Вся информация на сайте предназначена только для специалистов кабельной отрасли, энергетики и электротехники.
+
 
Испытания

Установка контроля изоляции кабеля из сшитого полиэтилена

30.05.2018
Рубрика: Испытания

Обсудить на форуме

Информация предоставлена: cyberleninka

Время чтения ≈ 9 мин
33682
Авторы и источники / Правообладателям

В настоящее время безаварийная работа систем электроснабжения невозможна без надежной работы силовых кабельных линий (КЛ) низкого и среднего классов напряжения. Низкие величины относительной диэлектрической проницаемости, большой запас термической стойкости стали главной причиной, заставившей выбрать сшитый полиэтилен, как изоляционный материал для кабелей среднего и высокого напряжения.

Для обеспечения надежной работы силовых КЛ в настоящее время в России применяется система планово-профилактических испытаний, при которой кабели периодически подвергаются испытаниям постоянным напряжением достаточно высокого уровня с измерением токов утечки. Однако практика показывает [3], что планово-профилактические испытания повышенным постоянным напряжением даже в случае их успешности не только не гарантируют безаварийную последующую работу КЛ, но и во многих случаях приводят к сокращению срока службы КЛ. Особенно опасны такие испытания для КЛ с длительными сроками эксплуатации или с сильно состаренной изоляцией. Применительно к силовым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена гораздо более эффективным и экономичным является щадящий метод испытаний напряжением сверхнизкой частоты 0,1 Гц, которое по величине не превышает более чем в три раза номинальное напряжение КЛ.

Испытания при низких частотах со сменой полярности позволяют выявлять дефекты в изоляции без формирования объемных зарядов в структуре полиэтиленовой изоляции, что приводит к резкому уменьшению ресурса такого кабеля, в отличие от того, как это происходит при приложении постоянного напряжения. Поэтому за рубежом кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена испытываются исключительно напряжением сверхнизкой частоты.

В связи с этим, возникла необходимость разработки установка для испытаний изоляции высоковольтных кабельных линий, изготовленных из сшитого полиэтилена. Установка для испытаний высоковольтных кабельных линий должна удовлетворять следующим требованиям:  1) установка должна состоять из одного блока, что предполагало бы готовность к безопасной ра-боте - не требовать межблочных кабелей соединения блоков и проверки надежности подсоединения, проявления «дребезга» контактов со временем; 2) вместе с высоковольтным тестированием переменным напряжением СНЧ, установка должна позволять тестировать образец постоянным напряжением, причем как положительной, так и отрицательной полярности относительно земли; 3) подаваемое тестирующее напряжение, измеряемая емкость и сопротивление должны одновременно отображаться на цифровом ЖК-дисплее, а также сохраняться в памяти; 4) в установке не должны использоваться никакие подвижные механические части или масло для генерации или изоляции высокого напряжения: этим достигается минимизация обслуживания установки и как следствие существенное увеличение срока ее службы.

С учётом вышеперечисленных требований была разработана структурная схема высоковольтной установки, приведенная на рисунке 1. 

 

 

Рисунок 1 – Структурная схема установки для испытаний высоковольтных кабельных линий

 

В состав первого канала установки входят: цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП1), генератор опорной частоты (ГОЧ1), повышающий трансформатор (ПТ1), умножитель напряжения (УН1), преобразователь напряжения (ПН1), делитель напряжения (ДН1), нормирующий усилитель (НУ1), аналого-цифровой преобразователь (АЦП1). В состав второго канала установки входят: цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП2), генератор опорной частоты (ГОЧ2), повышающий трансформатор (ПТ2), умножитель напряжения (УН2), преобразователь напряжения (ПН2), делитель напряжения (ДН2), нормирующий усилитель (НУ2), аналого-цифровой преобразователь (АЦП2).

В состав третьего канала установки входят: цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП3), генератор опорной частоты (ГОЧ3), повышающий трансформатор (ПТ3), умножитель напряжения (УН3), фильтры низких частот (ФНЧ1 и ФНЧ2), объект испытаний (ОИ), датчик тока (ДТ1), делитель напряжения (ДН3), нормирующие усилители (НУ3 и НУ4), аналого-цифровой преобразователь (АЦП3 и АЦП4).

Сигнал с каждого канала поочередно поступает на микропроцессор (МП2) и результат измерения отображается на отсчетном устройстве (ОУ). Полученные данные могут передаваться для дальнейшей обработки в персональный компьютер через интерфейс USB 2.0. При необходимости измеряемые значения могут храниться в энергонезависимой памяти (ЭП). Пульт управления (ПУ) необходим для управления работой установки. 

В установке предусмотрены три измерительных канала: первый канал – для измерения постоянного напряжения отрицательной полярности; второй канал – для измерения постоянного напряжения положительной полярности; третий канал – для измерения переменного напряжения, а также для измерения сопротивления и емкости.

Первый канал работает следующим образом. Управляющий код от микропроцессора МП1 поступает на вход ЦАП1. Выходное напряжение ЦАП1подается на генератор опорной частоты ГОЧ1, вырабатывающий переменное, чаще всего прямоугольное напряжение, или импульсное. Повышающий трансформатор ПТ1 увеличивает амплитуду выходного сигнала генератора опорной частоты до требуемой величины. Дальнейшее увеличение напряжения осуществляется с помощью умножителя напряжения. С целью преобразования переменного напряжения в постоянное используется преобразователь напряжения. Полученное постоянное напряжение отрицательной полярности поступает на делитель напряжения, затем сигнал поступает на нормирующий усилитель, который усиливает импульсы напряжения до нормированных значений входного сигнала аналого-цифрового преобразователя. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование напряжения в код.

Работа второго канала аналогична работе первого канала. Отличаются они только тем, что с преобразователя напряжения получаем постоянное напряжение уже положительной полярности.

Принцип работы третьего канала заключается в следующем. С микропроцессора МП1 на вход ЦАП3 поступает управляющий код. Выходное напряжение ЦАП3подается на генератор опорной частоты ГОЧ3, вырабатывающий переменное, чаще всего прямоугольное напряжение, или импульсное. Повышающий трансформатор ПТ3 увеличивает амплитуду выходного сигнала генератора опорной частоты до требуемой величины. Дальнейшее увеличение напряжения осуществляется с помощью умножителя напряжения. С целью уменьшения пульсаций выходного напряжения используют фильтр нижних частот. Полученное переменное напряжение поступает одновременно на делитель напряжения и на объект испытаний. Сигнал с делителя напряжения поступает на нормирующий усилитель, который усиливает импульсы напряжения до нормированных значений входного сигнала аналого-цифрового преобразователя. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование напряжения в код. Сигнал с объекта испытаний поступает на датчик тока ДТ1, затем на нормирующий усилитель, потом - на фильтр низких частот. Отфильтрованный сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование полученного сигнала в код. Значения сопротивления и емкости определяются путем вычисления в микропроцессоре МП2.

Сигнал с каждого канала поочередно поступает на микропроцессор и результат измерения отображается на отсчетном устройстве. Полученные данные могут передаваться для дальнейшей обработки в персональный компьютер через интерфейс USB 2.0. При необходимости измеряемые значения могут храниться в энергонезависимой памяти Разработанная установка для контроля изоляции высоковольтных силовых кабелей различных типов может найти применение на предприятиях, специализирующихся как на изготовлении, так и на эксплуатации силовых кабелей. 

Обсудить на форуме

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно