К основным электрическим характеристикам проводов и кабелей относятся характеристики, измеряемые при постоянном напряжении, а именно:
-
омическое сопротивление токопроводящих жил,
-
сопротивление изоляции,
-
емкость.
Омическое сопротивление
Омическое сопротивление токопроводящих жил проводов и кабелей выражается в омах и относится обычно к единице длины (м или км) провода или кабеля. Омическое сопротивление, отнесенное к единице длины и сечения, называется удельным сопротивлением и выражается в ом·см.
В технических условиях на провода и кабели удельное сопротивление выражается в омах, отнесенных к единице длины в 1 м и сечению провода в 1 мм2.
Удельное сопротивление медных жил проводов и кабелей вычисляется, исходя из величины удельного сопротивления меди в изделиях. Для проволоки неотожженной (марки МТ) диаметром до 0,99 мм — 0,0182, диаметром свыше 1 мм — 0,018 - 0,0179, для проволоки отожженной (марки ММ) всех диаметров — 0,01754 ом·мм2/м.
Удельное омическое сопротивление алюминиевой проволоки не должно превышать 0,0295 ом·мм2/м при 20° С всех марок и диаметров.
Сопротивление изоляции
Сопротивление изоляции является одной из наиболее распространенных характеристик проводов и кабелей. В ранний период развития кабельной техники сопротивление изоляции считалось определяющей характеристикой в отношении пробивной прочности и надежности эксплуатации кабельных изделий.
В то время на изолирующий материал смотрели как на очень плохой проводник и, очевидно, с этой точки зрения считали, что чем больше сопротивление изоляции, тем больше этот материал отличается от проводника, следовательно, тем лучше он будет изолировать проводник.
Нормы на сопротивление изоляции проводов и кабелей и до сих пор являются основными в ряде случаев, например для проводов, подключаемых к измерительным приборам или схемам с малым током утечки. Очевидно, что в этом случае необходимо требовать высокого сопротивления изоляции так же, как для всех проводов и кабелей связи и т. д.
Для силовых кабелей, передающих относительно большое количество электрической энергии, утечка как потеря энергии практически не имеет никакого значения, если она не снижает электрической прочности и надежности работы кабеля, поэтому сопротивление изоляции для силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией не так важно, как для других видов кабелей и проводов, передающих относительное малое количество электрической энергии.
Исходя из этих соображений, для силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией обычно определяют только нижний предел сопротивления изоляции, отнесенный к длине в 1 км, например не ниже 50 МОм для кабелей на напряжение 1 и 3 кВ и не ниже 100 МОм для кабелей на напряжение 6 — 35 кв при 20°С.
Сопротивление изоляции не является величиной постоянной — оно сильно зависит не только от качества материалов и совершенства технологического процесса, но, кроме того, от температуры и длительности приложения напряжения при испытании.
Для достижения большей определенности при измерении сопротивления изоляции особое внимание следует обращать на температуру измеряемого объекта и длительность действия напряжения (электризации).
В неоднородных диэлектриках, в особенности при наличии в них влаги, под влиянием приложенного к ним постоянного напряжения появляется остаточный заряд.
Во избежание получения неправильных результатов необходимо перед измерениями провести длительную разрядку кабеля, соединив жилы кабеля с землей и со свинцовой оболочкой.
Для приведения результатов измерений к постоянной температуре, например 20° С, применяется пересчет полученных значений по формулам, коэффициенты в которых определяются заранее в зависимости от материала изолирующего слоя и конструкции кабеля.
Зависимость сопротивления изоляции от длительности приложения напряжения определяется изменением тока, проходящего через изолирующий слой при постоянном приложении к диэлектрику напряжения. С возрастанием длительности приложения напряжения (электризации) ток уменьшается.
Наибольшую роль играет сопротивление изоляции в кабелях связи, ибо там оно определяет качество передачи сигналов по кабелю и является одной из основных характеристик. Для основных кабелей этого типа сопротивление изоляции составляет от 1000 до 5000 МОм и понижается до 100 МОм.
Емкость
Емкость является так же одной из основных характеристик кабелей и проводов, в особенности применяемых для связи и сигнализации.
Величина емкости определяется качеством материала изолирующего слоя и геометрическими размерами кабеля. В кабелях связи, где стремятся получить пониженные значения емкости, емкость кабеля определяется еще и объемом воздуха в кабеле (воздушно-бумажная изоляция).
Измерение емкости применяется в настоящее время для контроля полноты пропитки кабеля и его геометрических размеров. В трехжильных кабелях высокого напряжения емкость кабеля определяется как комбинация частичных емкостей.
Для вычисления зарядного тока кабеля при приложении к нему высокого напряжения переменного знака и для вычисления токов короткого замыкания необходимо знать величину емкости кабеля.
Измерение емкости производится в большинстве случаев при переменном напряжении, и лишь для упрощения и ускорения измерений применяется определение емкости при постоянном токе.
При измерении емкости постоянным напряжением следует иметь в виду, что емкость кабеля, определяемая баллистическим гальванометром по разряду после заряда кабеля постоянным напряжением в течение некоторого времени, будет зависеть от длительности заряда кабеля. Обычно при измерении емкости проводов и кабелей длительность приложения напряжения принимают равной 0,5 или 1 мин.
Перечень характеристик проводов и кабелей, которые измеряют при переменном напряжении
При переменном напряжении измеряются следующие характеристики проводов и кабелей:
-
угол диэлектрических потерь или вернее тангенс этого угла и приращение угла потерь в пределах от 30% номинального рабочего напряжения кабеля до напряжения при измерении;
-
зависимость угла диэлектрических потерь от напряжения (ионизационная кривая);
-
зависимость угла диэлектрических потерь от температуры (температурный ход);
-
электрическая прочность;
-
зависимость электрической прочности от длительности приложения напряжения.
В соответствии с требованиями технических условий некоторые из этих характеристик измеряются на всех выпущенных заводом барабанах с кабелем (текущие испытания), другие — только на небольших образцах или длинах, отбираемых от партии барабанов с кабелем по определенной норме (типовые испытания).
К текущим испытаниям силовых кабелей высокого напряжения относятся: измерение угла диэлектрических потерь и его изменения с напряжением (ионизационная кривая и приращение угла потерь).
К типовым испытаниям относятся температурный ход и зависимость пробивной прочности кабеля от длительности приложения напряжения. Получило также распространение испытание импульсной прочности изоляции кабеля.