Grundläggande elektriska egenskaper hos ledningar och kablar

De huvudsakliga elektriska egenskaperna hos ledningar och kablar inkluderar egenskaper som mäts vid konstant spänning, nämligen:

• ohmskt motstånd hos strömförande ledningar,

• isoleringsresistans,

• kapacitet.

Ohmiskt motstånd

Det ohmska motståndet hos de ledande ledarna av ledningar och kablar uttrycks i ohm och hänvisar vanligtvis till en längdenhet (m eller km) av en ledning eller kabel. Ohmiskt motstånd, som refererar till en enhet av längd och tvärsnitt, kallas resistans och uttrycks i ohm·cm.

I de tekniska förhållandena för ledningar och kablar uttrycks motståndet i ohm, med hänvisning till en enhetslängd på 1 m och ett tvärsnitt av en tråd på 1 mm2.

Motståndet hos kopparledare av ledningar och kablar beräknas baserat på värdet av kopparresistansen i produkterna. För ohärdad tråd (klass MT) med en diameter på upp till 0,99 mm — 0,0182, med en diameter över 1 mm — 0,018 — 0,0179, för uppvärmd tråd (klass MM) av alla diametrar — 0,01754 ohm mm2/m.

Det specifika ohmska motståndet för aluminiumtråden får inte överstiga 0,0295 ohm·mm2/m vid 20 °C av alla märken och diametrar.

Isoleringsresistans

Isolationsmotstånd är en av de vanligaste egenskaperna hos ledningar och kablar. I den tidiga perioden av kabelteknikutveckling Isolationsmotstånd anses vara en avgörande egenskap när det gäller brotthållfasthet och tillförlitlighet hos kabelprodukter.

På den tiden ansågs isoleringsmaterial vara en mycket dålig ledare, och uppenbarligen ur denna synvinkel trodde man att ju större resistans isoleringen har, desto mer skiljer sig materialet från ledaren, desto bättre kommer det att isolera en ledare. .

Standarder för isolationsresistans hos ledningar och kablar är fortfarande grundläggande i ett antal fall, till exempel för ledningar kopplade till mätinstrument eller kretsar med låg läckström. Uppenbarligen är det i detta fall nödvändigt att kräva ett högt isolationsmotstånd på samma sätt som för alla ledningar och kommunikationskablar etc.

För kraftkablar som överför en relativt stor mängd elektrisk energi är läckage som energiförlust praktiskt taget irrelevant om det inte minskar kabelns elektriska styrka och tillförlitlighet, därför är isolationsresistansen för elkablar med impregnerad pappersisolering inte lika viktig som för kraftkablar. andra typer av kablar och ledningar som överför en relativt liten mängd elektrisk energi.

Baserat på dessa överväganden, för kraftkablar med impregnerad pappersisolering, anges vanligtvis endast den nedre gränsen för isolationsresistansen för en längd av 1 km, till exempel inte mindre än 50 megaohm för kablar för spänningar på 1 och 3 kV och inte mer än mindre än 100 megaohm för 6–35 kV kablar vid 20 °C.

Isolationsmotstånd är inte ett konstant värde - det beror starkt inte bara på kvaliteten på materialen och den tekniska processens perfektion, utan också på temperaturen och varaktigheten av spänningstillämpningen under testet.

För att uppnå större säkerhet vid mätning av isolationsresistansen bör särskild uppmärksamhet ägnas åt temperaturen på det uppmätta objektet och spänningens varaktighet (elektrifiering).

I inhomogena dielektrika, särskilt i närvaro av fukt i dem, uppträder en restladdning under inverkan av en konstant spänning som appliceras på dem.

För att undvika att felaktiga resultat erhålls är det nödvändigt att utföra en lång urladdning av kabeln före mätningar genom att ansluta kabelkärnorna till jord och till blymanteln.

För att få resultaten av mätningarna till en konstant temperatur, till exempel 20 ° C, omräknas de erhållna värdena enligt formlerna, vars koefficienter bestäms i förväg beroende på materialet i isoleringsskiktet och konstruktion av kabeln.

Beroendet av isolationsresistansen på varaktigheten av spänningstillämpningen bestäms av förändringen av strömmen som passerar genom isoleringsskiktet med en konstant spänning som appliceras på dielektrikumet. När varaktigheten av spänningstillämpningen (elektrifiering) ökar, minskar strömmen.

Den största rollen spelas av isolationsmotståndet i kommunikationskablar, eftersom det bestämmer kvaliteten på signalöverföringen på kabeln och är en av huvudegenskaperna. För baskablar av denna typ är isolationsresistansen från 1000 till 5000 MΩ och minskar till 100 MΩ.

Kapacitet

Kapacitans är också en av de viktigaste egenskaperna hos kablar och ledningar, särskilt de som används för kommunikation och signalering.

Värdet på kapacitansen bestäms av kvaliteten på materialet i isoleringsskiktet och kabelns geometriska dimensioner. I kommunikationskablar, där lägre kapacitansvärden eftersträvas, bestäms kabelkapacitansen även av volymen luft i kabeln (luftpappersisolering).

Kapacitansmätning används för närvarande för att kontrollera kabelimpregneringens fullständighet och dess geometriska dimensioner. I tretrådskablar med hög spänning definieras kabelkapacitansen som en kombination av partiella kapacitanser.

För att beräkna kabelns laddningsström när en hög växelspänning appliceras på den och för att beräkna kortslutningsströmmarna är det nödvändigt att känna till värdet på kabelns kapacitans.

Kapacitansmätning utförs i de flesta fall med växelspänning, och endast för att förenkla och påskynda mätningar används bestämning av kapacitans vid likström.

Vid mätning av DC-kapacitans bör man komma ihåg att kabelns kapacitans, som bestäms av den ballistiska galvanometern från urladdningen efter att ha laddat kabeln med DC-spänning under en tid, kommer att bero på varaktigheten av laddningen på kabeln.Vanligtvis, vid mätning av kapacitansen hos ledningar och kablar, antas varaktigheten av spänningsförsörjningen vara 0,5 eller 1 min.

Lista över egenskaper hos ledningar och kablar som mäts under växelspänning

Vid växelspänning mäts följande egenskaper hos ledningar och kablar:

• vinkeln för dielektriska förluster eller snarare tangenten för denna vinkel och ökningen av förlustvinkeln i intervallet 30 % från kabelns nominella arbetsspänning till spänningen under mätning;

• beroende av vinkeln för de dielektriska förlusterna på spänningen (joniseringskurva);

• beroende av den dielektriska förlustvinkeln på temperaturen (temperaturförlopp);

• elektrisk styrka;

• beroendet av dielektrisk styrka på varaktigheten av spänningstillämpningen.

I enlighet med kraven i de tekniska specifikationerna mäts vissa av dessa egenskaper på alla kabelupprullare som tillverkas av fabriken (aktuella tester), andra endast på små prover eller längder tagna från ett parti kabelupprullare enligt en viss hastighet (typ). tester).

Aktuell testning av högspänningskablar inkluderar: mätning av den dielektriska förlustvinkeln och dess variation med spänningen (joniseringskurva och ökning av förlustvinkeln).

Typtester inkluderar temperaturbeteende och beroendet av kabelns brotthållfasthet på varaktigheten av spänningstillämpningen. Impulshållfasthetstestet av kabelisolering har också blivit utbrett.