ПОГРЕШНОСТИ  ПРИ  ИЗМЕРЕНИИ  ВХОДНЫХ  СОПРОТИВЛЕНИЙ  ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ  КАБЕЛЕЙ

Скотарев  Иван  Николаевич

студент  2  курса,  кафедра  автоматики,  электроники  и  метрологии  СтГАУ,  РФ,  г.  Ставрополь

E-mail : 

Папанцева  Евгения  Ивановна

научный  руководитель,  канд.  тех.  наук,  доцент  СтГАУ,  РФ,  г.  Ставрополь

Качество  средств  измерений  и  результатов  измерений  принято  характеризовать,  указывая  их  погрешности.

Систематические  погрешности,  в  зависимости  от  причины  возникновения  делятся  на:

Методические  погрешности   —  возникают  из-за:

·     несовершенства  метода  измерения  (пример  —  косвенное  измерение  сопротивления  методом  амперметра  —  вольтметра);

·     неточности  формул,  используемых  при  вычислениях,

·     ошибок  округления.

Аппаратурные  (инструментальные)  погрешности   —  обусловлены  погрешностями  применяемых  средств  измерения.

Субъективные  погрешности   (личные)  —  связаны  с  индивидуальными  особенностями  наблюдателя  и  возникают  вследствии  несовершенства  органов  чувств  человека.

Погрешности  измерения  (ПИ)   —  возникают  из-за  изменения  условий  измерения  —  являются  следствием  неучтенного  влияния  отклонения  от  нормы  какого-либо  из  параметров,  характеризующих  условия  измерения  (влияние  температуры,  магнитных  полей,  вибрации,  неправильной  установки  СИ).

По  зависимости  от  измеряемой  величины  ПИ:

Аддитивные   —  не  зависят  от  измеряемой  величины  (рисунок  1,а).

Мультипликативные   —  прямо  пропорциональны  измеряемой  величине  (рисунок  1,б).

Нелинейные   —  имеют  нелинейную  зависимость  от  измеряемой  величины  (рисунок  1,в). 

Рисунок  1.  Зависимость  погрешности  от  изменения  измеряемой  величины

В  процессе  исследования  измерения  входных  сопротивлений  проводились  по  схеме  включения  генератора  «жила-оболочка»  для  одной  из  фаз  кабельной  линии  распределительной  подстанции  РП-9  при  различных  режимах  противоположного  конца  фазы  (замкнутой  на  землю  или  изолированной).  И  по  схеме  «жила-жила»  (фаза-фаза)  при  различных  режимах  противоположных  фаз  (замкнутых  накоротко  или  разомкнутых)  [1].

На  рисунках  2  и  3  показано  присоединение  измерительной  аппаратуры  и  установка  закоротки.  Для  присоединения  измерительной  аппаратуры  к  оболочке  кабеля  был  использован  один  из  болтов  нижнего  фланца  концевой  муфты,  так  как  металлическая  оболочка  соединена  с  корпусом  концевой  муфты  в  зоне  нижнего  фланца.  Для  выполнения  режима  короткого  замыкания  на  концевых  муфтах  противоположного  конца  ставились  закоротки  голым  медным  многопроволочным  проводом  диаметром  6  мм  (S=28  мм²).     

Измерения  входных  сопротивлений  выполнялись  с  помощью  аппаратуры:  дифференциальный  мост  полных  проводимостей  (МПП-300),  звуковой  генератор  (Г4-79),  электронный  вольтметр  ЦВ2101-010-В-2  100В,  цифровой  частотометр  [3]. 

Рисунок  2.  Присоединение  измерительной  аппаратуры  к  концевым  муфтам  (В  и  С)  на  РП-9  кабелей  РК-100  l _пр  –  7  м;  l_зм  –  2,43  м

Рисунок  3.  Установка  закороток  (ВС)  на  противоположном  конце  кабельных  линий:  МКМС-8-110  (1х500)      l _м=2,025м  Æ330мм(ОРУ-ТЭЦ-2)  l_nmin@2,7м МКМС-2-110(1х270)  Севкабель  (36п/ст)  l_м=1,72м     Æ225мм

Таблица  1.

Протоколы  измерения  входного  сопротивления  КЛ  К-III

С  помощью  моста  полных  проводимостей  на  частотах  диапазона  30—300  кГц  непосредственно  определялись  значения  емкости  C_o  и  проводимости  G₀  при  разных  знаках  реактивности  входного  сопротивления  (таблица  1).  Модуль  и  аргумент  (угол)  измеряемого  входного  сопротивления  определяются  расчетом  следующим  образом:  ,  где    [4].

Активная  и  реактивная  составляющие  расчитываются  через  модуль  и  аргумент  полного  сопротивления:

;  ,  как  в  режиме  ХХ,  так  и  в  режиме  КЗ.

Очень  важно  учитывать  систематические  погрешности  при  измерении  входных  сопротивлений  кабелей  —  погрешности,  вносимые  измерительной  аппаратурой.  Систематические  погрешности  измерения  входных  сопротивлений  зависят  от  ряда  факторов,  основными  из  которых  являются  инструментальные  погрешности  измерительного  моста,  генератора,  частотомера  и  индикатора,  а  также  влияние  соединительных  проводов  и  закороток.  Влиянием  соединительных  стопорных  и  концевых  муфт  можно  пренебречь.  Основная  погрешность  моста  переменного  тока  определяется  погрешностью  образцовых  сопротивлений,  величиной  асимметрии  плеч  моста,  величиной  паразитных  плеч  и  других.  Для  МПП-300  в  диапазоне  частот  до  300  кГц  погрешность  по  модулю  сопротивления  не  превышает  2  %  и  по  аргументу  ±10  ⁰  при  измерении  полных  сопротивлений  от  10  Ом  до  1  кОма  [2].

Измерительный  генератор  обладает  основной  погрешностью  установки  частоты  меньшей,  чем  основная  погрешность  моста.  Погрешность  индикатора  определяется  его  классом  точности  и  составляет  £  3  %  [4].

Согласно  приведенным  данным,  суммарная  погрешность  измерительной  частоте  £  2  %.

Присоединение  измерительной  аппаратуры  к  кабельной  линии  выполнялось  экранированным  кабелем  РК-100  путем  соединения  жилы  кабеля  с  фазным  выводом  концевой  муфты,  а  экрана  с  болтом  крепления  нижнего  фланца  концевой  муфты  (оболочкой  измерительного  кабеля).

Контур  присоединения  образован  жилой  муфты  и  проводом,  соединяющим  нижний  фланец  муфты  с  экраном  соединительного  кабеля  РК-100.  Сопротивление,  вносимое  в  измерительную  схему  контуром  присоединения  и  соединительным  кабелем,  определяется  из  эквивалентной  схемы  контура  и  кабеля.

Контур  присоединения  представлен  в  виде  Т-образной  схемы  замещения  с  индуктивностью  L₁  и  емкостью  С₁,  соединительный  кабель  в  виде  П-образной  схемы  с  индуктивностью  L₂  и  емкостью  С₂. 

Эквивалентную  схему  контура  присоединения  (рисунок  4,а)  заменили  расчетной  схемой  (рисунок  4,б).  Сопротивления,  входящие  в  расчетную  схему:

Входное  сопротивление    определялось  по  измеренной  величине    с  учетом  расчетной  схемы  [2].

Рисунок  4.  Эквивалентная  (а)  и  расчетная  (б)  схемы  контура  присоединения  «фаза-оболочка»

Согласно  приведенным  данным  и  по  результатам  эксперимента,  можно  сделать  вывод:

·     Суммарная  погрешность  измерительной  аппаратуры  (инструментальная  погрешность)  составляет  по  модулю  сопротивления  £  5  %  и  по  частоте  £  2  %.          

·     На  высоких  частотах  паразитные  индуктивности  и  емкости  контура  присоединения  заметно  влияют  на  результаты  измерения.

Список  литературы:

1.Белоруссов  Н.И.,  Саакян  А.Е.,  Яковлева  А.И.  Электрические  кабели,  провода  и  шнуры.  Справочник.  М.:  Энергоатомиздат,  1988.  —  536  с.

2.Ишкин  В.Х.,  Шкарин  Ю.П.  Расчет  параметров  высокочастотных  трактов  по  линиям  электропередач/  Под  ред.  А.И.  Перова  М.:  Издательство  МЭИ,  1999  г.  —  122  с.

3.Папанцева  Е.И.  Передача  информации  по  высоковольтным  кабелям  //  Сельский  механизатор.  —  2011.  —  №  4.  —  с.  32—33.

4.Папанцева  Е.И.,  Жаворонкова  М.С.  Анализ  погрешностей  при  экспериментальном  определении  параметров  высоковольтных  кабелей  /  Современная  наука:  теория  и  практика:  сборник  научных  трудов  по  материалам  II  Международной  научно-практической  конференции.  2011.  —  с.  132—137.