4100/5 может быть искажен поверхностными токами утечки объекта. Для уменьшения искажения результата измерения, на изоляцию испытуе­мой цепи накладывается токоотводящий электрод «Э» как показано на рисунке 3.

Рис.3 Схема включения прибора М4100/5

Таблица 4. Технические характеристики мегаомметров серии Ф4100, ЭС 0202

Условное обозначе­ние мега-омметра	Диапазон изме­рений сопротивления изоляции, не менее, МОм	Участки диапазона с пределом допускаемого значения относительной погрешности, МОм	Напря­жение, В
15%	30%
Ф4102/1-1М	0-30/0-2000		0,03-30/30-1000	100±5
0-150/0-10000	-	0,15-150/150-5000	500±25
0-300/0-20000	-	0,3-300/300 - 10000	1000±50
Ф4 102/2-1М	0-2000/0 - 20000	75-1000/750-4000	-	1000±50
0-5000/0- 50000	187,5-2500/ 1875-10000	-	2500±125
ЭС0202/1	0-1000	-	-	100±10 250±25 500±50
ЭС0202/2	0-10000	-	-	500±50 1000±100 2500±250

 

Мегомметры построены по последовательной схеме измерения с питанием от сети переменного тока или автономных источников питания. Режим работы приборов прерывистый.

Мегомметры Ф4102/1-1М и Ф4102/2-1М состоят из следующих узлов:

а) преобразователь; в)усилитель измерительный.

Преобразователь предназначен для преобразования напряжения пи­тания в переменное напряжение нужной величины. Напряжение с выход­ных обмоток трансформатора преобразователя через переключатель по­дается на выпрямитель с умножением. Полученное напряжение стабилизируется компенсационным стаби­лизатором. Стабилизатор напряжения, активная часть преобразователя и схема, индикации уменьшения напряжения химических источников тока, выпол­нена на микросхеме D1. Усилитель измерительный (логарифмический усилитель) предна­значен для осуществления компрессии входного сигнала и состоит из операционного усилителя, в обратную связь которого включен транзи­стор. Для уменьшения температурной погрешности усилителя температу­ра транзистора обратной связи поддерживается постоянной путем актив­ного термостатирования.

Для измерения сопротивления изоляции применяют современные цифровые приборы типа MIC-1000, MIC-2500, MIC-3, Е6-24 диапазоны измерений некоторых приведены в таблице 5,6.

Таблица5. Технические характеристики мегаомметров серии MIC-1000, MIC-2500,

Диапазон для MIC-1000,MIC-2500	Разрешение	Абсолютная погрешность
50,00…..99,99 кΩ	0.01 кΩ	±3%
100,0…..999,9 кΩ	0.1 кΩ
1,000…..9,999 кΩ	0.001 MΩ
10,00…..99,99 МΩ	0.01 МΩ
100,0…..999,9 МΩ	0.1 МΩ
1,000…..9,999 GΩ	0.001 GΩ
10.00…..99.99 GΩ	0.01GΩ
100,0…110.0 GΩ(MIC-1000)	0.1 GΩ
100,0…999.9 GΩ(MIC-2500)	0.1 GΩ
1000…1100 GΩ(MIC-2500)	1 GΩ

Таблица 6. Технические характеристики мегаомметров серии MIC-3

Диапазон для MIC-3	Разрешение	Абсолютная погрешность
UN=250, 500,1000 В		±3%
0...1999 кΩ	1 кΩ
2,00...19,99 МΩ	0,01 МΩ
20,0...199,9 МΩ	0,1 МΩ
200...1999 МΩ	1 МΩ
2,00...3,00 GΩ*	0,01 GΩ

U_N-измерительное напряжение

*-только для 1000В

Порядок выполнения работы

Безопасность измерений.

1. Запрещается производить измерения при наличии напряжения на проверяемом объекте.

2. Перед началом измерений на время подключения мегомметра испытуемая цепь должна быть заземлена,

3. Запрещается прикасаться к соединительным проводам и токоведущим элементам испытуемой цепи.

Подготовка мегаомметров М4100/5 к работе

1.) При вращении рукоятки генератора прибора М4100/5 с номинальной скоростью стрелка должна установиться на отметке «∞» шкалы «МΩ» при разомкнутых клеммах «МΩ» и «-», и на отметке«О» шкалы «МΩ» при установленной перемычке между зажимами «МΩ» и «-».

2.) При разомкнутых зажимах «МΩ» и «-» при включенной кнопке «Измерение i» установить «∞» ручкой установки «∞». Замкнув зажимы «МΩ» и «-» при включенной кнопке «Измерение I», установить «О» ручкой установки «О». Произвести проверку установки «О» нажав кнопку «Измерение II» с корректировкой установки «О» по шкале повышенной точности.

 

Таблица 7

Содержание отчета

1. Цель и содержание работы.

2. Краткое описание принципа действия мегомметра М 4100/1-5.

3. Экспериментальные данные по измерению сопротивления изоляции кабельных линий и трансформаторов.

4. Анализ результатов испытаний, выводы.

6.Контрольные вопросы

1.Методы проверки прочности электрической изоляции электроустановок.

2.Приборы и установки для измерения сопротивления изоляции и испытания изоляции повышенным напряжением.

3.Нормы и схемы измерения сопротивления изоляции воздушных и кабельных линий.

4.Нормы и схемы измерения сопротивления изоляции силовых и измерительных трансформаторов.

5.Испытание трансформаторов на герметичность, очистка трансформаторного масла.

6.Ревизия и сушка трансформаторов.

7. Чем отличается набор функций мегомметра серии М-4122 от М-4100?

8. Какие действия необходимо выполнить при измерении сопротивления изоляции мегомметром?

9. В каком случае кабель считается выдержавшим испытание?

Таблица 8

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

 

Цель работы

Целью работы является изучение норм приемо-сдаточных испытаний электрических машин.

Таблица 9

Вид из­мерения	АД Rиз, МОм	ФАД Rиз, МОм	ДПТ Rиз, МОм
норма	факт	норма	факт	норма	факт
А-3
В-3
С-3
А-В
А-С
В-С
А-Р
В-Р
С-Р
Р-3
ЩРа-3
ЩРв-3
ЩРс-3
Я-3
ОВ-3
Щ+-3
Щ--3
Я-ОВ

 

 

По результатам испытания электрических машин сделать выводы о прочности их изоляции.

Содержание отчета

1. Цель и содержание работы.

2. Экспериментальные данные по измерению сопротивления изоляции электрических машин.

3. Анализ испытания состояния изоляции электрических машин.

5.Контрольные вопросы

1. Нормы испытания изоляции синхронных генераторов и компенсаторов.

2. Нормы и схемы испытания электрических машин постоянного и переменного тока.

3. Методы сушки электрических машин.

4. Эксплуатация коммутационно-защитной аппаратуры низкого напряжения.

5. Монтаж электропроводок в трубах.

6. Особенности электромонтажа во взрывоопасных зонах.

7. Какие действия необходимо выполнить при измерении сопротивления изоляции у подсое­диненного к сети электродвигателя?

8. Каким должно быть значение сопротивление изоляции обмоток ротора синхронных электродви­гателей и электродвигателей с фазным ротором?

9. При каких условиях выполняют испытание обмотки статора?

10. Метод испытания сопротивления изоляции повышенным напряжением.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Исследование сопротивления петли “ фаза – ноль“

Цель работы.

Целью работы является изучение влияния сопротивления петли “фаза - ноль” на срабатывание аппаратов защиты.

2 Рабочее задание.

Трехфазный асинхронный двигатель мощностью P присоединенк электрической сети по схеме а) или б) рисунка 4. Питание силовых пунктов предусмотрено от трансформаторов, параметры которых приведены в таблице 8. Сопротивление петли Zизм и мощность электродвигателей P по вариантам приведены в таблице 10.

1) По каталогу выбрать трехфазный асинхронный электродвигатель общего назначения, предохранитель и автомат для защиты асин­хронного двигателя, плавкую вставку предохранителя и уставки срабатывания автомата.

2) Проверить соответствие сопротивления петли «фаза-ноль» правилам технической эксплуатации электроустановок.

3) Определить время срабатывания предохранителя, автомата при про­бое изоляции и попадании одной из фаз на корпус двигателя.

4) В результате некачественной эксплуатации асинхронного двигателя, коррозии, контакта корпуса электродвигателя с нулевым проводом и т.д. сопротивление петли «фаза-ноль» увеличилось в n раз. Определить время

 

 

срабатывания предохранителя, автомата и соответствие сопро­тивления петли «фаза-ноль» ПТЭ и ПТБ электроустановок в этом случае.

5) Для пункта 4 определить время срабатывания предохранителя, если в процессе эксплуатации сгорела плавкая вставка, и её заменили на некалиброванную, например, с номинальным значением тока на
40% большим, чем расчетное значение тока плавкой вставки. Анало­гичный расчет произвести для автомата.

Содержание отчёта

1.Цель и содержание работы.

2.Схема управления нереверсивного привода, защита силовой цепи предохранителями или (u) автоматическими выключателями.

3.Расчётные данные в соответствии с рабочим заданием.

4.Анализ проведенного исследования сопротивления петли “фаза-ноль”, выводы.

4 Контрольные вопросы.

1. Методика расчета соответствия сопротивления петли «фаза-ноль» ПТБ и ПТЭ электроустановок.

2. Сравнить способы защиты асинхронного двигателя и персонала предохранителями и автоматическими выключателями.

3. Показать схему управления асинхронного двигателя при защите силовой сети предохранителями и автоматическим выключателем..

4. Влияние сопротивления изоляции сети на величину тока через тело человека при его случайном прикосновении к токоведущим частям или пробое одной из фаз на корпус электрооборудования. Нарисо­вать схему замещения для этого случая.

5. Влияние некалиброванной плавкой вставки на увеличение времени срабатывания предохранителей при коротком замыкании.

6. Рассмотреть случай, который может иметь место при стечении ряда
обстоятельств: применение некалиброванной или завышенной
плавкой вставки, коррозия болта зануления электроустановки, в результате чего сопротивление петли «фаза-ноль» увеличилось в три раза. Показать, что при этих обстоятельствах при появлении ко­роткого замыкания предохранитель может не сработать длительное время.

7. Рассказать о следующих способах защиты электроустановок: теп­ловом, максимально - токовом, предохранителями. Сравнить эф­фективность их работы.

8. Эксплуатация осветительных устройств и сетей освещения.

Таблица 10. Мощность электродвигателей, сопротивление петли “фаза-ноль “

Zизм			0,25	0,23	0,2		0,38	0,36	0,34	0,32	0,3	0,29	0,28	0,27	0,25
Р,кВт		5,5	7,5			18,5								11О
n,раз		3,1	2,6	2,6	2,5	2,5	2,5	2,7	2,6	2,8	2,9	3,1	2,9	3,0	3,0

Zизм	0,3	0,25	0,27	0,3	0,21	0,25	0,3	0,5	0,44	0,6	0,5	0,14	0,12	0,13	0,1
Р,кВт								1,1	1,5	2,2	3,0
n,раз		2,6	2,5	3,1	2,7	2,8	2,7	2,8		3,1		2,5	2,8	2,5	3,1

 

 

а)

 

 

б)

 

 

Рис.4 Защита асинхронного двигателя и персонала автоматическим выключателем (а) и предохранителем (б)

 

 

Таблица 11. Расчётные сопротивления трансформаторов при замыкании между фазой и нулём Zт/3, отнесённые к напряжению 400 В

Масляные трансформаторы	Сухие трансформаторы
Мощность трансформаторов кВА	Схема соединения	Zт/3, О м	Мощность трансформаторов кВА	Схема соединения	Zт/3, Ом
	Y/Yo Y/Yo Y/Yo ∆/Yo Y/Yo Y/Yo ∆/Yo Y/Yo ∆/Yo Y/Yо ∆/Yo	0.26 0.16 0.1 0.06 0.02 0.04 0.01 0.027 0.009 0,018 0,0036		∆/Yo ∆/Yo ∆/Yo ∆/Yo ∆/Yo ∆/Yo ∆/Yo ∆/Yo Y /Yo ∆/Yo	0.05 0.05 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.056 0.027 0.0056

Лабораторная работа №4

Импульсный метод

Метод основан на измерении интервала времени между моментами подачи зондирующего импульса переменного тока и приема отраженного импульса от места повреждения.

Измерения производятся прибором рефлектометром Р5-10, РЕЙС-105Р. На экране прибора имеется линия масштабных отметок и линия импульсов. По форме отраженного импульса можно судить о характере повреждения. Отрицательное значение отраженный импульс имеет при коротких замыканиях и положительное при обрыве жил.

Метод петли

Этот метод основан на измерении сопротивлений при помощи моста постоянного тока. Применение метода возможно при повреждении одной или двух жил кабеля и наличии одной здоровой жилы. При повреждении трех жил можно использовать жилу рядом проложенного кабеля. Для этого поврежденную жилу накоротко соединяют с целой с одной стороны кабеля, образуя петлю. К противоположным концам жил присоединяю регулируемые сопротивления моста.

Равновесие моста будет при условии:

R1 / R2 = Lx / L + (L - Lx)

Так как сопротивление жилы прямо пропорционально ее длине, то

Lx = 2L * R1 /(R1 +R2), где

R1 и R2 – регулируемые сопротивления моста, (Ом);

L – длина трассы;

Lx – расстояние до точки повреждения, (м).

К недостаткам этого метода следует отнести большие затраты времени на измерение, меньшую точность измерения, необходимость установки закороток. Поэтому петлевой метод сейчас вытесняется импульсным методом и методом колебательного разряда.

Емкостный метод

Этот метод применяется для определения расстояния от конца линии до места обрыва одной или нескольких жил кабельной линии путем измерения емкости кабеля. Метод основан на измерении емкости оборванной жилы с помощью моста переменного или постоянного тока, так как емкость кабеля зависит от его длины:

a) Обрыв одной жилы в трехжильном кабеле;

b) Схема на постоянном токе: П – потенциометр, Сэт – эталонный конденсатор, С1 – емкость поврежденной жилы;

c) Схема на переменном токе.

При обрыве жилы кабеля без заземления измеряется емкость оборванной жилы с обоих концов. Считая, что длина кабеля делится пропорционально измеренным емкостям С1 и С2 имеем

С1 / Lx = С2 / L – Lx, где

Lx – расстояние до места обрыва;

L – полная длина линии.

Тогда

Lx = Д * С1 / (С1 + С2)

После определения зоны повреждения в этот район направляется оператор для определения места повреждения. Для этого используют акустический, индукционный или метод накладной рамки.

Акустический метод

Сущность акустического метода состоит в создании в месте повреждения искрового разряда и прослушивании на трассе вызванных этим разрядом звуковых колебаний, возникающих над местом повреждения. Этот метод применяют для обнаружения на трассе всех видов повреждения с условием, что в месте повреждения может быть создан электрический разряд. Для возникновения устойчивого искрового разряда необходимо, чтобы величина переходного сопротивления в месте повреждения превышала 40 Ом.

Слышимость звука с поверхности земли зависит от глубины залегания кабеля, плотности грунта, вида повреждения кабеля и мощности разрядного импульса. Глубина прослушивания колеблется в пределах от 1 до 5 м. Применение этого метода на открыто проложенных кабелях, кабелях в каналах, туннелях не рекомендуется, так как из-за хорошего распространения звука по металлической оболочке кабеля можно допустить большую ошибку в определении места повреждения.

Индукционный метод

Этот метод применяют для непосредственного отыскания на трассе кабеля мест повреждения при пробое изоляции жил между собой или на земле, обрыве с одновременным пробоем изоляции между жилами или на земле, для определения трассы и глубины залегания кабеля, для определения местоположения соединительных муфт.

Сущность метода заключается в фиксации с поверхности земли с помощью приемной рамки характера изменения электромагнитного поля над кабелем при пропускании по нему тока звуковой частоты (800 – 1200 Гц) от долей ампера до 20 А в зависимости от наличия помех и глубины залегания кабеля. ЭДС, наводимая в рамке зависит от токораспределения в кабеле и взаимного пространственного расположения рамки и кабеля. Зная характер изменения поля, можно при соответствующей ориентации рамки определить трассу и место повреждения кабеля. Более точные результаты получают при прохождении тока по цепи «жила – жила», для этого выжиганием однофазные замыкания переводят в двух и трехфазные или создают искусственную цепь «жила – оболочка кабеля», разземляя последнюю с двух сторон и подключая генератор к жиле и оболочке кабеля.

При использовании цепи «жила – жила» ток, идущий по прямому и обратному проводам, создает два концентрических магнитных поля, действующих в противоположных направлениях (поле пары токов). При расположении жил в горизонтальной плоскости результирующее поле на поверхности земли наибольшее, а при расположении жил в вертикальной плоскости – наименьшее. Поскольку кабели имеют скрутку жил, то в рамке, расположенной вертикально и перемещаемой вдоль трасс кабеля будут индуцироваться ЭДС, изменяющаяся от минимума при вертикальном расположении жил, до максимума при горизонтальном расположении жил.

Метод накладной рамки

Этот метод применяют для непосредственного обнаружения места повреждения кабеля. Метод удобен при открытой прокладке кабеля; при прокладке в земле необходимо открыть несколько шурфов в зоне повреждения. Метод основан на том же принципе, что и индукционный. Генератор подключают к жиле и оболочке или между двумя жилами. На кабель накладывают рамку и поворачивают ее вокруг оси. До места повреждения будут прослушиваться два максимума и два минимума сигнала от поля пары токов. За местом повреждения при вращении рамки будет прослушиваться монотонный сигнал, обусловленный магнитным полем одиночного тока.

2. Назначение, технические данные и принцип действия измерителя Р5-10

Измеритель неоднородностей линии типа Р5-1О предназначен дня проведения следующих операций на воздушных и кабельных ли­ниях:

- обнаружение повреждений и определение его характера (обрыв, короткое замыкание);

- обнаружение сосредоточенной неоднородности волнового сопротивления (асимметрия в проводах, нарушение контакта, резкое изменение сопротивления изоляции и т.п.);

-определение расстояния до повреждения или неоднородности.
Чувствительность измерителя обеспечивает просмотр линий с затуханием до 80 ЦБ в полосе частот от 3,5 кГц до 7 МГц.

Минимальная длина линии, с которой возможен просмотр, не менее 5 м.

Амплитуда зондирующего импульса при нагрузке 75 Ом - 10-20B;
Диапазон измеряемых расстоянии, км: 0...0,3; 0... 1; 0...3; 0...10; 0...30; 0..100; 0...300.

Основная погрешность измерения расстояния, %: ±1.

Погрешность установка коэффициента укорочения, %: ±1.

Длительность развертки (мкс) на диапазонах:

1 км..……….3-6, 10 км.……….30-60,

100 км ……….300-600, 300 км ……….800-1500.

Время самоподогрева - 5 мин.

Питание прибора: 220 В, 50 ГЦ, 220 В, 400 Гц; от встроенного ав­тономного источника 10-15 В.. Потребная мощность - 35 ВА; масса – 9,8 кг.

Принцип импульсных измерений заключается в том, что в измеряемую линию подается напряжение (зондирующие импульсы), которые, рас­пространяясь до линии, частично отражаются от неоднородностей волнового сопротивления и возвращаются к месту, откуда они были посланы.

Зондирующий импульс и отраженные сигналы воспроизводятся на экране ЭЛТ. Сигналы, отраженные от неоднородностей волнового сопротивления, будут смещены по времени относительно зондирующего импульса в зависимости от расстояния до места неоднородности.

Неоднородность волнового сопротивления характеризуется коэффициентом отражения ρ и определяется:

где Uотр и Uзонд - соответственно, амплитуда отраженного и зондирующего импульса;

r - сопротивление в месте повреждения;

z - номинальное волновое сопротивление линии.

Отсутствие отраженного сигнала свидетельствует о точном сог­ласований линии по волновому сопротивлению.

При обрыве отраженный импульс имеет туже полярность, что и зондирующий, а при коротком замыкании отраженный импульс меняет полярность.

Каждая линия обладает своей собственной скоростью распространения импульсного сигнала. В измерителе обеспечен прямой непосред­ственный отчет расстояния в единицах длины с учетом скорости рас­пространения импульса в линии через коэффициент укорочения элек­тромагнитной волны (ручка "укорочение"). Величина коэффициента укорочения волны для волнового канала определяется:

где - скорость света, р