Испытание кабелей

Основные технические требования и методы испытания кабелей управления


Требования, предъявляемые к кабелям управления и контрольным, определяются конкретными условиями эксплуатации аппаратуры, в которой используются эти кабели.
Все эти требования можно разделить на следующие основные группы: требования к электрическим параметрам; требования по стойкости к механическим воздействиям; требования по стойкости к климатическим воздействиям; требования по стойкости к специальным видам воздействия; требования к надежности при комплексном воздействии всех климатических, механических и специальных факторов.
Требования к электрическим параметрам (электрическое сопротивление токопроводящих жил, рабочее напряжение, электрическое сопротивление изоляции) являются общими для кабелей контрольных и управления. Разница заключается в различии требований к механическим параметрам, а также требований по стойкости к климатическим, механическим и специальным видам воздействий.

 

Требование к электрическим параметрам
Электрическое сопротивление токопроводящих жил

К кабелям управления и контрольным, как и к большинству других кабельных изделии, предъявляется требование по минимальному значению электрического сопротивления токопроводящих жил.
Необходимость этого диктуется следующими соображениями: а) электрическое сопротивление токопроводящих жил кабелей управления определяет падение напряжения в цепи управления. Поскольку эти кабели предназначены для передачи сигналов малой мощности, большое падение напряжения вызовет потерю значительной части полезного сигнала и приводит к необходимости усложнения приемной аппаратуры, что во всех случаях крайне нежелательно; б) электрическое сопротивление токопроводящих жил контрольных кабелей, предназначенных, в основном, для силового питания приборного оборудования, определяет потери мощности в цепях контроля; при увеличении сопротивления эти потери растут, что не только нежелательно для питающих энергетических установок, но и приводит к увеличению тепловыделения в токопроводящих жилах кабеля, росту температуры и ухудшению условий работы элементов конструкции кабелей.
Известно, что электрическое сопротивление токопроводящей жилы зависит от материала, из которого она изготовлена, ее сечения, длины и выражается формулой, где ? — электрическое сопротивление, Ом; р — удельное электрическое сопротивление, равное 0,02826 Ом-мм2/м для алюминия и 0,01724 Ом мм2/м для меди; 5 — сечение токопроводящей жилы, мм2; /«—длина токопроводящей жилы, м.
Таким образом, минимальное значение электрического сопротивления токопроводящих жил может быть достигнуто применением материалов высокой проводимости, таких как медь и алюминий, и рационального выбора номинального сечения.
Поскольку кабели управления и контрольные «используются только на низких частотах (до 5 кГц), известные эффекты повышения электрического сопротивления токопроводящих жил переменному току по сравнению с сопротивлением постоянному току для них практически не имеют места. По этой причине электрическое сопротивление токопроводящих жил, как правило, регламентируется в виде значения электрического сопротивления токопроводящих жил постоянному току при +20 °С, приведенного к 1 км. Приведение измеренного сопротивления к указанным условиям производится по формуле, где Rnp — приведенное сопротивление, Ом/км; /?Изм — сопротивление, Ом, измеренное при /, °С на длине /, км; a — температурный коэффициент электрического сопротивления, равный 0,00403 1/°С для алюминия и 0,00393 1/°С для меди.
Электрическое сопротивление жил, скрученных в кабель, всегда больше расчетного за счет большей ее длины по сравнению с физической длиной кабеля. Это увеличение длины жил при скрутке называется укруткой и характеризуется коэффициентом укрутки к, значение которого зависит от принятого шага скрутки и лежит в пределах 1,002—1,030.
Следовательно, электрическое сопротивление любой из скрученных жил равно:
RcK=Rk.
В кабельной технике широко используются металлы высокой проводимости — медь и алюминий.
Токопроводящих жилы кабелей управления, Как правило, изготовляются из медной проволоки, контрольных кабелей —как из медной, так и из алюминиевой проволок. Электрическое сопротивление токопроводящих жил из медной проволоки регламентировано ГОСТ 1956-70, а токопроводящих жил из алюминиевой проволоки — ГОСТ 12137-66. Контроль сопротивления токопроводящих ж<ил ведется как в процессе производства кабелей, так и на строительных длинах, R — измеряемое и образцовое сопротивления; R — декадные магазины сопротивления; Л2, R1 — сопротивления штепсельных магазинов; г0 — сопротивление соединительного провода готовых кабелей. На практике, как правило сопротивление токопроводящих жил определяется косвенным методом путем контроля конструкции токопроводящей жилы, измерения диаметра проволок, из которой она скручена. В случае отклонения диаметра отдельных проволок за допустимые пределы производят измерение электрического сопротивления токопроводящей жилы по ГОСТ 7229-67. Длина измеряемой токопроводящей жилы кабеля должна быть не менее 1 м.

Другим основным электрическим параметром кабелей является рабочее напряжение.
Под рабочим напряжением понимается напряжение постоянного и переменного тока, которое длительное время может быть приложено к токопроводящим жилам кабеля при сохранении их изоляцией электрической прочности.
Требования по рабочему напряжению определяются номинальным напряжением аппаратуры, в которой кабели используются. Эти требования регламентированы соответствующими стандартами и техническими условиями. Рабочее и испытательное напряжения кабелей управления, регламентированные ГОСТ 18404-73, приведены в табл. В-4.
Рабочее напряжение определяет материал и толщину изоляции токопроводящих жил. Проверка электрической прочности изоляции токопроводящих жил проводится как в процессе производства кабелей после наложения изоляции, так и на готовых кабелях. Эти испытания преследуют цель выявить производственные дефекты изоляции, неизбежно возникающие даже при самой тщательной подготовке материалов и отлаженном процессе изолирования, а также позволяют отбраковать на начальной стадии дефектные места в изоляции. В изоляции токопроводящих жил всегда имеются инородные включения, снижающие толщину изоляции и перераспределяющие электрическое поле в месте их нахождения за счет разницы диэлектрической проницаемости материалов включения и изоляции. Невозможно также полностью исключить воздушные включения в изоляции, которые могут являться причиной ионизационных процессов в толще изоляции и последующего пробоя. Кроме того, в процессе испытаний напряжением должны быть выявлены и другие дефекты изоляции, в частности случайные механические повреждения (порезы, проколы и т. п.). Эти испытания, как правило, производятся на аппаратах сухого испытания (по ГОСТ 17397-72). Изолированная жила перематывается через аппарат, в котором напряжение прикладывается по внешней поверхности изоляции. Принципиальная схема аппарата приведена на рисунке.
Испытываемая изолированная жила 1 перематывается с отдающего на приемное устройство — тару машины общей скрутки, и проходит при этом через контактный электрод, находящийся под высоким напряжением переменного тока промышленной частоты. Контактный электрод обычно выполняется в виде металлической трубки, внутри которой размещена группа стальных шариков, укрепленных по винтовой линии. При проходе через контактный электрод в дефектных местах изоляции происходит пробой «(прогар изоляции). Под действием тока, возникающего в месте пробоя, срабатывает реле, которое размыкает цепь первичной обмотки высоковольтного трансформатора, останавливает привод перемоточного устройства и включает световой или звуковой сигнал.
В соответствии с принятыми нормами скорость прохождения изолированной жилы через аппарат и размеры контактного электрода высокого напряжения должны быть такими, чтобы каждая точка поверхности изоляции подвергалась воздействию испытательного напряжения не менее 0,06 с, чему обычно соответствует скорость перемотки через аппарат 170 — 200 м/мин.
Проверку электрической прочности изоляции жил готовых кабелей проводят путем кратковременного, в течение 1 мин, испытания напряжением переменного тока промышленной частоты, значительно превышающим рабочее напряжение.
Испытательное напряжение в вольтах определяется по эмпирической формуле Испытаниям подвергаются все физические длины кабелей. Испытания проводят по ГОСТ 2990-72. Поскольку кабели содержат большое количество изолированных жил, то проверка напряжением отдельно каждой жилы делает испытание чрезвычайно трудоемким. С целью снижения трудоемкости при испытаниях используются специальные схемы группового соединения изолированных жил, приведенные в таблице.

Яндекс.Метрика