ispitivanje gresaka kod kablova

7/26/2019 Ispitivanje gresaka kod kablova

1/24

ELEKTROTEHNIKI FAKULTET U PODGORICIStudije: specijalisti!e a!ade"s!eStudijs!i p#$%#a": E&e#%eti!a i aut$"ati!aS"je#: Ele!t#$e&e#%ets!i siste"i

S E ' I N A R S K I R A Di( p#ed"eta

ELEKTROENERGETSKI KA)LO*I

NA+I* TE'E SE'INARSKOG RADA:ISPITI*AN,E GRE-AKA ELEKTROENERGETSKIHKA)LO*A

P#$.es$#: Stude&ti:P#$./d# ,ad#a&!a Rad$0i1 2$#3ije Ost$ji1

Lu!a P#$da&$0i1444444444444444444444

U P$d%$#ici: 56/56/7586/% / Ocje&a 9p$e&i Pisa&i di$:444444444

Us"e&i di$:44444444UKUPNO


2/24

U*OD

Kablovski vodovi se koriste tamo gde je neizvodljiv prenos nadzemnim vodovima, a to slucajeviurbane sredine, ostrva ili povezivanje zemalja preko mora. Kablovski vodovi se koriste umestonadzemnih vodova i sabirnica svuda gjde je deficitaran prostor:- u elektrodistributivnoj mrei- u industrijskim i razvodnim postrojenjima- u transformatorskim stanicama i elektranama

Sa razvojem privrede, a sa njom i elektroprivrede, razvile su se i elektrine mree kojeslue za prenos elektrine energije od elektrana, preko transformatorskih stanica, sve do

potrosaa. ve mree se sastoje iz elektroenergetskih vodova i kablova.!ije kabl je arapskog porijekla. "od kablom podrazumijevamo provodnike od dobro

provodnog materijala #bakar, aluminijum$, koji su elektrino izolovani i smje%teni u zajednikispolja%nji omota, koji slui za za%titu kabla od spolja%njih uticaja#vlage, mehanikih o%te&enja,korozije$. !anije je postojala jasna razlika izme'u kablova i izolovanih provodnika, jer su sesamo kablovi koristili za podzemno polaganje. ni su imali za%titni sloj od prodora vlage (olovni omota, mehaniku za%titu i antikorozivnu za%titu. Kablovi novih konstrukcija na osnovisintetikih materijala nemaju ve&inu za%titnih slojeva koje su posjedovali klasini kablovi, ak sei ne moe povu&i jasna granica izme'u kablova i izolovanih vodova.

Kabl kao element elektroenergetskog sistema treba da je saglasan ostalim elementima, %tose tie naponskog nivoa i trajnog optere&enja.n slui i kao povezni element izme'u elektrana,razvodnih postrojenja i nadzemnih vodova. )i%i naponi su se uvijek primjenjivali na nadzemnevodove, pa tek onda na kablovske. *zrok tome je bila sloenija tehnologija izrade odgovaraju&eg

kabla.+a bi snabdijevanje elektrinom energijom preko kablova i vodova bilo sigurno,

potrebno je da elementi elektrine mree budu ispravni i pravilno instalirani.Stoga su se razvile imnoge metode za ispitivanje i utvr'ivanje eventualnih kvarova.Svako ispitivanje kablova,ukoliko se pozitivno zavr%i, ne smije o%tetiti kablove. akon %to je ispitan, kabl se polae uzemlju, a onda se izvr%avaju dodatna ispitivanja ( ispitivanja nakon polaganja. im ispitivanjima

provjerava se da li je do%lo do o%te&enja na kablu prilikom transporta i polaganja.


3/24

. "+/012 K231)2

7/8 Ka;l$0i &is!$% &ap$&a 5/za%titu od indirektnog dodira.* 85 k) distributivnoj mrei koriste se kablovi naznacenog napona 985 k):

- tip "5 8;-2S- tip 7?0


4/24

Slika : roilni kabl 985k) sa papirnom izolacijom "5 8;-2S:

K$&st#u!cija t#$@il&$% !a;la


5/24

U 75 !* dist#i;uti0&$j "#e@i !$#iste se !a;l$0i &a(&ace&$% &ap$&a 87=75 !*:- tip "?5 8;-2- tip 7?0 polietilen i etilenpropilen. Spolja%njipla%t je uglavnom od polietilena, a koristi se i ")6.=a sprecavanje prodora vlage koriste se bubrece trake i 2l trake presvucene kopolimerom etilena iakrilne kiseline


6/24

?/POLAGAN,E ENERGETSKIH KA)LO*A U ODNOSU NA DRUGE INSTALACI,E IO),EKTE

rasa kablovskog voda se cesto pribliava ili ukr%ta sa trasama drugih podzemnih instalacija ikablova. "otrebno je po%tovati propisane razmake i sigurnosne mere da bi se eliminisali medjusobni

uticaji.

?/8 P$la%a&je i u!#ta&je e&e#%ets!i !a;l$0a sa t$pl$0$di"a:

oplovod zagreva zemlji%te koje okruuje kabl, %to dovodi do slabijeg odvodjenja toplote sa kabla itoplotnog preopterecenja."ri ukr%tanju kabl se polae iznad toplovoda #samo u izuzetnimslucajevima ispod$ i postavlja se toplotna izolacija izmedju kabla i toplovoda. Kabl se ne smepolagati paralelno iznad ili ispod toplovoda. "rimenjuju se i dodatne mere sa ciljem da temperaturniuticaj toplovoda ne bude veci od 55D6.

?/7 P$la%a&je i u!#ta&je !a;l$0a sa ce0i"a 0$d$0$da i !a&ali(acije:

Eedjusobni poloaj kabla i cevi se odredjuje tako da mogu da se vr%e popravke na instalacijama."ri ukr%tanju kabl se polae iznad ili ispod cevi na rastojanju od najmanje 5.< m za ;A k) kabl,odnosno od najmanje 5.; m za kablove nieg naponskog nivoa. Kabl se ne sme voditi paralelnoiznad ili ispod cevi. ?orizontalni razmak kabla od vodovodne cevi pri paralelnomvodjenju mora da iznosi najamnje 5.A m za ;A k) kabl, odnosno od najmanje 5.< m za kablovenieg naponskog nivoa.

?/? P$la%a&je e&e#%ets!i !a;l$0a p#e!$ "$st$0a

"ri projektovanju prelaza kablova preko mostova treba imati u vidu: konstrukciju i nosivost mosta unutra%nji raspoloivi prostor mosta i uskladjenost sa ostalim komunalnim instalacijama izloenost razlicitim mehanickim, svetlosnim, hemijskim > toplotnim uticajima #uticaj

zaprljanja vazduha, smoga, recne sredine$

?/ 'edjus$;&$ p#i;li@a0a&je i u!#ta&je e&e#%ets!i !a;l$0a

Eedjusobno rastojanje energetskih kablova pri polaganju u istom rovu odredjuje se na osnovustrujnog opterecenja i ne sme biti manje od 5.5B m pri paralelnom vodjenju, odnosno 5.m pri ukr%tanju.


7/24

/ ODRED,I*AN,E 'ESTA K*ARO*A NA KA)LO*SKI' *ODO*I'A

*nutra%nja o%tecenja: fabricke gre%ke, lo% tehnolo%ki process pri izradi elemenatakabla,neodgovarajuca konstrukcija, starenje izolacije, nepravilna eksploatacija. Spolja%nja o%tecenja:mehanicka o%tecenja kablova pri polaganju, zatrpavanju rovova, usled naknadnih gradjevinskih

radova na trasi, klizi%ta, elektrohemijski uticaji, lutajuce struje. Fre%ke nastale u eksploataciji:mehanicka naprezanja kabla, delovanje atmosferskih i sklopnih prenapona, starenje izolacije,delovanje hemikalija, vlage i drugih instalacija.

*#ste %#ea!a u !a;l$0i"a jednopolni kratak spoj vi%efazni kratak spoj o%tecenje ili prekid provodnika o%tecenje ili prekid metalnog omotaca kabla curenje ulja ili gasa iz kablova

/8 Klasic&e "et$de (a $de#edji0a&je "esta !0a#$0a Eetode zasnovane na mernim mostovima i padu napona )itstonov i Earejev merni most

Slika A: Ejerni mostovi


8/24

/7 Sa0#e"e&e "et$de (a $de#edji0a&je "esta !0a#$0a

=asnivaju se na principu refleksije elektricnih impulsa od nehomogenih mesta na kablu #mesta gdekabl menja svoju karakteristicnu impedansu$.dredjivanje mesta kvara se ostvaruje na osnovuvremena potrebnog da impuls predje put od pocetka kabla do mestakvara i natrag. "rostiranjeimpulsa po kablovskom vodu se proucava na osnovu %eme voda sa raspodeljenim parametrima #1,

!, 6 i F su induktivnost, otpornost, kapacitivnost i provodnost voda po jedinici duine voda$

Slika 9: Savremena metoda za odre'ivanje mjesta kvara)Kvar na kablovskom vodu predstavlja tacku nehomogeniteta #mesto gde se menja krakteristicnaimpedansa voda =c $ i u toj tacki dolazi do refleksije i prelamanja implsa. * slucaju kada je kvarprekid onda je reflektovani impuls istog polariteta kao impuls koji je krenuo sa pocetka kabla.* slucaju kada je kvar kratak spoj onda je reflektovani impuls suprotnog polariteta, kao na slici:

Slika 7:Reflektovani impuls suprotnog polariteta


9/24

/? 'et$da #e.le!sije i"pulse

!astojanje od pocetka kablovskog voda do mesta kvara 1Godredjuje na osnovu vremena tpotrebnog da ubaceni impuls G dodje do mesta kvara, odbije se i vrati na pocetak kabla:

1GHv4tGv ( brzina prostiranja impulsa po kablovskom vodu #B5 do @5 mIs$

=a slucaj nehomogenosti na kraju kabla metodom refleksije impulsa se moe odrediti duina kabla#kao na slici gde je kabl otvoren na kraju$:time domain reflectometar

Slika : Kabl otvoren na kra!u


10/24

Slucaje0i #e.le!sija #a(&i tip$0a #e.le!sija &a !a;l$0i"a>#e%ist#$0a&i &a #ada#u ili e$"et#u 9TDR ti"e d$"ai& #e.lecti$&

Sli!a :Ra(&i tip$0i #e.le!sija

-spojnica

rava

"romjena tipakabla

rekid

seri ska smetn a

ispravan kabal

aralelna smetn a

krakti s o


11/24

/ 'et$da p#e&ap$&s!$% talasa

Eetoda se zasniva na teoriji prostiranja talasa du voda kao u slucaju refleksije impulsa, pri cemu seumesto niskonaponskih impulsa koristi prenaponski talas proizveden udarnim naponskimgeneratorom:

Slika "0: #$arni naponski generator

"renaponski talas se na mestu kvara izaziva proboj i elektricni luk, reflektuje od mesta kvara i vracana pocetak kabla ali se reflektuje i od pocetka kabla tako da se dobija oscilovanje prenaponskogtalasa:

Slika "": %s&ilovan!e prenponskog talsa

Eetod prenaponskog talasa

"rvi period >vrijeme potrebno

za stvarenjesv etlosno luka


12/24

/6 'et$da s0etl$s&$% lu!a

Eetoda svetlosnog luka je modifikovana metoda prenaponskog talasa: dodato je kolo za formiranjei oblikovanje impulsa mp i filter !J0 koji ne propu%ta talas od udarnog genaratora ka radaru.

Slika "': #$arni generator i ra$ar

* prvoj fazi u kabl se %alju impulsi iz radara i snima se referentna kriva #kvar se ne uocava$, udrugoj fazi se ukljucuje udarni generator koji izaziva preskok i svetlosni luk na mestu kvara#propaljivanje gre%ke na kablu ( smanjenje otpora na mestu kvara$

Slika 8;: "ropaljivanje gre%ke na kablu ( smanjenje otpora na mjestu kvara

!adar

*darni enerator

!efleksijapoetnog impulsa

!eferetnakriva


13/24

/< 'et$da $scilacijaEetoda oscilacija se zasniva na istom principu kao metoda udarnog napona, razlika je %to se impulsproizvodi tako %to se jednosmernim naponom vr%i punjenje kapaciteta kabla

Slika "4:(e$nosm!erno pun!en!e kabla

4 !astojanje do mesta kvara na kablu se odredjuje na osnovu periode osilacija koje se snimaju napocetku kabla

Slika 8A: scilacije kabla

/ PRAKTICNA PRI'ENA 'ETAODA +A LOKACI,U K*ARO*A NA

KA)LO*SKI'*ODO*I'A U REALNI' USLO*I'A EKSPLOATACI,E>spitivanje i odredjivanje mesta kvara na kablu obuhvata:

ispitivanje #merenje otpora izolacije i naponsko ispitivanje$ propaljivanje #smanjenje otpora na mestu kvara$ predlokacija kvara #priblino lociranje mesta kvara$ odredjivanje trase kabla #na osnovu dokumentacije ili ispitivanjem$ odredjivanje tacnog mesta kvara

Eetoda oscijalcija


14/24

Slika "): *!erno-ispitna oprema

Nap$&s!$ ispiti0a&je 9*e#J L$ F#eue&cJmetod pri cemu se koristi impuls kvadratnog oblika,ali sa kosinusnom promenom polariteta

Slika "7: Naponsko ispitivan!e

"rebacivanje une ativan olariet

"unjenje pozitivnimpolaritetom

"rebacivanjem upozitivan polaritet

"raznjenje ispitne

Kondenzatorza odrsku

!otacioniis ravl ac

>nduktor>spitnaedinica

>spitivani

kabal

"un en e ne ativnim


15/24

6/ OSTALA ISPITI*AN,A PROPISANA STANDARDI'A

6/8/ 'ea&i!a ispiti0a&ja

* mehanika ispitivanja ubrajamo slede&a ispitivanja:-ispitivanje gusto&e i habanja,-ispitivanje zatezne vrsto&e i izduenja i-ispitivanje savitljivosti.

"rema /*S .6.5A58@99 gusto&a se ispituje tako da se ispitivani materijal ubacuje u otopinu

#rastvor$ standardnog sastava, koja se nalazi na temperaturi #5 $D6. >spitivanje je

zadovoljavaju&e ako ispitivani materijal ne potone na dno cilindra u kome se vr%i ispitivanje. >stistandard propisuje ispitivanje habanja. o ispitivanje vr%i se habalicom po operu prema /*SF.S.;58 i jednim od naina koji su propisani standardom. "ostupak za ispitivanje zatezne vrsto&e iizduenja odre'en je sa /*S .6.5A88@99. Kablovi sa izolacijom i pla%tem od termoplastinih

masa za napone do 85k) prema /*S .6A.58@9< moraju prilikom ispitivanja zatezne vrsto&e iizduenja pokazati rezultate prema tabeli A.8.

+abela,", ate.na /vrstoa i i.$u1en!e2 prema (#S N,,''05"6)4

"rije starenja "oslije starenja BGzduenje izolacije ipla%ta

#L$ 8C5 8


16/24

smije biti ve&ih o%te&enja. )e&a o%te&enja na izolaciji ne mogu u tom sluaju biti uzrok da se kabalproglasi neispravnim, nego mogu biti samo op%ta indikacija o kvalitetu kabla.*re'aji i postupci za mjerenje nepropusnosti pla%teva i ljepivosti uzoraka materijala za konstrukcijukabla propisani su u /*S .6.5A;[email protected] ispitivanje provodi se ukoliko ga ugovore kupac iisporuilac kabla.>sto ispitivanje esto se provodi u razvojne svrhe.

6/7/ Te#"i!a ispiti0a&ja*obiajena su slede&a termika ispitivanja kabla:

-termoplastinost-zapaljivost-skupljanje i-elastinost na niskim temperaturama.

va ispitivanja nazivamo termikim zbog toga %to se njima ispituju pojedine osobine kablauzimaju&i kao bitan faktor promjene toplotnih uslova.

* standardu /*S .6.5AA8@99 propisan je ure'aj i postupak za ispitivanje termoplastinosti.>spitivanje se vr%i ure'ajem na kojem se mijenjaju tegovi u zavisnosti od debljine sloja kome se

ispituje termoplastinost. +ubina prodiranja metalnog trna u sloj u odnosu na ukupnu debljinu slojaizraava se u procentima. "rema /*S .6A.58@9


17/24

6/?/ Ostala ispiti0a&ja !a;l$0a

"rema na%im standardima propisani su ure'aji i postupci za slede&a ispitivanja kabla:-sadraj poliizobutilena i a'i #/*S .6.5B58@99$-kvalitet pocinavanja #/*S .6.5B8@9B$-upijanje vode #/*S .6.5B;8@99$

-postojanost prema ulju #/*S .6.5B


18/24

"riznata pravila za visokonaponska ispitivanja u fabrikim laboratorijama se ne mogu lakoprimijeniti na terensko testiranje. snovni nedostatak je primjenljivost visokonaponskih sistema zatestiranje na terenu.

sim toga, visokonaponski test na terenu se izvodi na opremi koja je prethodno modelovana ipodvrgnuta rutinskim testovima u samoj fabrici. reba samo da se pokae da nema kritinih kvarovanastalih u toku prevoza i montae na terenu.

ajznaajnije naprezanje 71"0 kabla pri upotrebi je naprezanje pri naizmjeninom radnomnaponu. Kao posljedica toga, najpoeljniji napon testiranja bi trebao biti naizmjenini naponnapojne frekvencije, standardizovan za laboratorijsko ispitivanje u rasponu od


19/24

Slika ),", Kola .a generisan!e ispitnog nai.m!eni/nog napona 8po!e$nostavl!ena9: "-ispitivaniob!ekat2 '-$!elitel! napona2 3-ispitni transformator2 4-kompen.u!ua reaktansa2 -regula&ioni

transformator2 )-preki$a/2 7-upravl!a/ka i m!erna !e$ini&a2 -po$esiva reaktansa2 6-pobu$ni

transformator2 "0-fiksirana reaktansa


20/24


21/24

!ezultati ispitivanja su pokazali da je u suvom stanju na mjestu simuliranja gre%ke, uzorak kablaizdrao ispitni napon vi%i od C k), pri emu je bio prethodno probu%en i razdvojni sloj.2ko ovaj razdvojni sloj nije bio probu%en, %to je u praksi est sluaj, do elektrinog proboja nauzorku je dolazilo pri jednosmjernom naponu vi%em od A5 k).Ee'utim, ako postoji prisustvo vode u otvoru omotaa kabla, onda elektrini proboj sigurno nastajepri jednosmjernom naponu od A k). * sluaju da razdvojni sloj nije o%te&en, bi&e potreban ne%to

malo vi%i probojni napon.Eoe se zakljuiti da pri suvom reimu (bez vode, bez obzira na konstrukciju kabla, nema %anse dado'e do elektrinog proboja pri naponu od A k). va istraivanja pokazuju da ispitivanja omotaakabla povi%enim jednosmjernim naponom ne moraju da otkriju o%te&ena mjesta na njemu ako seobavljaju u suvom periodu, kad nema ki%e a tlo je suvo.eke inostrane firme ba% zbog ovog razloga, slijeganje rova, eventualnih o%te&enja omotaa kablapri naknadnim gra'evinskim radovima i slino, predlau ispitivanje omotaa jednom godi%nje."reporuka >06 @ #8@C$ predvi'a za ispitivanje spolja%njeg omotaa jednosmjerni napon < k) pomm debljine omotaa, a ne ve&i od 85 k) u trajanju od 8 minut.

/ +AKL,UAK

>spitivanje kablova je izuzetno znaajan proces, prije svega zbog toga %to bi se moglo desiti da nekikablovi koji nijesu ispravni budu upotrijebljeni. o bi moglo da dovede do ozbiljnih problema, jer biupotreba takvog kabla mogla da dovede do o%te&enja objekata ili ure'aja gdje bi on bio primijenjen,ili do opasnosti po osoblje tih objekata. snovni parametri jednog energetskog kabla su:-nazivni napon,

-strujna opteretivost,-aktivna i reaktivna otpornost i-mehanike karakteristike materijala od kojeg je kabal izra'en.Saglasno navedenim parametrima elektroenergetskih kablova, vr%e se odgovaraju&e vrste ispitivanja.Kada se govori o ispitivanju nazivnog napona, karakteristina su razliita ispitivanja izolacije, kao%to su povr%inski otpor izolacije, te dielektrina vrsto&a. azivna struja je mjerodavna za ispitivanjetermikih karakteristika izolacije kabla i provodnog materijala.Ejerenja otpora i kapaciteta kaoosnovnih parametara kabla ubrajaju se u elektrina ispitivanja.>spitivanja mehanikih karakteristika,kao i ispitivanja starenja kablova, pored navedenih, tako'e su neophodna.Sa razvojem privrede, a ielektroprivrede, razvile su se i elektrine mree vodova, kojima je elektrina energija preno%ena odelektrana i transformatorskih stanica, do potro%aa. >d op%teg interesa je bilo da mrea vodova bude

u ispravnom stanju, pa su se stoga razvile brojne metode za utvr'ivanje mjesta kvara.Svako ispitivanje kablova, ukoliko se pozitivno zavr%i, ne smije o%tetiti kablove. akon %to jeispitan, kabl se polae u zemlju, a onda se izvr%avaju dodatna ispitivanja ( ispitivanja nakonpolaganja. im ispitivanjima provjerava se, zapravo, ponovo isto %to je ve& jednom provjereno ufabric, ali u mnogo manjem obimu.6ilj toga provjeravanja je da se, prije pu%tanja kablova u pogon, provjeri da li je do%lo do o%te&enjaprilikom transporta i polaganja, kao id a li su spojevi i zavr%eci kablova izvedeni dovoljnokvalitetno. * sluaju kvara na kablu, gre%ke se moraju brzo otkloniti. * tom cilju najvanije je brzo itano odre'ivanje vrste i mjesta kvara.


22/24

Kako bi se omogu&ili optimalni uslovi za eksploataciju energetskih kablova, neophodno je obavitisva ispitivanja koja su predvi'ena standardima prije i nakon polaganja kablova.

M/+ADATAK

>zolacija jednoilnog kabla poluprenika provodnika r8,sastoji se iz dva sloja relativnih dielektricnihKonstanti e8 > e .drediti debljinu prvog izolacionog sloja uz uslov da maksimalna jainaelektrinog polja bude ista u oba izolaciona sloja

. 8r r $ =

, $( debljina izolacije

"rimjenom Fausove teoreme na cilindrinu povr%inu iji je poluprecnik r"=r=r', dobijamo:


23/24

.

.

.

s

> $s ? @ l

> A

> rl @ l

A rl @ l

@A

r

= =

=

=

=

=

0lektrino polje prvog sloja &e biti maksimalno za najmanji poluprenik r,tj. za rBr":

Emax1= q

2 1 r 1

0lektrino polje prvog sloja &e biti maksimalno za najmanji poluprenik r,tj. za rBr':

Emax2=q

2 2 r 2

Emax1= q

2 2 r 2=Emax2=

q

2 2 r 2

2 r2= 1r1


24/24

r 2=r 1 1

2

+ebljina prve izolacije je dHr-r8

d=r 2r1=r 1(1

21)

ispitivanje gresaka kod kablova

Documents