Акустический способ места повреждения кабельных линий

Информация об акустическом методе поиска места повреждения кабельных линий

Акустический метод

Акустический метод применяется для определения места повреждения кабельной линии непосредственно на трассе для всех видов повреждения при условии, что в поврежденном месте может быть искусственно создан слышимый электрический разряд.

Метод основан на принципе прослушивания с поверхности земли или воды звука электрического разряда в месте повреждения изоляции КЛ.

Для создания искрового разряда в месте повреждения в зависимости от вида повреждения кабельной линии применяются три схемы.

Для всех трех видов схем в качестве генератора используется обычная испытательная кенотронная или другая выпрямительная установка, в схему которой дополнительно вводятся емкость и разрядник.

Схема на рисунке а), применяется для определения места повреждения в муфтах при заплывающих пробоях.

В этих случаях в месте повреждения между жилой и свинцовой оболочкой всегда происходит достаточно мощный искровой разряд, который может быть прослушан с поверхности земли.

Схема на рисунке б) применяется для определения места повреждения в кабельных линиях в случаях, когда в месте повреждения установилось устойчивое замыкание между одной из жил и свинцовой оболочкой кабеля.

При определении места повреждения на кабельной линии напряжением 35 кВ следует применять схему на рисунке в), используя емкость целых жил кабеля. Слышимость звука искрового разряда с поверхности земли в значительной степени от глубины залегания кабеля, а также от состояния почвы.

При глубине залегания кабеля более 2 м в большинстве случаев существующими приемниками звука определить место повреждения не представляется возможным. В зимних условиях, когда грунт мерзлый, слышимость звука искрового разряда значительно лучше.

В болотистых, торфяных почвах слышимость звука хуже.

При повреждении линии непосредственно в кабеле в случаях, когда длина канала искрового разряда очень небольшая, сила звука от искрового разряда получается наименьшей. В этом случае зона слышимости от места повреждения не превосходит 1 м.

Если в месте пробоя кабеля, помимо повреждения также свинцовая оболочка, то сила звука искрового разряда получается большой и в этом случае зона слышимости от места повреждения при нормальной глубине заложения кабеля достигает около 5 м.

Акустический метод с успехом используется для определения места повреждения подводных кабелей. Для прослушивания звука в этом случае пользуются двумя методами. Приемник звука ставится на дно лодки, чем достигается большая площадь соприкосновения с водой. если разряд в месте повреждения достаточной мощный, то он прослушивается уже на расстоянии 0,5 — 1,0 км. если звук искрового разряда слабый, то для его прослушивания применяется раструб с пьезодатчиком, который опускается в воду. В этом случае звуки разрядов прослушиваются на расстоянии 100-150 м от места повреждения КЛ.

В зимних условиях приемник звука устанавливается непосредственно на лед. Зона слышимости с поверхности льда достигает более 100 м.

Применение акустического метода на открыто проложенных кабелях не рекомендуется, так как из-за хорошего распространения звуковых колебаний по металлическим оболочкам кабеля можно допустить большую ошибку в определении места повреждения.

При применении акустического метода придерживаются следующей последовательности выполнения отдельных операций по определению места повреждения в КЛ. предварительно в зависимости от характера повреждения методом колебательного разряда, импульсным или петлевым методом определяется зона повреждения.

Оператор со звукоприемником отправляется в зону повреждения, в то время как на поврежденную жилу КЛ подаются импульсы с периодичностью порядка 1 имп/сек. Идя по трассе в зоне повреждения, оператор устанавливает приемник звуков на землю и в телефон прослушивает разряды.

Если разряды не прослушиваются, то приемник звука переносится на 1-2 м по трассе линии и так далее.

Над местом повреждения КЛ слышимость искровых разрядов наибольшая.

Для акустического метода требуется генератор импульсов и прибор АИП-3 или АИП-3м.

Разрядники можно применять различных конструкций, в том числе игольчатые и шаровые. Устанавливать разрядник следует возможно ближе к концевой разделке кабеля.

Прибор АИП-3 (акустический и индукционный) состоит из пьезоакустического датчика, трехлампового усилителя с батарейным питанием, головного телефона и выносной индукционной рамки. Прибором АИП-3 можно определять место повреждения непосредственно на трассе КЛ при акустическом и индукционном методах.

Источник

Умный сайт для вашего энергокомплекса

Диагностика изоляции кабеля акустическим методом

Изоляция кабелей служит гораздо меньше токоведущих жил, которые изготовлены из стойкого гомогенного металла (медь или алюминий). Знание точных координат места повреждения изоляции позволяет в случае аварии сократить количество заменяемого кабеля, поэтому предложено множество различных методов диагностики изоляции. В этой статье рассмотрим акустические методы диагностики изоляции кабельных линий.

Акустические локаторы применяются для поиска повреждений в кабелях и газопроводах

На каких кабелях применяется акустический метод диагностики?

Наиболее часто диагностику требуется проводить на высоковольтных кабельных линиях с полиэтиленовой изоляцией. Изоляция может быть изготовленной из любого материала: полиэтилена, поливинилхлорида, композитных составов, в том числе и маслонаполненные кабели. Также кабельная линия может иметь любой вольтаж. Он обязательно учитывается при выборке напряжения и мощности импульсов тока звуковой частоты при диагностике.

В подземных кабельных линия наиболее распространены кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Связано это не только с отличными изоляционными качествами полиэтилена, но и с его низкой ценой. Это самый дешевый полимер в мире. При этом именно в сшитом полиэтилене возникает эффект так называемого водяного триинга, что является нормальным процессом старения полимеров в условиях влажного грунта. Данный дефект со временем переходит в «заплывающий пробой», когда электрическое сопротивление изоляции на низком напряжении нормальное, а с повышением возникает пробой, который исчезает при повторном снижении напряжения.

Акустический метод неразрушающего контроля хорошо подходит для поиска дефектов типа «заплывающий пробой» по нескольким причинам. Рассмотрим преимущества этого метода:

Для диагностики используется переменный ток высокого напряжения, получаемый от кенотронного генератора. В месте заплывающего пробоя создается мощное электромагнитное и акустическое поле (звук, хорошо слышимый даже при подземной прокладке).

Поиск возможен, когда соседние, или близко расположенные кабели, в силовой линии не обесточены. В этом случае полностью отключается электромагнитный приемник из-за наводок 50 Гц и включается акустический с геомикрофоном. Частота импульсов не является кратной 50 Гц и акустический тракт приемника имеет фильтры для отстройки.

В условиях акустических шумов (например, вблизи автомобильных дорог), наоборот, задействуется электромагнитный приемник вместо акустического геомикрофона. Чувствительность электромагнитных сенсоров в разы выше акустических, соответственно, возрастает дальность обнаружения. В некоторых случаях она превышает 1000 м.

Расстояние до места замыкания распознается очень точно, благодаря технологии подсчета задержек импульсов. По схожим технологиям работают многие высокоточные системы, например, лазерные дальномеры или навигация GPS.

Пример прокладки множества кабелей в одной траншее. Поиск места повреждения акустическими методами возможен без обесточивания близлежащих кабелей.

Ограничения акустического метода контроля

Акустический метод исследования не позволяет обнаруживать водяные триинги и дефекты изоляции, не приведшие к пробою. Можно обнаружить только имеющиеся повреждения. Нельзя составить прогнозы, оценить степень старения изоляции.

Обнаруживается только первый пробой. Если дефекты в виде заплывающих пробоев следуют один за другим, они не обнаруживаются.

Акустические шумы и электромагнитные помехи снижают дальность определения.

Примеры оборудования

Генератор SWG и приемник ударных волн (акустический локатор) Digiphone

Передовой комплект оборудования для поиска мест повреждения изоляции акустическим методом. Генератор ударных волн SWG представляет собой блок с минимумом элементов управления. Оператору необходимо подключить генератор к испытуемым кабельным жилам (не менее двух), выставить энергию заряда, (например, 1000 дж) и частоту. При работе с прибором соблюдают меры предосторожности. Выходное напряжение — до 32 кВ. При включенном генераторе выполняется ручной поиск с помощью различных акустических локаторов. Сам генератор SWG универсален. Его можно использовать для диагностики кабелей иными методами.

Приемник ударных волн Digiphone имеет чувствительный узкополосный УНЧ и геомикрофон. Оборудование защищено от влаги, поиск может выполняться в любых условиях, в том числе и по мерзлому грунту, когда акустическая проводимость улучшается.

Приемник ударных волн Digiphone+

Акустический локатор Digiphone+

В отличие от акустического локатора Digiphone, Digiphone+ принимает не только акустические, но и электромагнитные волны. На практике это означает удлинение расстояния между точкой подключения генератора и уверенным распознаванием места повреждения. Приемник ударных волн Digiphone+ отличается высокой чувствительностью и строгим соответствием всем современным требованиям. Так выходной звуковой каскад имеет ограничение по звуку 84 дБ/А в соответствии с положениями об охране труда. Приемный тракт узкополосный с системой подавления посторонних шумов. Дополнительные плюсы: компас, цветной дисплей, удобная регулируемая ручка и вес всего 2,2 кг.

На следующем видео показано, как работать с акустическим локатором Digiphone+

Если вам нужна профессиональная консультация по диагностике изоляции кабеля, просто отправьте нам сообщение!

Источник

Акустический метод определения места повреждения кабельной линии

Акустический метод поиска повреждений кабеля практически универсален. Он позволяет находить повреждения различного типа: «заплывающие» пробои, однофазные и междуфазные повреждения с различными переход­ными сопротивлениями, обрывы одной или нескольких жил. При этом полное замыкание с маленьким переходным сопротивлением не дает искрового разряда и не может быть определено данным методом. В ряде случаев с помощью акустического метода поиска возможно найти несколько повреждений на одной кабельной линии.

Общий принцип

Сущность акустического метода обнаружения повреждений кабельных линий видна из самого его названия. Ин­формативным параметром является уровень кратковременного звукового сигнала — щелчка, удара, возникающего одновременно с электрическим искровым или дуговым разрядом, происходящим в месте повреждения (МП) кабеля в момент подачи на него высо­ковольтного импульса электрического напряжения. Для контроля и индикации сигнала используется высокочувствительный аку­стический датчик (микрофон), преобразующий звуковой сигнал в электрический. Датчик подключен к >переносному приемно-уси­лительному устройству, снабженному звуковой и визуальной ин­дикацией. Оператор, пошагово перемещая по поверхности вдоль трассы кабеля датчик, в направлении увеличения сигнала находит точку с максимальным сигналом, которая находится непосред­ственно над МП. Таким образом, локализуют место повреждения (рис.).

Определение точного местонахождения повреждения в кабельной линии

Акустический сигнал в грунте

Акустический сигнал в грунте довольно быстро затухает и область обнаружения МП акустическим методом при стандартной глу­бине прокладки кабеля ограничивается несколькими десятками метров. В самом лучшем случае это сотня метров. Ограничения связаны с характеристиками грунта, энергией разряда и чувстви­тельностью применяемой аппаратуры.

Виды повреждений

Очевидно, что необходимым условием для возникновения элек­трического пробоя является наличие достаточно большого элек­трического сопротивления в МП кабеля. Есть сопротивление — есть «предмет для пробоя». Нет сопротивления (короткое за­мыкание) — при подаче импульса напряжения будет импульс тока, но электрического разряда, а значит и акустического сигнала, не будет. Практика показывает, что сопротивление должно быть не меньше нескольких десятков Ом. Такое ограничение определя­ет виды повреждений, которые можно обнаруживать, используя акустический метод, т.е. область применения метода. Это утечки в изоляции, «заплывающие» пробои, однофазные и междуфазные повреждения с различными переходными сопротивлениями, об­рывы одной, двух или всех жил.

Схемы подключения генератора к кабелю

Для создания разряда необходимо специальное оборудование.Это импульсные, т.н. ударные генераторы, способные создать мощный электрический разряд. Энергия необходимая для создания разря­да накапливается в достаточно большой электрической емкости и через коммутатор или разрядник подается на кабель. Длительный опыт использования ударных генераторов показал, что в боль­шинстве случаев достаточно энергии до 2000 Дж. Использование генераторов с энергией более 3000 Дж может быть опасным для кабеля, поскольку очень большие импульсные токи в момент раз­ряда порождают очень сильные магнитные поля, сопровождаю­щиеся мощными механическими воздействиями на элементы кон­струкции кабеля.

Схема определения места повреждения зависит от вида поврежде­ния КЛ. Если произошел «заплывающий» пробой (как правило, в муфтах), то сопротивление в месте повреждения большое — единицы и десятки мегаом. При этом с помощью генератора напряже­ние доводится до пробоя. При устойчивых замыканиях, имеющих переходное сопротивление в месте повреждения от единиц Ом до десятков килоом, используется генератор, разрядник и накопи­тельная (зарядная) емкость или емкость неповрежденных жил. Через разрядник высоковольтный импульс посылается в повре­жденную жилу кабеля, в месте повреждения которой происходит пробой, вызывающий акустический сигнал.

Способы подключения генератора к кабелю в зависимости от вида повреждения изображены на рисунках:

Схемы подключения генератора к кабелю

Сочетание с индукционным методом поиска

Вариант акустического метода определения места повреждения кабельной линии в сочетании с индукционным методом мо­жет быть эффективным в сложных случаях, когда акустический сигнал слаб и имеет «размытую» характеристику без четкого мак­симума уровня. Это затрудняет локализацию МП, сильно умень­шает точность его определения. Для реализации этого метода не­обходимо акустический приемник дополнить электромагнитным каналом, состоящим из магнитной антенны и усилителя. Магнит­ное поле, возникающее при разряде, достигает магнитной антенны практически мгновенно, поскольку скорость его распространения сравнима со скоростью света (300 000км/сек). Скорость распро­странения звука в грунте измеряется сотнями метров в секунду. Принимая оба сигнала и измеряя время запаздывания звуково­го сигнала относительно магнитного можно оценить расстояние до места повреждения. При приближении к МП задержка будет уменьшаться и непосредственно над ним будет минимальна. По­следовательность действий при проведении поиска такая же, как и для акустического метода, но кроме (или вместо) контроля уров­ня акустического сигнала, увеличивающегося с приближением к МП, контролируется величина задержки, уменьшающаяся по мере приближения к МП.

Нестандартный вариант акустического метода

Нестандартный вариант акустического метода определения повреждений кабеля может использоваться, когда в МП сопротивление равно нулю, т.е. имеет место короткое замыкание, а использование индукци­онного метода невозможно. Как уже упоминалось выше, при про­хождении большого тока по близко расположенным проводникам возникают мощные силы, притягивающие или отталкивающие эти проводники. Поскольку любая изоляция, разделяющая эти проводники, обладает определенной упругостью, она сжимается или растягивается (в зависимости от направления силы). Если ток носит импульсный характер механические взаимодействия меж­ду элементами конструкции кабеля — жилами, или жилой и обо­лочкой — тоже носят импульсный, взрывной характер. Жилы или жила-оболочка «хлещут» друг по другу. При этом возникают и звуковые щелчки – «шлепки». В отличие от «классического» случая с локальным разрядом и локальным же акустическим «щелчком» в описываемом случае звук порождается на всей протяженности кабеля, где протекает ток, т.е. до места КЗ. Это обстоятельство и позволяет локализовать МП. Если оператор слышит щелчки, он находится до МП. После прохождения МП звук постепенно уменьшается и исчезает, т. к. ток в кабеле отсутствует и соответ­ственно отсутствует механическое взаимодействие порождающее звук. Место, где начинает уменьшаться уровень звукового сигнала и является МП. Естественно уровень акустического сигнала в рас­сматриваемом случае значительно меньше, чем в случае мощного разряда происходящего в МП, практически в одной точке и для успешной реализации метода требуется наличие высокочувстви­тельного оборудования.

Источник