«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Энергетический институт

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Энергетический институт
Направление – 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Кафедра – Электротехнических комплексов и материалов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ
Отчет по лабораторной работе по дисциплине
«Силовые кабели и кабельные линии
в нефтегазовой промышленности»
Выполнил студент группы ________________
________________
(ФИО)
Проверил
_________________
(ФИО)
________________
Томск – 20____
Цель работы______________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
Задание
1. Ознакомиться с конструкцией кабелей, определить их марки, S н , U н .
В работе рассматриваются кабели СПЭ, три варианта конструкций (одножильный кабель с проволочным экраном, трехжильный с общим проволочным экраном, трехжильный без проволочного экрана).
2. Ознакомиться с программой выполнения лабораторной работы.
Выполнить работу согласно программе для заданного типа кабеля (марки, сечения ТПЖ и экрана, длины).
3. Найти в справочнике радиальные размеры элементов кабелей
(жилы, изоляции, сердечника, радиус под оболочкой) либо использовать, указанные в лабораторной работе.
4. Внести начальные данные в табл. 1 для каждого рассматриваемого кабеля.
5. Теоретически рассчитать по формулам (1–8) Rиз и Cp .
6. Определить Rиз и Cp на единице длины кабеля (при 20 оС для
Rиз ) и сравнить с расчетными значениями (п. 5) и требованиями ГОСТ.
7. Результаты занести в табл. 2.
8. Выполнить анализ полученных результатов.
Таблица 1
Начальные данные
Наименование
Параметр
Марка кабеля
Сечение, мм2
ТПЖ
Экран
Длина кабеля, м
Температура окружающей среды, оС
Радиус по изоляции, мм
Радиус ТПЖ, мм
Расстояние между центрами ТПЖ, мм
Радиус по скрутке по поверхностям ТПЖ, мм
Расчётные формулы
Электрическое сопротивление изоляции
1. Одножильный кабель:
Rиз _ 20 
 R
V
 ln  изэ
2    lкаб
 RТПЖ

 , Ом.

(1)
На длине lкаб  1 км
 R

V  109
Rиз _ 20 
 ln  изэ  , МОм/км,
(2)
2
R
 ТПЖ 
где V – удельное электрическое сопротивление материала изоляции
ТПЖ при 20 °С, Ом·м; Rизэ – радиус по изоляции, мм; RТПЖ – радиус
ТПЖ, мм; lкаб – длина кабеля, м.
2. Трехжильный кабель с круглыми жилами:
Rиз _ 20 
V
2    lкаб
На длине lкаб  1 км



2
2 3
2
R

a
 3a

 ln  2
, Ом
6
6 
R
R

a
 ТПЖ




(3)


2
2 3
2
R

a
  10
 3a

Rиз _ 20  V
 ln  2
(4)
 , МОм/км,
6
6
2
R
R

a
ТПЖ




где a – расстояние между центрами ТПЖ, мм; R – радиус по скрутки
по поверхностям ТПЖ, мм.
9
Электрическая емкость кабеля
1. Одножильный кабель или ёмкость одной жилы многожильного
кабеля с отдельно экранированными жилами:
Cр 
На длине lкаб  1 м
2    lкаб    o
, Ф.
 Rизэ 
ln 

 RТПЖ 
  109
Cр 
, Ф/м ,
 Rизэ 
18  ln 

 RТПЖ 
где ɛ – относительная диэлектрическая проницаемость изоляции.
(5)
(6)
2. Величина рабочей емкости ( Cp ) трехжильного кабеля с круглыми жилами, т.е. емкость одной фазы относительно двух других соединенных с заземленной оболочкой:
Cp 
На длине lкаб  1 м
Cp 
2    lкаб    0
, Ф.
3

2
2
 3a 2 D  a 
ln  2 
6
6 
d
D

a






  109


3

2 D2  a2
 3a

18ln  2 

D6  a6 
d


, Ф/м,
(7)
(8)
где D – диаметр по скрутке по поверхностям ТПЖ, мм; d – диаметр
ТПЖ, мм.
Пересчет измеренных значений ёмкости и сопротивления на единицу длины (для Rиз также пересчет на 20 оС):
Cp _ изм
(9)
Cp _1 
lкаб
где Cp _ изм – рабочая ёмкость кабеля, определенная по результатам измерений, Ф; Cp _1 – рабочая ёмкость кабеля на длине 1 м, lкаб – длина
кабеля, м.
Rиз _ 20  Rиз _ t  K
(10)
Rиз _1  Rиз _ 20  lкаб
(11)
где K – температурный коэффициент; Rиз _ 20 – электрическое сопротивление изоляции, определенное по результатам измерений, МОм;
Rиз _1 – электрическое сопротивление изоляции на длине 1 км, lкаб –
длина кабеля, км.
Результаты
Таблица 2
Результаты измерений и расчетов
Марка кабеля
Расчетные данные
Rиз _ 20 , МОм
Результаты измерения
СI , пФ
Rиз _ t , МОм
Сp , пФ
С II , пФ
СIII , пФ
Ср , пФ
Приведенные значения на единицу длины
Rиз _1 , МОм/км
Ср _1 , пФ/м
Пример расчета
Расчет рабочей ёмкости кабеля:
1. Одножильный
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
2. Трехжильный
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
Пересчет измеренных значений ёмкости и сопротивления на
единицу длины:
1. Одножильный
Cp _ изм
Cp _1 

lкаб
Rиз _ 20  Rиз _ t  K 
Rиз _1  Rиз _ 20  lкаб 
2. Трехжильный
Cp _1 
Cp _ изм
lкаб

Rиз _ 20  Rиз _ t  K 
Rиз _1  Rиз _ 20  lкаб 
Анализ полученных результатов
Контрольные вопросы
1. Что такое рабочая ёмкость кабеля?
2. От каких параметров кабеля зависят сопротивление изоляции
и ёмкость кабеля?
3. Что такое частичная ёмкость кабеля?
4. На каком напряжении выполняется измерение сопротивления
изоляции кабеля и почему?