Справочник строителя | Воздушные и кабельные линии

ОТЫСКАНИЕ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ

Методы отыскания мест повреждений делятся на две группы:

относительные;

абсолютные.

Относительные методы используются для определения участка (зоны) кабеля, на котором произошло повреждение. Абсолютные методы используются для точного определения места повреждения непосредственно на трассе кабеля. Такое сочетание методов позволяет относительно быстро и без больших затрат отыскать место повреждения.

К относительным методам относятся мостовые методы (с использованием моста постоянного тока — метод петли и с использованием моста переменного тока - емкостный метод), импульсный (рефлектометрический) метод и метод колебательного разряда. К абсолютным методам относятся индукционный и акустический методы.

При пробое изоляции кабелей часто возникают «заплывающие пробои», т. е. пробои с затеканием в промежуток изоляционной массы и, соответственно, с частичным восстановлением электрической прочности. Такой пробой затрудняет отыскание места повреждения петлевым, импульсным и индукционным методами. Поэтому для обеспечения возможности использования указанных методов дефектную изоляцию кабелей прожигают с помощью специальных установок. Часто сначала пробивают дефектную изоляцию с помощью маломощных высоковольтных выпрямительных установок, а затем производят прожигание дефектной изоляции с помощью низковольтных выпрямительных установок, обладающих достаточно большой мощностью.

Мостовой метод используется при повреждении изоляции одной или двух жил относительно оболочки (изоляция хотя бы одной жилы не повреждена) и отсутствии обрывов жил. Метод заключается в измерении сопротивления постоянному току участка жилы до места повреждения с помощью специального кабельного моста постоянного тока, предназначенного для измерения малых сопротивлений.

Кабельный мост подключают к неповрежденной и поврежденной жилам кабеля (рис. 1). На противоположном конце кабеля указанные жилы соединяют перемычкой. Источник питания моста (Б) заземляют. Плечи моста образуются регулируемыми резисторами R1 и R2, а также активными сопротивлениями жил кабелей, пропорциональными длинам l_х и l_k + (l_k – l_x) = 2l_k – l_x, где l_k - длина кабеля.

Расстояние l_х - расстояние от выводов кабеля до места повреждения жилы.

Рисунок 1. Схема измерений при определении места повреждения: а - принципиальная схема; б - схема замещения

В соответствии с принципом измерения сопротивления с помощью моста, регулируя R1 и R2, достигают равновесия моста, т. е. равенства показаний гальванометра G нулю. Условие равновесия моста при первом варианте измерений:

откуда

или

Точность измерений проверяется при втором варианте измерений, когда концы проводов от кабеля к мосту меняются местами. При втором варианте измерений определяют значение

где l_k - известная величина.

Если сумма вычисленных значений l_x⁽¹⁾ и 2l_k – l_x⁽²⁾ оказывается равной 2l_k, то измерения правильные.

Метод используют, если переходное сопротивление в месте повреждения R_пер ≤ 5 кОм .

Емкостный метод используют при обрывах жил кабелей путем измерения емкости кабеля с помощью моста переменного тока, работающего на частоте 1 кГц. Равновесие моста устанавливается с помощью телефона (звучание частотой 1 кГц отсутствует). Метод применяется редко из-за невысокой точности. Более широко применяют метод колебательных разрядов и импульсный (рефлектометрический) метод, отличающиеся простотой и большей точностью.

Импульсный метод основан на измерении времени прохождения электромагнитной волны t_x по линии от места измерения до места повреждения (расстояние l_x) и обратно, т. е. расстояния 2l_x. При известной скорости распространения электромагнитной волны по кабелю V, указанное время составляет

откуда

Метод реализуется путем посылки в кабельную линию импульсов и измерения времени сдвига между посылаемыми и отраженными импульсами. Измерения производят с помощью электронного осциллографа.

При использовании метода оператор должен хорошо знать визуальный портрет кабельной линии, т. к. в местах неоднородностей кабеля (например, в соединительных муфтах) возникают отраженные импульсы. Метод эффективен, если переходное сопротивление в месте повреждения изоляции жилы R_пер < 100 Ом, а также при обрыве жил кабеля.

Метод колебательного разряда основан на том, что при пробое кабеля возникает свободный процесс в виде колебательного разряда, период Т_x которого связан с расстоянием до места пробоя l_x соотношением

Средняя скорость распространения волны в кабелях с бумажно-масляной изоляцией 3-35 кВ составляет 160·10³ км/с = 160 м/мкс, что и позволяет приближенно определять расстояние l_х путем измерения Т_х. Измерение Т_x выполняют с помощью электронного микросекундомера.

Большим достоинством метода является его работоспособность во всех случаях повреждений кабелей. Метод может быть совмещен с испытанием кабеля выпрямленным напряжением.

За время Т_x волна четыре раза проходит расстояние от места повреждения до места измерения, тогда

Измерения Т_x производят на первом периоде колебаний, на котором влияние затухания процесса минимально.

При измерении на жилу кабеля от испытательной установки 1 через ограничительный резистор R_з подается высокое напряжение U_вн отрицательной полярности (рис. 2). В момент пробоя в месте повреждения возникает равная по значению волна напряжения положительной полярности (напряжение в месте повреждения в момент пробоя равно нулю), которая распространяется к концам кабеля. Через t₁ = l_x/V после пробоя волна отражается с переменой знака и уходит вновь к месту измерений. К моменту t₃ = 3l_x/V волна приходит к месту измерений, напряжение на жилах становится отрицательным. К моменту t₄ = 4l_x/V волна возвращается к месту повреждения, и первый период колебаний завершается.

Рисунок 2. Схема измерений при использовании метода колебательного разряда: а - принципиальная схема; б - форма волны свободных колебаний в КЛ

Микросекундомер 3 присоединяется к кабельной линии через емкостные делители 2.

Индукционный метод применяется для точного определения места повреждения непосредственно на трассе КЛ. Метод применим, если R_пер < 10 Ом, т. е. для его использования необходимо дожигание дефектной изоляции.

Сущность метода заключается в пропускании по кабелю тока звуковой частоты и фиксации характера изменения электромагнитного поля над кабелем с помощью приемного устройства (телефона). Наводимая в приемной антенне ЭДС пропорциональна току в кабеле, числу витков и площади, охватываемой антенной. С увеличением частоты ЭДС растет непропорционально, вследствие экранирующего влияния брони и оболочки кабеля.

Практически для индукционного метода применяется частота 800-1200 Гц. На рис. 3 приведена схема определения замыкания между двумя жилами кабеля.

Рисунок 3. Схема определения места замыкания между двумя жилами КЛ индукционным методом

От генератора звуковой частоты ГЗЧ подают ток 10-20 А на две поврежденные жилы кабеля. По трассе проходят с антенной А, усилителем У и телефоном Т, улавливая звучание от наведенной в антенне ЭДС, которое периодически изменяется в соответствии с шагом скрутки жил. Звучание слышно на всем участке кабеля, где протекает ток ГЗЧ. Над местом повреждения звук в телефоне заметно возрастает, затухая на расстоянии примерно 0,5 м за местом повреждения.

Для определения трассы кабеля один вывод генератора звуковой частоты заземляется, второй присоединяется к неповрежденной жиле, заземленной на противоположном конце кабеля (рис. 4).

Рисунок 4. Схема определения трассы КЛ индукционным методом

Отыскание трассы кабеля проводится по минимуму или максимуму сигнала.

При определении трассы по минимуму сигнала магнитную ось антенны располагают перпендикулярно поверхности земли (рамочная антенна расположена горизонтально). Когда антенна находится точно над осью кабеля, линии магнитного поля не пересекают витки антенны и ЭДС равна нулю. При отклонении от оси кабеля влево или вправо появляется усиливающийся сигнал.

При определении трассы по максимуму сигнала магнитную ось антенны располагают горизонтально к поверхности земли (рамочная антенна расположена вертикально). Когда антенна будет находиться точно над осью кабеля, витки ее будут пересекаться максимальным магнитным потоком, и наводимая ЭДС будет наибольшей. При перемещении антенны вдоль кабеля ЭДС будет меняться только из-за изменения глубины залегания или из-за прокладки в трубах. На практике чаще используют способ обнаружения трассы по минимуму сигнала, так как он дает более четкие результаты.

Акустический метод дополняет индукционный и применяется, если R_пер ≥ 50 Ом. В противном случае он неработоспособен.

Сущность метода заключается в создании в месте повреждения мощных электрических разрядов и фиксации на поверхности земли звуковых колебаний с помощью чувствительных приемных устройств. Для создания мощных разрядов в месте повреждения электрическая энергия предварительно накапливается в высоковольтных конденсаторах или в емкости самого кабеля путем заряда от выпрямительной установки. Запасенная энергия

W = CU²/2 пропорциональна емкости С и квадрату напряжения пробоя U. В реальных установках эта энергия может составлять 100 Дж и более. При достижении напряжения пробоя энергия расходуется за очень короткое время (десятки микросекунд) и в месте повреждения происходит мощный удар. Звук от этого удара распространяется в окружающей среде и может быть прослушан на поверхности земли. По окончании разряда электрическая дуга в месте повреждения гаснет, а напряжение на емкости начинает постепенно возрастать.

При замыканиях с переходным сопротивлением, обеспечивающим устойчивые искровые разряды, в качестве генератора импульсов используется выпрямительная установка (1), конденсатор С емкостью 1-2 мкФ и разрядник Р (рис. 5). В качестве зарядной емкости могут использоваться неповрежденные жилы. Напряжение пробоя искрового промежутка не должно превышать 70% испытательного напряжения для кабеля данного типа. Разрядник Р настраивают так, чтобы интервал между разрядами составлял 1-3 с. На поверхности земли звук прослушивается с помощью пьезоэлектрического микрофона с усилителем (П) и головных телефонов (Т).

Рисунок 5. Схема определения места повреждения в КЛ акустическим методом

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях