Способы определения мест повреждений кабельных линий

При повреждении кабельной линии определяют предварительно зону повреждения, а затем уточняют и выявляют место повреждения, применяя в зависимости от характера повреждения индукционный, акустический, петлевой, емкостный, импульсный методы или метод колебательного разряда (рис. 1 и 2).

Индукционный метод (см. рис. 1,а) применяется при пробое изоляции между двумя или тремя жилами кабеля и малом переходном сопротивлении в месте пробоя. Метод основан на принципе улавливания сигналом на поверхности земли при пропуске по кабелю тока 15—20 А частотой 800—1000 Гц. При прослушивании над кабелем слышно звучание (наиболее сильное — над местом повреждения и резко снижающееся за местом повреждения).

Для поиска применяют прибор типа КИ-2М и др., ламповый генератор 1000 Гц с выходной мощностью 20 ВА (типа ВГ-2) для кабелей длиной до 0,5 км, машинный генератор (типа ГИС-2) 1000 Гц, мощностью 3 кВА (для кабелей длиной до 10 км). Индукционным методом определяют также трассу кабельной линии глубину заложения кабеля и место расположения муфт.

Рис. 1. Методы (схемы) определения места повреждения кабельной линии: а — индукционный, б — акустический, в — петлевой, г — емкостный

Рис. 2. Изображение на экране прибора ИКЛ места повреждения в кабельной линии: а — при коротком замыкании жил кабеля, б — при обрыве жил кабеля.

Акустический метод (см. рис. 1,б) используют для определения непосредственно на трассе места всех видов повреждений кабельной линии при условии создания в этом месте звукового удара, воспринимаемого на поверхности земли при помощи акустического аппарата. Для создания электрического разряда в месте повреждения кабеля должно быть сквозное отверстие, образуемое при прожигании кабеля газотронной установкой, а также достаточное переходное сопротивление для образования искрового разряда. Искровые разряды создаются генератором импульсов, а воспринимаются приемником звуковых колебаний типа АИП-3, АИП-Зм и др.

Петлевой метод (см. рис. 1,в) применяется в случаях, когда жила с поврежденной изоляцией не имеет обрыва, одна из неповрежденных жил имеет хорошую изоляцию, а величина переходного сопротивления в месте повреждения не превышает 5 кОм. При необходимости снижения величины переходного сопротивления изоляцию дожигают кенотроном или газотронной установкой. Питание схемы — от аккумулятора, а при больших переходных сопротивлениях — от сухой батареи БАС-60 или БАС-80. Для определения места повреждения на одном конце кабеля соединяют неповрежденную жилу с поврежденной, а на другом конце к этим жилам присоединяют измерительный мост с гальванометром, питаемых аккумулятором или батареей. Уравновешивая мост, определяют место повреждения по формуле

где L х — расстояние от места измерения до места повреждения, м, L — длина кабельной линии (если линия состоит из кабелей разного сечения, длину приводят к одному сечению, эквивалентному сечению наибольшего отрезка кабеля), м, R1 , R2 — сопротивления плеч моста, Ом.

Отклонение стрелки прибора в обратном направлении при перемене концов проводов, присоединяющих прибор к жилам, свидетельствует о том, что повреждение находится в самом начале кабеля со стороны места измерения.

Емкостным методом (см. рис. 1,г) определяют расстояния до места повреждения при обрыве жил кабеля в соединительных муфтах. При обрыве одной жилы измеряют ее емкость C1 сначала с одного конца, а затем емкость C2 этой же жилы с другого конца, после чего делят длину кабеля пропорционально полученным емкостям и определяют расстояние до места повреждения l х, пользуясь формулой

При глухом заземлении поврежденной жилы с одного конца измеряют емкость одного участка и целой жилы , а затем определяют расстояние до места повреждения по формуле

Если емкость С1 оборванной жилы можно замерить только с одного конца, а остальные жилы имеют глухое заземление, то расстояние до места повреждения можно определить по формуле

где С o — удельная емкость жилы для данного кабеля, принимаемая по таблицам характеристик кабелей.

Для измерения емкостным методом применяют генераторы частотой 1000 Гц и мосты: постоянного тока (только при чистом обрыве жил) и переменного тока (при чистых обрывах жил и при переходных сопротивлениях 5 кОм и выше).

Импульсным методом (см. рис. 2) определяют место и характер повреждения. Метод основан на измерении прибором ИКЛ интервала времени t х, мкс, между моментом подачи импульса и приходом его отражения, определяемого из равенства

где n — количество масштабных отметок на экране прибора ИКЛ,

c — цена деления масштабной отметки, равная 2 мкс.

Расстояние l х от начала линии до места повреждения находят, приняв скорость распространения v импульса по кабелю равной 160 м/мкс, по формуле

Метод колебательного разряда применяется для выявления «заплывающих» пробоев изоляции, возникающих в кабельных муфтах вследствие образования в них при испытаниях полостей, играющих роль искровых промежутков. Для определения места пробоя на поврежденную жилу подают напряжение от кенотронной установки, а по показаниям прибора (ЭМКС-58 и др.) определяют расстояние до места пробоя.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Определение места повреждения кабеля

Как правило, соединения потребителей с источниками электроэнергии (трансформаторными и распределительными подстанциями) осуществляется при помощи кабельных линий (КЛ). Это связано с тем, что у данного способа есть масса преимуществ перед воздушными линиями (ВЛ). Но, если случилась авария на КЛ, то поиск места повреждения кабеля без специальных приборов, практически невозможен. Сегодня мы рассмотрим несколько способов, позволяющих локализовать аварийный участок кабельной трассы, проложенной в земле.

Причины и виды повреждений кабельных линий

Существует много факторов, негативно влияющих на целостность силовых кабелей, к наиболее распространенным из них можно отнести следующие:

• Подвижка грунта, может быть вызвана аварией водопроводных, канализационных или тепловых сетей, а также сезонными явлениями, например, весенним оттаиванием.
• Превышение допустимых норм эксплуатации КЛ, что может привести к термической перегрузки линии, вызванной увеличением токовой нагрузки.
• Образование в КЛ высокого уровня электрического тока от транзитного КЗ.
• Механическое повреждение при земляных работах без учета прохождения подземных коммуникаций и глубины трассы.
• Ошибки при прокладке КЛ. В качестве примера можно привести нарушения технологии соединения жил кабельными муфтами.
• Заводской брак.

Заметим, что при открытой прокладке кабельных трасс некоторые перечисленные выше причины повреждений встречаются крайне редко. В частности, снижается вероятность влияния подвижки грунта и механические воздействия вследствие земляных работ. Помимо этого зоны повреждения открытых КЛ, в большинстве случаев, можно обнаружить при визуальном осмотре, без задействования спецметодов.

Разобравшись с причинами, перейдем к видам повреждений, поскольку от этого напрямую зависит, каким методом будет локализирован аварийный участок КЛ.

Чаще всего ремонтным бригадам приходится сталкиваться со следующими видами неисправностей:

• Дефект, вызванный полным или частичным обрывом КЛ. Чаще всего причиной аварии является проведение земляных работ без определения прохождения кабельных трасс. Несколько реже причиной данного повреждения может стать КЗ в соединительных муфтах.
• В силовых кабелях (более 1кВ), часто встречается пробой одной из жил на землю (однофазное замыкание). Ток утечки, как правило, это вызвано снижением качества изоляции в процессе эксплуатации КЛ.
• Межфазные повреждения, а также виды металлических замыканий, могут возникнуть в любых линиях, причина повреждений такая же, как и в предыдущем пункте.
• Плановое испытание кабеля, при котором задействуется высокий уровень напряжения, показывают низкую надежность изоляции, и приводит к возникновению пробоя. При определенных обстоятельствах такая линия может продолжать эксплуатироваться, но из-за низкого уровня ее надежности, авария может проявиться в любое время.

Кратко о ремонте кабельной линии

Ремонтные работы на кабельных линиях принято классифицировать на плановые и аварийные. Что касается объема таких работ, то у первых он, как правило, капитальный, у вторых – текущий.

При капитальных работах производится плановая замена КЛ, прокладка новых трасс и т.д. При необходимости также выполняется ремонт и/или модернизация сопутствующего оборудования. К последним относятся вентиляционные системы и освещение кабельных туннелей, а также насосы для откачки грунтовых вод. Учитывая специфику плановых работ, при их проведении не требуется локализация дефектных участков.

Совсем иначе обстоит дело при аварийном ремонте. Чтобы не раскапывать всю трассу, следует точно определить место обрыва провода, пробоя изоляции и т.д. Для этой цели применяются различные способы, для которых задействуется спецоборудование. Подробно об этом будет рассказано ниже.

Методики определения повреждения кабеля в земле

Как правило, дефектоскопия кабеля осуществляется в два этапа:

1. Устанавливаются границы зоны, в пределах которой находится аварийный участок.
2. Производится поиск точного места повреждения в определенной зоне.

Соответственно на первом этапе применяются относительные способы, а на втором широко используются технологии с повышенной точностью поиска повреждений. Перечислим основные методики дефектоскопии и особенности их применения.

Индукционный метод

Эта технология позволяет определить локацию, где произошел пробой изоляционного слоя токопроводящих элементов кабеля. Для этого при помощи специального генератора в КЛ подается переменный ток с силой до 20,0 ампер и частотой от 800,0 до 1200,0 герц. В результате, вокруг КЛ формируется электромагнитное поле определенной интенсивности. Если поместить в него антенную рамку подключенную к наушникам через усилитель, то можно услышать звук определенной частоты над неповрежденными токопроводящими элементами.

По характеру звукового сигнала можно определить не локацию дефекта, позиции муфт для соединения, топографию трассы (трассировку), включая наличие защитных труб. Ниже представлен рисунок, где показан уровень изменения сигнала над различными участками КЛ.

Поиск повреждений кабеля индукционным методом

Обозначения:

1. Задающий генератор.
2. Расположение соединительных элементов.
3. Защита кабеля.
4. Дефектное место.

Импульсный метод

Как уже упоминалось выше, данный способ относится к относительным, то есть, позволяющим установить дефектную зону повреждения (как правило, межфазное КЗ). Принцип работы заключается в подаче специальным прибором эталонного высоковольтного импульса в КЛ и последующим определением удаленности аварийного участка по отраженному сигналу импульсных токов.

Экран прибора ИКЛ с отображением отраженного импульса в случае замыкания (а) и обрыва (b) кабеля

В приведенном на рисунке примере расстояние до дефектного участка определяется следующим образом:

t_x – интервал времени между посланным и отраженным электрическим сигналом, измеряется в микросекундах. Как видно из рисунка, он равен 3,5 мкс. Учитывая, что скорость распространения импульса (v) примерно равна 160,0 м/мкс, то для решения необходимо применить следующую формулу: l_x = ( t_x*v ) / 2, где l_x – расстояние от генератора импульсов до поврежденного участка кабеля. В результате мы получим ( 3.5 * 160 ) / 2, то есть, 280,0 метров.

Обратим внимание, что в некоторых приборах по форме отраженного сигнала можно судить о характере дефекта.

Акустический метод

Технология основана на формировании в дефектном участке искровых разрядов, сопровождающимися звуковыми импульсами. Зафиксировать их можно используя обычный стетоскоп, прикладывая акустическую головку к земле, либо применяя специальный акустический приемник. Над дефектным участком разряды звуковых частот будут максимально громкими.

Различные схемы, применяемые при акустическом методе поиска повреждений кабеля

Обозначения:

1. Поиск устойчивого короткого замыкания между токоведущей жилой и оболочкой кабеля.
2. Схема для поиска заплывающих пробоев.
3. Применение работоспособных токопроводящих элементов (задействована емкость жил).
4. Схема для поиска обрыва.

Видео по теме:

Емкостной метод

Технология данного метода позволяет проводить поиск повреждения, в частности обрыва токоведущих элементов кабеля, путем измерения емкости жил. Как известно данный параметр напрямую зависит от длины кабеля. С упрощенной схемой высоковольтных колебаний для такого устройства можно ознакомиться ниже.

Мост переменного тока, используемый в емкостном методе обнаружения повреждения кабеля

Обозначения:

• R₁, R₂, R₃ – регулируемые резисторы.
• C_э – эталонный высоковольтный конденсатор.
• L – расстояние до места обрыва.
• L_к – общая длина КЛ.
• 1 – токоведущие элементы кабеля.
• 2 – защитная оболочка.
• 3 – место обрыва.

Подбирая сопротивление переменных резисторов, добиваются минимального отклонения стрелки прибора Г, что указывает на равновесие между плечами моста, что говорит о следующем соотношении R₁ / R₂ = С_x / С_э , это позволяет установить емкость поврежденной жилы С_x = С_э* (R₁ / R₂) .

Подобным способом производим определение емкости на другом конце КЛ, то есть, подключаем к нему генератор и повторяем измерения. В результате, вычисляем расстояние до поврежденной зоны: L = L_k * С₁ / ( C₁ + C₂ ), где С₁ и С₂ – емкости поврежденных токоведущих элементов кабеля, измеренные в начале и конце КЛ.

Метод колебательного разряда

Данный способ позволяет более эффективно определить расстояние до дефекта кабеля, известного, как заплывающий пробой. Для этой цели в поврежденную линию подаются импульсные колебательные разряды, после чего на экран спецприбора (например, ЭМКС58) выводятся данные о расстоянии до дефектного места.

Экран прибора РЕЙС-305 с указанием расстояния до поврежденного участка кабеля

Принципа работы данного метода во многом напоминает импульсный способ дефектоскопии.

Метод петли

Данный способ хорошо работает в тех случаях, когда в месте нарушения изоляции нет обрыва токоведущих элементов кабеля, а переходное сопротивление в месте дефекта не более 5,0 кОм. При несоответствии последнего условия может быть выполнен прожиг кабеля (прожигание изоляции для уменьшения переходного сопротивления). Упрощенный пример электрической схемы для метода петли показан ниже.

Устройство для поиска повреждения кабеля методом петли

Обозначения:

• Г – гальванометр.
• R1 и R2 – переменные резисторы, измерение сопротивления которых осуществляется после уравновешивания моста.
• L_k – длина КЛ.
• L – расстояние до дефектного участка.
• 1 – токопроводящие элементы кабеля.
• 2 – перемычка между целой и дефектной жилой.

После уравновешивания моста, расстояние до обрыва вычисляется по формуле: .

Метод накладной рамки

Данный вариант поиска повреждения в КЛ можно рассматривать в качестве одной из разновидностей индукционного способа, когда необходимо найти пробой между токоведущим элементом кабеля и его металлической оболочкой (броней). Данная технология рассчитана на поиск дефектных мест при открытой прокладке кабельных трасс, но ее можно успешно использовать и КЛ уложенных в грунт. В последнем случае требуется выкопать шурфы в зоне локализации дефекта.

Локализация повреждения кабеля методом накладной рамки

Обозначения:

1. Накладные рамки.
2. Место пробоя изоляции.

Поиск обрыва кабеля в бетонной стене и под гипсокартоном с помощью трассоискателя

Источник