ELEKTRIČNA MERENJANA KABLOVIMA,

DIJAGNOSTIKA KVAROVA

ELEKTRIELEKTRIČČNA MERENJANA MERENJANA KABLOVIMA,NA KABLOVIMA,

DIJAGNOSTIKA KVAROVADIJAGNOSTIKA KVAROVA

Električni kablovi su izuzetno važni elementi elektroenergetskih itelekomunikacionih postrojenja, pa je povremena kontrolanjihovih parametara izuzetno važna za sigurnost i kvalitettehnološkog procesa

Sami kablovi imaju dugi vek trajanja, ali se na njima povremenojavljaju kvarovi - usled nepravilne montaže i rukovanja, a nisuretki ni slučajevi havarija, nastalih uglavnom zbog nepažnje

Kvarovi na kablovima naročito su česti u rudarstvu, zbog veomateških i nezgodnih uslova rada i prisustva teške mehanizacije

Pored toga, u rudarstvu radovi nisu statični, već se pomeraju,napreduju i stalno dolazi do pomeranja celokupne mehanizacije ikablovskih veza

Zbog toga su metode za dijagnostikovanje kvarova na kablovimai njihovo lociranje izuzetno značajni baš u oblasti rudarstva

Merenje i kontrolaelektričnih parametara kablovaMerenje i kontrolaelektričnih parametara kablova

Odnosi se prvenstveno na merenje i kontrolu električnihparametara kablova koji su već u pogonu

Radi kontrole njihove pogonske sigurnosti treba periodično vršitimerenja, čak i kada nema nikakvog vidljivog kvara

Preporučljivo je izmeriti električne parametre nove kablovskeinstalacije, da bi se pri kasnijim merenjima mogli koristiti kaoreference

Analizom uzroka kvarova može se ustanoviti da postoje mesta nakablu koja gube kontinuitet pa se na tim mestima mogu pojavitipojačana električna, termička i mehanička opterećenja

To su najčešće mesta postavljanja spojnog kablovskog pribora,zbog čega se nabavka i postavljanje kablovskih spojnica izavršnica moraju vršiti isključivo po tehničkim uslovima važećihstandarda za tu vrstu opreme

Izolatori u svakoj instalaciji imaju vrlo velike otpore, ali ti otporinisu beskonačno veliki, tako da ipak i kroz izolatore, kada sestave pod izvesne napone, protiču neke male jačine struje

I kod najboljeg stanja izolovanosti, kroz izolaciju pod naponomteku male jačine struje (između izolovanih provodnika ili izmeđutih provodnika i zemlje)

U praksi je važno da izolovanost buda takva da ove struje ostanuu propisanim granicama

Kako je na osnovu Omovog zakona:

Merenje otpora izolovanostiMerenje otpora izolovanostiMerenje otpora izolovanosti

I

UR

gde je U stalan napon, kao merilo stanjaizolacije uzima se otpor izolovanosti

Veličina otpora izolovanosti iznosi nekoliko stotina hiljada omakod izolacije koja odgovara propisima, a može imati i milionskevrednosti u slučaju izvanredno dobre izolacije

Otpori izolovanosti uobičajeno se izražavaju u megaomima

Otpori izolovanosti zavise od raznih uticaja i dosta su nestalni ipri različitim merenjima mogu se dobiti različiti rezultati

Za praksu nije važna tačna veličina otpora izolovanosti, već da lije izolovanost loša ili dobra, odnosno da li veličina otporaizolovanosti jeste ili nije u propisanim granicama

Učestanost obavezne provere izolovanosti u kablovima za snagui kablovima za signalizaciju i upravljanje obavlja se u skladu sapropisima, a ako se prilikom kontrole stanja i ispravnosti pokažeda otpor izolovanosti opada, provera otpora izolovanosti vrši se ičešće, sa utvrđivanjem uzroka

Merenje otpora izolovanostiMerenje otpora izolovanosti

Faktori od kojih zavisi otpor izolovanosti su:

dimenzije kabla (presek provodnika, debljina izolacije i dužinakabla)

vrsta i kombinacija upotrebljenih izolacija

primenjeni napon (sa porastom napona smanjuje se otporizolovanosti)

vreme trajanja struje (sa porastom vremena trajanja smanjujese otpor izolovanosti)

temperatura (sa porastom temperature smanjuje se otporizolovanosti)

vlažnost izolacije kablova (povećana vlažnosti izolacije kablovasmanjuje otpor izolovanosti)

Merenje otpora izolovanostiMerenje otpora izolovanosti

Merenja otpora izolovanosti treba vršiti pod okolnostima sličnimkakve su u pogonu, ili zbog veće sigurnosti, pod jošnepovoljnijim okolnostima

Merenje otpora izolovanosti treba vršiti sa dovoljno visokimnaponom (vrednosti bar veličine nominalnog napona) - primerenjima sa niskim naponima dobijaju se nerealne vrednosti

U praksi se obično određuje otpor izolovanosti:

- između žila podzemnog kabla ili između žila kabla i spoljneobloge kabla, koja je u vezi sa zemljom

- između provodnika u mrežama i instalacijama, kao i izmeđutih provodnika i zemlje

- namotaja mašina i aparata prema masi (gvožđu)

Merenje otpora izolovanostiMerenje otpora izolovanosti

Merenje otpora izolovanostiMerenje otpora izolovanosti

Primer merenja otporaizovolanosti kod instalacija:

R, S, T - fazni provodniciN - nulti vodPE - zaštitni provodnik

Prema važećem standardu (IEC60364) zahteva se testiranje svihkablova na glavnim i dodatniminstalacijama

Standard zahteva da instrumentimogu obezbediti 500V d.c. prijednosmernoj struji od 1 mA

Sa prikazanim instrumentom može seobavljati test izolacije pri naponimaod 500 V i 1000 V

Otpornost provodnika kabla zavisi od materijala i načina izrade

Za jednosmernu struju obično se navodi za temperaturu od 20°C(otpornost provodnika zavisi od temperature)

Merenje: provodnici na kraju kabla kratko se spoje, a na početkukabla meri se otpornost provodnika pogodnim mernim mostom

Na primer, kod trožilnog kabla mere se otpornosti provodnika,redom: 1+2, 2+3 i 1+3

Otpornost jednog provodnika je polovina vrednosti dobijenemerenjem

Kod pravilno montiranih kablova ove vrednosti moraju biti iste(dozvoljena su mala odstupanja u okviru tolerancija proizvodnje)

Mora se navesti i pri kojoj srednjoj temperaturi se vrši merenje

Merenje otpornosti provodnikaMerenje otpornosti provodnikaMerenje otpornosti provodnika

Kapacitet kabla zavisi od:

- njegovih dimenzija(dužina kabla, prečnik provodnika, unutrašnji prečnik metalnogomotača, rastojanje provodnika)

- relativne dielektrične konstante izolacije(zavisi od temperature - u oblasti uobičajenih pogonskihtemperatura ova zavisnost je zanemarljiva za impregniranipapir i polietilen, dok je za PVC mešavine dosta izražena)

Merenje kapaciteta kablaMerenje kapaciteta kablaMerenje kapaciteta kabla

Kapacitet se meri na sličan način kao i otpor izolovanosti

Primenjuju se odgovarajući merni mostovi

Izmerene vrednosti se obično izražavaju u odnosu na jedankilometar dužine [μF/km]

Za naponska ispitivanja važe odredbe regulisane odgovarajućimpropisima

Naponska ispitivanjaNaponska ispitivanjaNaponska ispitivanja

Ispitni napon određen je prema vrsti kabla i njegovomnominalnom naponu

Pri svim ispitivanjima provodni delovi postrojenja i aparati(prekidači, pretvarači, sabirnice, ...) koji se nalaze na krajukabla ili na priključnim vodovima moraju biti uzemljeni

Ispitivanja se mogu vršiti jednosmernim ili naizmeničnimtrofaznim naponima u trofaznim sistemima

Ispitivanja jednosmernim naponima češće se primenjuju, jerimaju brojne prednosti:

- jednostavnija su i jeftinija

- za njihovo izvođenje potrebna je vrlo mala snaga, pa su izdaciza ispitni transformator sa ispravljačem manji nego zaregulacioni transformator

- lakše transportovanje ispitnih uređaja i njihovo priključivanjena niži napon

- za vreme ovih ispitivanja mogu se jednostavno meriti strujeodvoda, koje otiču preko izolacije i završne kablovske glave

Struje odvoda se, kod ispitivanja sa naponoma većim od 50 kV,povećavaju zbog pojave tinjavog pražnjenja (korone), zbog čegatreba nastojati da vlažnost vazduha bude što manja i da seotklone svi mogući štetni uticaji

Naponska ispitivanjaNaponska ispitivanja

Prema vrsti, kvarovi na kablovima mogu se podeliti u tri grupe:

Vrste kvarova na električnim kablovimaVrste kvarova na elektriVrste kvarova na električčnim kablovimanim kablovima

1. Spoj sa zemljom

Uspostavlja se spoj između jedne ili više žila sa metalnimomotačem kabla koj je uzemljen

2. Kratak spoj

Nastaje usled nastanka spoja između dve ili više žila kabla

3. Prekid kabla

Prekid jedne ili više žila kabla

Ispitivanje na zemljospoj i kratak spojIspitivanje na zemljospoj i kratak spoj

Sve žile kabla treba otkačiti na oba kraja

Zatim se proverava otpor izolovanosti, pri čemu se jedanpriključak instrumenta (najčešće megometra) vezuje napotencijal zemlje (metalni omotač kabla), a drugi redom nasve provodnike kabla

Megometrom se meri otpor izolovanosti između pojedinih žilakabla

Veličina pogonskog napona, tip kabla i njegova dužinamerodevni su za vrednost najmanjeg dozvoljenog otporaizolovanosti

Žile na kraju kabla se kratko spoje

Pomoću mosta za merenje otpornosti meri se otpornostpojedinih strujnih petlji dobijenih spajanjem provodnika nakraju kabla

Dobijene vrednosti upoređuju se sa onima koje su izmereneposle montaže ili sa vrednostima izračunatim iz dužine iveličine poprečnog preseka

Ako je izmerena otpornost jedne petlje vrlo velika (redaveličine kΩ ili MΩ), može se sa sigurnošću zaključiti da se radio prekidu provodnika

Ispitivanje na prekid kablaIspitivanje na prekid kabla

Pri pojavi kvara na kablovskoj mreži, najpre treba pronaći defektnikabl i odvojiti ga od napajanja i potrošača

Na osnovu izvedenih kvalitativnih merenja izvodi se zaključak ovrsti kvara i bira pogodna metoda za lokalizaciju defektnih mestaelektričnih kablova

Veoma je značajno tačno utvrditi o kojoj se vrsti kvara radi, a tekpotom pomoću neke od metoda lokalizovati njegovo mesto

Često se vrše uzaludna iskopavanja i vađenja kablova radipronalaženja defektnog mesta

U savremenoj mernoj tehnici poznate su mnoge metode zaodređivanje mesta kvara na kablovima i one se primenjuju zaodređene vrste kvarova

Koja će se od njih upotrebiti u konkretnom slučaju zavisi odspecifičnosti primene kabla i od trenutno raspoložive merne tehnike

Lokalizacija kvarova klasiLokalizacija kvarova klasiččnim metodamanim metodama

U kablovskim mrežama spoj sa zemljom je najčešća vrstakvara

Najčešće je prouzrokovan udarom pijuka po kablu prilikompolaganja drugih vodova, nepažljivim rukovanjem težommehanizacijom i slično

Spoj sa zemljom može nastati i od neprimetnih oštećenja kojanastaju pri transportu i polaganju kablova

Pri polaganju kablova izvođači radova moraju se strogopridržavati tehničkih uputstava koja im za to daju proizvođači

Uzrok spoja sa zemljom mogu biti i dugotrajna preopterećenjaprovodnika kabla, kao i prekomerni naponi

Spoj sa zemljomSpoj sa zemljomSpoj sa zemljom

Spoj sa zemljomSpoj sa zemljom

Metoda Vitstonovog mosta najpogodnija je za određivanjemesta spoja sa zemljom

Da bi ona mogla da se primeni neophodno je da postoji jedanispravan provodnik u kablu, koji je istog prečnika i dužine kao ioštećeni

Princip meranja ovom metodom prikazan je na sledećoj slici

Izvor struje je baterija nižeg napona

A-B je neoštećena žila, a C-D žila koja ima spoj sazemljom u tački Z na udaljenosti X od početka kabla

Veličine otpora R1 i R2 određuju položaj klizača naotporniku R

Kratko se spoje krajevi zdrave i oštećena žile (tačke B i D)

Jedan pol baterije vezan je na klizač otpora R, dok je njen drugi poluzemljen (vezan je za metalni omotač kabla)

Tako je formiran Vitstonov most koga čine:

- otpori R1 i R2

- deo C-Z oštećene žile

- deo A-Z (ispravna žila A-B i deo oštećene žile D-Z)

- u jednoj dijagonali mosta nalazi se galvanometar G

- u drugoj dijagonali je baterija

Spoj sa zemljomSpoj sa zemljom

Veličine otpora R1 i R2 menjaju se sve dok se most ne uravnoteži(dok igla galvanometra ne dođe u nulti položaj)

U tom slučaju važi odnos:

je specifična otpornost žile, a S veličina njenog poprečnog preseka

pa se za traženu dužinu X dobija:

Spoj sa zemljomSpoj sa zemljom

Postupak merenja:

S

XLLR

S

XR

)(12

Pošto su ove veličine iste za obe žile važi: )2(12 XLRXR

21

12RR

RLX

Određivanje defektnog mesta usled kratkog spoja izmeđupojedinih žila kabla, vrši se na sličan način kao kod spojeva sazemljom:

- jedan kratko spojeni provodnik treba shvatiti kao zemlju

- provodnik koji je sa njim u kratkom spoju - kao da ima spoj sazemljom

Primena Vitstonovog mosta za određivanje defektnog mestanastalog usled kratkog spoja dve žile kabla:

Kratak spojKratak spojKratak spoj

Prekid jedne ili vise kablovskih žila

Metode koje se koriste za lokalizaciju ovakve vrste kvara bitno serazlikuju od prethodno opisanih, jer je vrsta kvara sasvimrazličita

Kod ovakvih kvarova ne mogu se formirati zatvorene petlje,odnosno grane mosta, pri istraživanju mesta prekida koristi sekapacitet kabla, odnosno činjenica da njegove žile međusobno iliprema zemlji (metalnom omotaču kabla) predstavljaju nekuvrstu kondenzatora

U vezi s tim, potrebno je da izolovanost defektnog mesta,odnosno žile, bude što bolja

Prekid kablaPrekid kablaPrekid kabla

Metode novijeg datuma, zasnivaju se na principu emitovanjaimpulsa i njegove refleksije od mesta kvara

Primenom impulsne reflektometrije dobija se vizuelna predstava ovrsti kvara i stanju na kablu do mesta kvara, često i do kraja kabla

Dopunjava sa klasičnim mostovskim metodama, a omogućava dase registruje više kvarova na ispitivanom kablu i da seodgovarajućim postupcima odrede njihove udaljenosti

Osnovu impulsne reflektometrije predstavlja činjenica da se namestima diskontinuiteta duž kabla javlja refleksija progresivnogelektromagaetnog talasa

Diskontinuiteti su mesta na kojima se ulazna impedansa voda Zo iostatka voda razlikuju od njegove karakteristične impedanse

U praksi su to mesta na kojima je došlo do kvara, ali isto tako imufovi na kablu, mesta spajanja, račvanja i tome slično

Lokalizacija kvarova impulsnom reflektometrijomLokalizacija kvarova impulsnom reflektometrijom

Reflektometar čine generator impulsa i osciloskop, širokogpropusnog opsega, na kome se prate reflektovani talasi

Instrument se povezuje na kolo koje se testira pomoću priključnihkablova ili sondi

Vreme koje protekne od trenutka emitovanja impulsa do njegovogpovratka meri se i deli sa dva

Iz brzine prostiranja kaja može da se odredi za poomatrani kabl ivremena kašnjenja impulsa, može da se odredi udaljenost mestareflektovanja, odnosno mesto kvara