Практическая работа №4 Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередачи
учебно-методический материал

Практическая работа №4

Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередачи

        Цель работы: изучить методы определения повреждений в линиях;изучить особенности индукционного метода поиска мест повреждения ;на модели  линии определить характер повреждения.

Приборы и инструмент: тестер, комплект штеккеров, датчик для поиска обрывов .

Основные понятия и определения

При повреждении кабельной линии определяют предварительно зону повреждения, а затем уточняют и выявляют место повреждения, применяя в зависимости от характера повреждения индукционный, акустический, петлевой, емкостный, импульсный методы или метод колебательного разряда (рис. 11.1 и 11.2).

Индукционный метод (см. рис. 11.1,а) применяется при пробое изоляции между двумя или тремя жилами кабеля и малом переходном сопротивлении в месте пробоя. Метод основан на принципе улавливания сигналом на поверхности земли при пропуске по кабелю тока 15—20 А частотой 800—1000 Гц. При прослушивании над кабелем слышно звучание (наиболее сильное — над местом повреждения и резко снижающееся за местом повреждения).

Для поиска применяют прибор типа КИ-2М и др., ламповый генератор 1000 Гц с выходной мощностью 20 ВА (типа ВГ-2) для кабелей длиной до 0,5 км, машинный генератор (типа ГИС-2) 1000 Гц, мощностью 3 кВА (для кабелей длиной до 10 км). Индукционным методом определяют также трассу кабельной линии глубину заложения кабеля и место расположения муфт.

Рис. 11.1.Методы (схемы) определения места повреждения кабельной линии: а — индукционный, б — акустический, в — петлевой, г — емкостный

Рис. 11.2. Изображение на экране прибора ИКЛ места повреждения в кабельной линии: а — при коротком замыкании жил кабеля, б — при обрыве жил кабеля.

Акустический метод (см. рис. 11.1,б) используют для определения непосредственно на трассе места всех видов повреждений кабельной линии при условии создания в этом месте звукового удара, воспринимаемого на поверхности земли при помощи акустического аппарата. Для создания электрического разряда в месте повреждения кабеля должно быть сквозное отверстие, образуемое при прожигании кабеля газотронной установкой, а также достаточное переходное сопротивление для образования искрового разряда. Искровые разряды создаются генератором импульсов, а воспринимаются приемником звуковых колебаний типа АИП-3, АИП-Зм и др.

Петлевой метод (см. рис. 11.1,в) применяется в случаях, когда жила с поврежденной изоляцией не имеет обрыва, одна из неповрежденных жил имеет хорошую изоляцию, а величина переходного сопротивления в месте повреждения не превышает 5 кОм. При необходимости снижения величины переходного сопротивления изоляцию дожигают кенотроном или газотронной установкой. Питание схемы — от аккумулятора, а при больших переходных сопротивлениях — от сухой батареи БАС-60 или БАС-80. Для определения места повреждения на одном конце кабеля соединяют неповрежденную жилу с поврежденной, а на другом конце к этим жилам присоединяют измерительный мост с гальванометром, питаемых аккумулятором или батареей. Уравновешивая мост, определяют место повреждения по формуле

где Lх — расстояние от места измерения до места повреждения, м, L — длина кабельной линии (если линия состоит из кабелей разного сечения, длину приводят к одному сечению, эквивалентному сечению наибольшего отрезка кабеля), м, R1, R2 — сопротивления плеч моста, Ом.

Отклонение стрелки прибора в обратном направлении при перемене концов проводов, присоединяющих прибор к жилам, свидетельствует о том, что повреждение находится в самом начале кабеля со стороны места измерения.

Емкостным методом (см. рис. 11.1,г) определяют расстояния до места повреждения при обрыве жил кабеля в соединительных муфтах. При обрыве одной жилы измеряют ее емкость C1 сначала с одного конца, а затем емкость C2 этой же жилы с другого конца, после чего делят длину кабеля пропорционально полученным емкостям и определяют расстояние до места поврежденияlх, пользуясь формулой

При глухом заземлении поврежденной жилы с одного конца измеряют емкость одного участка и целой жилы , а затем определяют расстояние до места повреждения по формуле

Если емкость С1 оборванной жилы можно замерить только с одного конца, а остальные жилы имеют глухое заземление, то расстояние до места повреждения можно определить по формуле

где Сo — удельная емкость жилы для данного кабеля, принимаемая по таблицам характеристик кабелей.

Для измерения емкостным методом применяют генераторы частотой 1000 Гц и мосты: постоянного тока (только при чистом обрыве жил) и переменного тока (при чистых обрывах жил и при переходных сопротивлениях 5 кОм и выше).

Импульсным методом (см. рис. 11.2) определяют место и характер повреждения. Метод основан на измерении прибором ИКЛ интервала времени tх, мкс, между моментом подачи импульса и приходом его отражения, определяемого из равенства

где n — количество масштабных отметок на экране прибора ИКЛ,

c —цена деления масштабной отметки, равная 2 мкс.

Расстояние lх от начала линии до места повреждения находят, приняв скорость распространения v импульса по кабелю равной 160 м/мкс, по формуле

Метод колебательного разряда применяется для выявления «заплывающих» пробоев изоляции, возникающих в кабельных муфтах вследствие образования в них при испытаниях полостей, играющих роль искровых промежутков. Для определения места пробоя на поврежденную жилу подают напряжение от кенотронной установки, а по показаниям прибора (ЭМКС-58 и др.) определяют расстояние до места пробоя.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с принципиальной электрической схемой лабораторной установки, изображенной на рис. 11.3.

Рис. 11.3 Схема электрической модели кабельной линии

2. По заданию преподавателя собрать заданную схему с повреждением кабеля (на модели повреждение изоляции и кз в линии имитируется перемычкой, содержащей резистор 1-2МОм; при кз линии на землю - перемычкой с резистором 1-2МОм соединяют фазу инейтраль; при кз между линиями - перемычку с резистором 1-2МОм устанавливают между фазами; обрыв в линии имитируется отсутствием перемычки между участками кабеля).

Поиск обрыва в линии

1. По заданию преподавателя собрать схему с обрывом в линии. Предварительно проводится проверка линии на обрыв: для этого все линии на конце кабеля объединяются с нейтралью и затем поочередно прозваниваются омметром (используется тестер). Пример см. рис. 11.4. Для усложнения задачи для учащихся допускается применение перемычек со скрытым разрывом соединительного провода, тем самым визуально нельзя обнаружить место обрыва и учащемуся необходимо проделать всю цепочку измерений для вынесения заключения о месте обрыва..

Рис. 11.4 Схема проверки обрыва линии (стенд отключен)

2. После определения линии, содержащей обрыв, ее вывод на конце кабеля соединяют с нейтралью. Пример см.рис. 11.5.

Рис. 11.5 Схема проверки обрыва линии (стенд включен)

3. Запитать стенд от сети. Подать напряжение на ввод поврежденной линии.
4. С помощью датчика поиска обрывов кабеля произвести поиск места обрыва. Для этого подключить наушники к датчику через соответствующее гнездо. Приблизить датчик к вводу линии на котором присутствует напряжение на расстояние до 5мм – в наушниках будет слышен 50Гц «фон», который существенно ослабляется при приближении к нейтральному проводу и отрезку линии, соединенном с нейтралью. Следуя вдоль линии, но не касаясь ее, определить место, где происходит резкое снижение уровня звука «фона». Это и есть место обрыва.

Проверка сопротивления изоляции и кз в линии.

1. Произвести проверку сопротивления изоляции линии. По заданию преподавателя собрать схему модели для проверки кабельной линии с поврежденной изоляцией (на модели повреждение изоляции и кз в линии имитируется перемычкой, содержащей резистор 1-2МОм). Концы линий соединяют с нейтралью. Пример см. рис. 11.6.

Рис. 11.6. Схема проверки повреждения изоляции и КЗ линии (стенд отключен)

2. Измерить сопротивление изоляции между линиями, линиями и землей (на модели взамен промышленного мегомметра применяется цифровой тестер). Работу проводят при отключенном питании стенда.
3. После обнаружения поврежденной линии стенд подключают к сети и на ее ввод подают напряжение. Пример см. рис. 11.7.

Рис. 11.7 Схема проверки повреждения изоляции и КЗ линии (стенд включен)

4. С помощью датчика поиска обрывов кабеля произвести поиск места повреждения. Для этого подключить наушники к датчику через соответствующее гнездо. Приблизить датчик к вводу линии на котором присутствует напряжение на расстояние до 5мм – в наушниках будет слышен 50Гц «фон», который существенно ослабляется при приближении к нейтральному проводу и отрезку линии, соединенном с нейтралью. Следуя вдоль линии, но не касаясь ее, определить место, где происходит существенное снижение уровня звука «фона». Это и есть место повреждения.

Контрольные вопросы.

1. Какие существуют способы поиска обрывов кабелей.
2. На каком принципе основан индукционный метод поиска обрыва кабеля.
3. Какие существуют виды неисправностей кабельных линий.
4. В чем суть «заплывающего пробоя».