Основные характеристики методов прожигания.
Наибольшее значение в процессе прожигания дефектной изоляции имеет первый этап, когда энергия к месту повреждения поступает в форме периодических импульсов. Именно в этих условиях целесообразно рассматривать критерии для оценки методов прожигания.
Энергия заряда Wз (до нескольких сотен джоулей) накапливается либо непосредственно в самом кабеле, либо предварительно запасается в емкостных или индуктивных накопителях энергии, после чего с частотой колебаний контура переходит в энергию заряда КЛ. В момент пробоя энергия, запасенная в кабеле, расходуется в основном в месте повреждения.
Энергия каждого единичного импульса определяется параметрами поврежденного кабеля:
Индуктивный накопитель энергии представляет собой дроссель высокой добротности, подключаемый к источнику постоянного напряжения. В схеме на рис. 3.17, г при замкнутом положении ключа В2 через дроссель протекает ток
Совместное численное решение уравнений (3.42) и (3.43) позволяет получить семейство зависимостей ηз,κ=f (Uпр) при различных добротностях дросселя. При снижении напряжения пробоя КПД заряда коммутационной установки также уменьшается.
Сравнительная оценка систем прожигания.
Как отмечалось выше, для обеспечения необходимого переходного сопротивления в месте повреждения кабеля используются различные системы прожигания. Под системой прожигания подразумеваются не отдельные устройства, а совокупность методов и средств, обеспечивающих конечный результат прожигания (от одиночных разрядов до устойчивого проводящего металлического спая).
Приведенные выше соотношения позволяют объективно оценить любые рассмотренные системы прожигания, провести количественную оценку различных вариантов и выбрать наиболее эффективный. Отметим, что КПД прожигания не только отражает степень использования потребляемой из сети электроэнергии (это в целом ряде случаев несущественно), но, в первую очередь, показывает, какая часть энергии выделяется в месте повреждения и какая в самой установке. Последняя же составляющая энергии определяет массу и размеры установки. Мощность прожигания прежде всего характеризует скорость процесса, т. е. определяет производительность труда при выявлении мест повреждения.
Наиболее эффективным является прожигание от идеального источника постоянного напряжения с последовательно включенной индуктивностью. Здесь в широком диапазоне пробивных напряжений обеспечивается высокий КПД прожигания. В реальных условиях роль идеального источника постоянного напряжения играет мощный емкостный накопитель энергии с трехфазной выпрямительной установкой.
При этом можно получить следующие выражения:
Установки постоянного тока с индуктивным накопителем энергии имеют несколько меньшую эффективность вследствие более длительного накопления энергии в дросселе, для них также требуется коммутационная аппаратура, рассчитанная на полное напряжение прожигающей установки.
Реальные установки выпрямленного напряжения (особенно однополупериодные) имеют худшие показатели вследствие того, что накопление энергии происходит путем заряда емкости кабеля импульсами тока в проводящие части периодов.
Устройства переменного тока, в том числе и резонансные, эффективны только при сниженных значениях относительного пробивного напряжения. В этих условиях они могут конкурировать с однополупериодными выпрямительными установками.
Опыт эксплуатации убедительно подтверждает приведенные выше теоретические выводы. Наибольший эффект дают прожигательные установки, использующие трехфазное выпрямление, а также двухполупериодное выпрямление. Установки со специальной последовательно включенной на выходе катушкой индуктивности, предложенные в [13], пока серийно не выпускаются. Роль катушки индуктивности в определенной степени играет индуктивность рассеяния трансформатора выпрямителя. Это относится к мощному источнику без. специальной батареи накопительных конденсаторов.
Прожигание на постоянном токе является основным в СССР и за рубежом. Даже в ГДР, где появились первые резонансные прожигательные установки, сейчас они практически не используются. В СССР результаты использования резонансных установок хуже, чем трехфазных и двухполупериодных выпрямительных устройств.
Опыт применения установок с индуктивным накопителем еще мал. Задачей ближайшего будущего является выпуск серийных устройств постоянного тока с трехфазным выпрямителем и последовательным дросселем.