Визначення місця пошкодження кабелю

1. Зміст статті
2. Пошук пошкоджень кабелю в нестандартних ситуаціях
3. Виявлення пошкодження за допомогою імпульсів струму
4. Метод затухаючого сигналу
5. Диференціальний метод порівняння

Наши партнеры ArtmMisto

Виробництво та обслуговування кабелів і кабельних мереж - це добре знайомий і налагоджений процес. Але пошкодження кабелю все одно трапляються навіть у професіоналів. Тому для ліквідації та попереджувальної локалізації ушкоджень дуже важливо мати не тільки кваліфікований персонал, а й професійне обладнання.

Зміст статті

Види пошкоджень кабельних ліній

Кабельні лінії регулярно піддаються впливу несприятливих наслідків примх природи. Але найчастіше неприємності відбуваються з вини людини. Наприклад, при земляних роботах або зрушеннях грунту, серед найчастіших причин пошкоджень можна назвати наступні: старіння або закінчення розрахункового терміну експлуатації, перенапруження, теплова перевантаження, корозія, некваліфікована прокладка кабелю, дефекти виробництва, а також дефекти, що виникають при транспортуванні і зберіганні.

1. Коротке замикання
   Пошкоджена ізоляція призводить до низькоомними замикання двох або більше провідників в місці пошкодження.
2. Замикання на землю / коротке замикання на землю
   Пошкодження можуть виникати через замикання на землю (нізкоомное з'єднання з потенціалом землі) индуктивно заземленою мережі або ізольованою мережі, і / або через коротке замикання на землю заземленою мережі. Ще один вид ушкодження - подвійне замикання на землю, що характеризується двома замиканнями на землю на різних провідниках з окремо розташованими початковими точками.
3. обриви кабелю
   Механічні ушкодження і рух земної поверхні можуть викликати обриви одного або декількох провідників.
4. запливаючі пошкодження
   Найчастіше пошкодження не стабільно, носить епізодичний характер і залежить від навантаження на кабель. Причиною може бути висихання кабелів з масляною ізоляцією при низькому навантаженні. Ще одна причина - частковий розряд внаслідок старіння або електричного тріінга в кабелях з полімерною ізоляцією.
5. Пошкодження кабельної оболонки
   Пошкодження зовнішньої кабельної оболонки не завжди ведуть до негайного виходу кабельної лінії з ладу, але з плином часу можуть викликати пошкодження кабелю, зокрема, через проникнення вологи і пошкоджень ізоляції.

Одна ділянка може складатися з відрізків різних типів кабелів, особливо в густонаселених місцях з великим скупченням інженерних комунікацій. Використовуються кабелі з полімерною ізоляцією або просоченою паперовою ізоляцією. На практиці пошкодження кабелю доводиться визначати на всіх рівнях напруги - як в низьковольтних, так і в середньо- і високовольтних системах. Тому для щоденного використання доцільно застосовувати обладнання для виявлення місць пошкоджень кабелю, розроблене для середньо- і високовольтного діапазону, однак з таким же успіхом можна було б використовувати і в низьковольтних системах.

Пошук пошкоджень кабелю в нестандартних ситуаціях

Методика виявлення місць пошкоджень кабелю передбачає наступний логічний порядок виконання дій в чотири етапи: При аналізі пошкодження встановлюються характеристики дефекту і визначається подальші дії. При попередній локалізації дефекту визначається місце дефекту з точністю до одного метра. Далі виконується точна локалізація місця пошкодження, щоб по можливості обмежити обсяг екскавації грунту і мінімізувати час ремонту.

1. аналіз пошкодження;
2. попередня локалізація
3. ідентифікація кабелів
4. точна локалізація

Пошкодження кабелю необхідно локалізувати швидко і точно, щоб забезпечити умови для подальших ремонтних робіт і введення лінії в експлуатацію. Якнайшвидше і якомога точніше: головне - правильно вибрати метод вимірювання!

При роботі з протяжними кабельними лініями може трапитися так, що поширений метод імпульсної рефлектометрии виявиться непридатним через занадто сильного згасання вимірювального імпульсу або його відображення. Тут на допомогу може прийти метод імпульсного струму (ICM). Для пошуку запливають, тобто нерегулярних і залежних від напруги ушкоджень - відмінно підходить метод затухаючого сигналу (Decay).

У разі, якщо найбільш поширені методи визначення місць пошкоджень кабелю, такі як метод імпульсної рефлектометрии (TDR) або метод вторинного імпульсу / мультіімпульсний метод (SIM / MIM) виявилися неефективними, причиною може бути занадто сильне згасання вимірювального сигналу на великих відстанях, істотно ускладнює оцінку імпульсу. Іншою причиною може стати висока ємність кабелю, що перешкоджає імпульсного розряду, що використовується в методі SIM / MIM, оскільки при виконанні SIM-вимірювання ємність імпульсного конденсатора повинна значно перевищувати ємність кабелю. Тому в разі дуже довгих кабелів рекомендується використовувати інший метод, а саме - метод імпульсного струму ICM (Impulse Current Method).

Перша можливість - за допомогою імпульсного генератора із замкнутим імпульсним перемикачем зарядити кабель постійним струмом до напруги пробою, що дозволить використовувати власну ємність кабелю. Це підвищить потенційну ємність імпульсу. Тоді відстань від імпульсного генератора до пошкодження імпульсна енергія буде долати не самостійно, а «переноситися» ємністю кабелю. Крім того не потрібно враховувати час іонізації, як у випадку з імпульсами.

Виявлення пошкодження за допомогою імпульсів струму

При використанні методу імпульсного струму в кабель подається імпульс напруги, щоб в місці пошкодження спровокувати пробою. Цей пробою призводить до виникнення перехідної хвилі, яка кілька разів проходить між місцем ушкодження і кінцем кабелю. При цьому в кожній точці відображення вона змінює свою полярність, оскільки в обох випадках мова йде про низькоомних з'єднаннях.

На підставі інтервалу часу, з яким повторюється це відображення, можна визначити відстань до місця пошкодження (l = t * v / 2 - вимірювальний кабель). Такий метод найкраще призначений для роботи з довгими кабелями, оскільки поширюється по кабелю імпульс дуже широкий (висока енергія імпульсу).

У коротких кабелів множинні відображення накладаються один на одного, що не дозволяє визначити часовий інтервал. Однак при використанні з довгими кабелями метод імпульсного струму дає хороші результати попередньої локалізації дефектів.

Для аналізу перехідного імпульсу служить індуктивний датчик, що реєструє струм в кабельній оболонці. Сигнали датчика відображаються за допомогою імпульсного рефлектометра (прилади BAUR серії IRG). На підставі інтервалу часу між другим і третім, або між третім і четвертим імпульсом можна розрахувати відстань. Для цього користувачеві необхідно лише відзначити два наступних один за одним піку або фронту відображається приладом IRG перехідною хвилі. відстань від генератора імпульсного напруги до місця пошкодження дорівнює різниці розрахованих приладом відстаней в метрах до обох піків (див. рис. нижче).

Відстань до пошкодження наочно визначається за графіком програмного забезпечення імпульсного рефлектометра. Щоб на екрані були відображені по можливості всі піки цієї перехідної хвилі, діапазон відстані імпульсного рефлектометра IRG слід налаштувати таким чином, щоб він в кілька разів перевищував довжину кабелю.

Метод затухаючого сигналу

Для важко виявляються пошкоджень і, перш за все, для пошкоджень, що виникають при високій напрузі підходить метод затухаючого сигналу.

Більшість пошкоджень середньо- і навіть високовольтних кабелів можна визначити за допомогою стандартного імпульсного напруги до 32 кВ. Однак в разі періодично виникають ушкоджень (запливаючих ушкоджень) може статися так, що ця напруга є недостатнім для виникнення пробою і не дає можливості достовірно визначити місце пошкодження. Тоді домогтися мети дозволить метод затухаючого сигналу (метод Decay).

При використанні даного методу кабель підключається до джерела випробувальної напруги і його ємність «заряджається» до тих пір, поки що впливає напруга не приведе до пробою.

У разі використання методу затухаючого сигналу, імпульсний рефлектометр виконує оцінку хвилі напруги, осциллирующей після пробою між джерелом напруги і місцем ушкодження. Як датчик використовується ємнісний дільник напруги.

Оцінка отриманих даних також проста, як і при використанні методу ICM, виконується за допомогою імпульсного рефлектометра IRG. На діаграмі оцінки користувач зазначає два наступних один за одним позитивних піку напруги, фронту кривої напруги або, наприклад, дві точки проходження кривої через нуль і зчитує відстань. Різниця цих двох значень, поділена на 2, за вирахуванням довжини вимірювального кабелю утворює відстань до пошкодження.

Оскільки у джерела генератора високий вихідний імпеданс, напруга відбивається тільки в місці пошкодження, прилад самостійно розраховує відображається відстань по заданій формулі.

Як і при використанні методу імпульсного струму, настройки для відображення результату повинні бути зроблені таким чином, щоб зона відображення в кілька разів перевищувала довжину кабелю. Це дозволить показати кілька осциляцій.

Диференціальний метод порівняння

Ще один перевірений метод визначення пошкоджень кабельних ліній - це диференційний метод порівняння.

Диференціальний метод порівняння або диференційний метод відноситься до методів попередньої локалізації ушкоджень кабелю. Використовується в розгалужених електромережах, де стандартні рефлектометричним методи не можуть дати необхідних результатів. Цей метод дозволяє виконувати попередню локалізацію високоомних і запливають пошкоджень. Назва «диференційний метод порівняння» походить від того, що виконується порівняння двох паралельно отриманих ICM-графіків, що виникають після подачі імпульсної хвилі. Для цього генератор імпульсної хвилі одночасно приєднується до пошкодженої та справної фазі. Вимірювання методом імпульсного струму виконується один раз без перемички і вдруге - з встановленої в кінці кабелю перемичкою між справної і пошкодженої фазою.

Якщо пошкодження розташовано на головній жилі між генератором і перемичкою, вимірювальний прилад видає відстань від перемички до місця пошкодження. Однак якщо пошкодження розташовано на відгалуженні, то вимір показує відстань від перемички до початку цього відгалуження.

Через складності і трудомісткості процесу реалізації даного методу, він використовується відносно рідко - тільки в разі нечасто зустрічаються розгалужених средневольтних мереж.

В обладнанні BAUR використовуються всі сучасні методи вимірювання з максимальним рівнем підтримки в процесі пошуку пошкоджень.