ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЕЙ И ПРОВОДОВ
Методические указания к выполнению лабораторной работы
по курсам «Материаловедение.ТКМ» и «Материаловедение»
для студентов дневной, заочной и очно-заочной форм обучения
специальностей ЭТУС-180500 и ЭПП - 10.04.00.
Электронное издание локального распространения
Одобрено
редакционно-издательским
советом Саратовского
государственного
технического университета
Саратов – 2006
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
Составители: доц. Калганова Светлана Геннадьевна
доц. Колесников Евгений Владимирович
Рецензент доц. Кожевников В.Ю.
410054, Саратов, ул. Политехническая, 77
Научно-техническая библиотека СГТУ
Тел. 52-63-81, 52-56-01
htpp: // lib.sstu.ru
Регистрационный номер……
© Саратовский государственный
технический университет, 2006
Цель работы: ознакомиться с методами испытания высоким напряжением изоляции силовых кабелей и проводов.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Каждый диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства изоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушение его электрической прочности, которая определяется величиной пробивного напряжения, отнесенного к толщине диэлектрика в точке пробоя:
, кВ/мм
где 
толщина диэлектрика, см или мм; 
пробивное напряжение, кВ.
Провода, кабели
Обмоточные провода предназначены для изготовления обмоток электрических машин, трансформаторов, реле, контакторов и других электротехнических устройств. Жилы обмоточных проводов изготовляются из меди, алюминия круглого или прямоугольного сечения, а также из сплавов с повышенным сопротивлением - нихрома, константана, манганина.
Классификацию обмоточных проводов связывают с классами нагревостойкости изоляции или температурным индексом (ТИ), т.е. температурой в 0С, при которой изоляция проводов сохраняет свои свойства в течение базового ресурса времени - 20000 часов, а также с типом изоляции. В соответствии с этим различают:
-обмоточные провода с эмалевой изоляцией;
-обмоточные провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изоляцией;
-обмоточные провода с пластмассовой изоляцией;
-обмоточные провода с изоляцией из бумаги.
Установочные и силовые провода предназначены для распределения электроэнергии в силовых и осветительных установках при неподвижной прокладке их на открытом воздухе, внутри помещений, в трубах, под штукатуркой, а также в качестве гибких выводных концов для электрических машин.
Установочные и силовые провода выпускаются с резиновой и пластмассовой изоляцией на напряжения 380, 660, 3000 В, 50 Гц. Монтаж проводов допускается при температуре не ниже 15 °С.
Провода с пластмассовой изоляцией допускают длительный нагрев жил до 70 °С, с резиновой изоляцией - до 65 °С, с теплостойкой резиной - до 85 °С, с кремнийорганической резиновой изоляцией - до 180 °С.
Соединительные шнуры используются для присоединения к сети напряжением до 660 В бытовых приборов и электрических машин, телевизоров, радиоаппаратуры. Шнуры изготавливают с резиновой изоляцией, изоляцией из поливинилхлоридной пластмассы (ПВХП), кремнийорганической резины.
Монтажными называют провода и кабели, предназначенные для внутриприборного и межприборного фиксированного монтажа приборов и аппаратов, соединения электрической и электронной аппаратуры и приборов, монтажа АТС и коммутационных аппаратов.
Монтажные провода и кабели имеют, как правило, медные жилы. В качестве изоляции применяется поливинилхлоридный пластикат (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), облученный полиэтилен (ОПЭ), политетрафторэтилен (ПТЭФ), фторопласт Ф-4, резина и волокнистая изоляция. К монтажным относятся также плоские (ленточные), термопарные и термоэлектродные провода. Рабочие напряжения от 24 до 1000 В, частоты от 50 Гц до 10 кГц, диапазон рабочих температур от -60 до +900 °С.
Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии при напряжении промышленной частоты и постоянном напряжении и являются наиболее ответственными изделиями кабельной отрасли.
Электрические испытания высоким напряжением
Кабелей и проводов
Испытательное напряжение изолированных жил и готовых кабелей или проводов с резиновой и пластмассовой изоляцией для силовых и осветительных установок и контрольных цепей на переменное напряжение до 6 кВ частотой до 1000 Гц или на постоянное напряжение до 6 кВ нормированы ГОСТ 23286-78. Они подразделяются на категории: ЭИ-1 (испытание изолированных жил оболочек и шлангов переменным напряжением без погружения в воду, и после выдержки в ней), ЭИ-2 (испытание изолированных жил оболочек и шлангов переменным напряжением на проход на аппарате сухого испытания).
При испытании по категории ЭИ-1 время нахождения в воде изолированных жил и готовых кабелей или проводов с резиновой изоляцией установлено не менее 6 часов, а с ПВХ или ПЭ изоляцией – не менее 3 часов. Продолжительность испытания переменным напряжением частотой 50 Гц кабелей, проводов или отдельных жил по категории ЭИ-1 – не менее 5 минут, а продолжительность нахождения изоляции под полным испытательным напряжением при проведении испытания по категории ЭИ-2 не менее 0,06 секунд.
Значение испытательного напряжения при испытаниях по категории ЭИ-1 нормировано в зависимости от номинального напряжения кабелей и проводов (табл.1). Напряжение при испытании на аппарате сухого испытания (АСИ) по категории ЭИ-2 установлено в зависимости от толщины и вида изоляции (табл.2).
Таблица 1
Испытательное напряжение по категории ЭИ-1
| Напряжение, В | Испытательное переменное напряжение при частоте 50 Гц, В | |
| переменное до значения | постоянное | |
| 660 или 690 | ||
Таблица 2
Пиковое значение испытательного напряжения, кВ,
по категории ЭИ-2 на АСИ
| Толщина изоляции, мм | Для изоляции | |
| резиновый | ПВХ; ПЭ | |
| 0,4 | - | |
| 0,5 | - | |
| 0,6 – 1,0 | 6 – 10 | 12 – 18 |
| 1,1 – 1,5 | 11 – 15 | 19 – 23 |
| 1,6 – 2,0 | 16 – 20 | 24 – 28 |
| 2,1 – 2,5 | 21 – 25 | 29 – 33 |
| 2,6 – 3,0 | 26 – 30 | 34 – 38 |
| 3,1 – 3,5 | 31 – 35 | 39 – 40 |
| 3,6 – 4 | 36 – 40 |
Нормы испытательного напряжения кабелей с экранированными металлической оплеткой жилами, указанные в таблице №1, уменьшают на 25%, если число экранированных жил составляет 50% и более от общего их количества. Нормы и условия испытаний напряжением кабелей или проводов с другими видами изоляции устанавливаются соответствующими стандартами и техническими условиями.
Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 2990-78.
При испытании напряжением кабелей или проводов источник переменного напряжения испытательной установки должен обеспечивать синусоидальную форму кривой напряжения частотой 50 Гц, а источник постоянного напряжения должен иметь пульсацию не более ± 5%.
Регулируемый источник переменного напряжения должен обеспечивать проведение испытания с плавным или ступенчатым изменением напряжения.
Род и значение напряжения, а также время нахождения испытываемого кабеля (провода) под напряжением указывают в стандартах и технических условиях на кабели и провода. Температура воды в испытательном баке должна быть 20 ± 10º С, если в стандартах и технических условиях не указаны другие значения. Удельное объемное сопротивление воды не должно превышать 
Ом·м.
Схемы испытания кабелей или проводов приведены в табл. 4 – 6. При испытании на металлическом цилиндре образец провода намотан с натяжением не менее 20 Н плотно прилегающий витками в один ряд.
При испытании напряжением значение первоначально приложенного напряжения не превышает 40% испытательного. Повышение напряжения до испытательного производят плавно при любой скорости, а при ступенчатом подъеме напряжение каждой ступени составляет не более 5% испытательного. Испытание по категории ЭИ-2 проводят на звукочастотном или другом АСИ. Источник напряжения обеспечивает испытательное переменное напряжение частотой от 50 до 
Гц.
Отклонение от установленного испытательного напряжения не превышает 5% в течение всего времени испытания.
Рабочая длина электрода вычисляется по формуле: 
,
где 
линейная скорость прохождения провода (жилы) через электрод, м/с; 0,06 – минимальное время приложения испытательного напряжения изоляции, с.
Блок сигнализации пробоев обеспечивает длительность сигнализации не менее 5 с и отключение механизма, приводящего в движение приемник аппарата.
АСИ и испытываемый провод должны надежно заземляться. Электрод должен иметь защитное ограждение. Кабель или провод считают выдержавшим испытание напряжением, если не произошло пробоев изоляции. При пробое на разделенном конце кабеля или в концевой муфте (заделке) испытываемый кабель разделывают вновь и испытывают повторно.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА