Základní elektrické vlastnosti vodičů a kabelů

Mezi hlavní elektrické charakteristiky vodičů a kabelů patří charakteristiky měřené při konstantním napětí, a to:

• ohmický odpor vodičů s proudem,

• izolační odpor,

• kapacita.

Ohmický odpor

Ohmický odpor vodivých vodičů drátů a kabelů se vyjadřuje v ohmech a obvykle se vztahuje na jednotku délky (m nebo km) drátu nebo kabelu. Ohmický odpor, vztahující se k jednotce délky a průřezu, se nazývá odpor a vyjadřuje se v ohm·cm.

V technických podmínkách pro vodiče a kabely je odpor vyjádřen v ohmech, vztaženo na jednotkovou délku 1 m a průřez vodiče 1 mm2.

Odpor měděných vodičů vodičů a kabelů se vypočítá na základě hodnoty odporu mědi ve výrobcích. Pro nekalený drát (třída MT) do průměru 0,99 mm — 0,0182, s průměrem nad 1 mm — 0,018 — 0,0179, pro vyhřívaný drát (třída MM) všech průměrů — 0,01754 ohmů mm2/m.

Měrný ohmický odpor hliníkového drátu nesmí překročit 0,0295 ohm·mm2/m při 20 °C všech značek a průměrů.

Izolační odpor

Izolační odpor je jednou z nejběžnějších charakteristik vodičů a kabelů. V raném období vývoje kabelové technologie izolační odpor je považován za určující charakteristiku z hlediska pevnosti a spolehlivosti kabelových výrobků.

V té době byl izolační materiál považován za velmi špatný vodič a samozřejmě z tohoto pohledu se věřilo, že čím větší odpor izolace, tím více se tento materiál liší od vodiče, tím lépe bude izolovat vodič. .

Normy pro izolační odpor vodičů a kabelů jsou v řadě případů stále zásadní, například pro vodiče připojené k měřicím přístrojům nebo obvodům s nízkým svodovým proudem. Je zřejmé, že v tomto případě je nutné vyžadovat vysoký izolační odpor stejně jako u všech vodičů a komunikačních kabelů atd.

U silových kabelů přenášejících relativně velké množství elektrické energie je únik jako ztráta energie prakticky nepodstatný, pokud nesnižuje elektrickou pevnost a spolehlivost kabelu, proto není izolační odpor u silových kabelů s impregnovanou papírovou izolací tak důležitý jako u jiné typy kabelů a vodičů, které přenášejí relativně malé množství elektrické energie.

Na základě těchto úvah se pro silové kabely s impregnovanou papírovou izolací obvykle uvádí pouze spodní hranice izolačního odporu platná pro délku 1 km, například ne méně než 50 megaohmů pro kabely pro napětí 1 a 3 kV a ne více než 100 megaohmů pro kabely 6 – 35 kV při 20 °C.

Izolační odpor není konstantní veličinou — silně závisí nejen na kvalitě materiálů a dokonalosti technologického postupu, ale také na teplotě a době působení napětí při zkoušce.

Pro dosažení větší jistoty při měření izolačního odporu je třeba věnovat zvláštní pozornost teplotě měřeného objektu a době trvání napětí (elektrifikace).

V nehomogenních dielektrikách, zejména v přítomnosti vlhkosti v nich, se pod vlivem konstantního napětí, které je na ně aplikováno, objevuje zbytkový náboj.

Aby nedocházelo k chybným výsledkům, je nutné před měřením provést dlouhé vybití kabelu připojením žil kabelu k zemi a k ​​olověnému plášti.

Aby byly výsledky měření přivedeny na konstantní teplotu, například 20 °C, jsou získané hodnoty přepočítány podle vzorců, jejichž koeficienty jsou předem stanoveny v závislosti na materiálu izolační vrstvy a konstrukce kabelu.

Závislost izolačního odporu na době působení napětí je určena změnou proudu procházejícího izolační vrstvou při konstantním napětí aplikovaném na dielektrikum. Se zvyšující se dobou působení napětí (elektrifikace) se proud snižuje.

Největší roli hraje izolační odpor u komunikačních kabelů, protože tam určuje kvalitu přenosu signálu na kabelu a je jednou z hlavních charakteristik. U základních kabelů tohoto typu je izolační odpor od 1000 do 5000 MΩ a klesá na 100 MΩ.

Kapacita

Kapacita je také jednou z hlavních charakteristik kabelů a vodičů, zejména těch, které se používají pro komunikaci a signalizaci.

Hodnota kapacity je dána kvalitou materiálu izolační vrstvy a geometrickými rozměry kabelu. U komunikačních kabelů, kde se hledají nižší hodnoty kapacity, je kapacita kabelu určena také objemem vzduchu v kabelu (izolace vzduchovým papírem).

Měření kapacity se v současnosti používá pro kontrolu úplnosti impregnace kabelu a jeho geometrických rozměrů. U vysokonapěťových třívodičových kabelů je kapacita kabelu definována jako kombinace dílčích kapacit.

Pro výpočet nabíjecího proudu kabelu, když je na něj přivedeno vysoké střídavé napětí a pro výpočet zkratových proudů, je nutné znát hodnotu kapacity kabelu.

Měření kapacity se provádí ve většině případů se střídavým napětím a pouze pro zjednodušení a zrychlení měření se používá stanovení kapacity při stejnosměrném proudu.

Při měření stejnosměrné kapacity je třeba mít na paměti, že kapacita kabelu, určená balistickým galvanometrem z výboje po nabíjení kabelu stejnosměrným napětím po určitou dobu, bude záviset na délce nabíjení kabelu.Obvykle se při měření kapacity vodičů a kabelů předpokládá doba trvání napájení 0,5 nebo 1 min.

Seznam charakteristik vodičů a kabelů, které jsou měřeny pod střídavým napětím

Při střídavém napětí se měří následující charakteristiky vodičů a kabelů:

• úhel dielektrických ztrát nebo spíše tangens tohoto úhlu a zvětšení úhlu ztráty v rozsahu 30 % od jmenovitého pracovního napětí kabelu k napětí při měření;

• závislost úhlu dielektrických ztrát na napětí (ionizační křivka);

• závislost úhlu dielektrické ztráty na teplotě (průběh teploty);

• elektrická pevnost;

• závislost dielektrické pevnosti na době působení napětí.

V souladu s požadavky technických specifikací jsou některé z těchto charakteristik měřeny na všech kabelových navijácích vyráběných továrnou (aktuální testy), jiné pouze na malých vzorcích nebo délkách odebraných z šarže kabelových navijáků podle určité rychlosti (typ testy).

Současné testování vysokonapěťových silových kabelů zahrnuje: měření úhlu dielektrické ztráty a jeho změn s napětím (ionizační křivka a nárůst ztrátového úhlu).

Typové zkoušky zahrnují teplotní chování a závislost pevnosti kabelu na době trvání aplikace napětí. Rozšířila se také zkouška odolnosti kabelů při nárazu.