Пошуку місця УШКОДЖЕНЬ СИЛОВИХ КАБЕЛІВ
Методи відшукання місць пошкоджень діляться на дві групи:
Відносні методи використовуються для визначення ділянки (зони) кабелю, на якому сталося пошкодження. Абсолютні методи використовуються для точного визначення місця пошкодження безпосередньо на трасі кабелю. Таке поєднання методів дозволяє відносно швидко і без великих витрат відшукати місце ушкодження.
До відносних методів належать мостові методи (з використанням моста постійного струму - метод петлі і з використанням моста змінного струму - ємнісний метод), імпульсний (рефлектометричним) метод і метод коливального розряду. До абсолютних методів належать індукційний і акустичний методи.
При пробої ізоляції кабелів часто виникають «запливають пробої», т. Е. Пробої з затікання в проміжок ізоляційної маси і, відповідно, з частковим відновленням електричної міцності. Такий пробій ускладнює відшукання місця пошкодження петлевим, імпульсним і індукційним методами. Тому для забезпечення можливості використання зазначених методів дефектну ізоляцію кабелів пропалюють за допомогою спеціальних установок. Часто спочатку пробивають дефектну ізоляцію за допомогою малопотужних високовольтних випрямних установок, а потім проводять пропалювання дефектної ізоляції за допомогою низьковольтних випрямних установок, що володіють досить великою потужністю.
Мостовий метод використовується при пошкодженні ізоляції однієї або двох жив щодо оболонки (ізоляція хоча б однієї жили не пошкоджена) і відсутності обривів жил. Метод полягає у вимірюванні опору постійному струму ділянки жили до місця пошкодження за допомогою спеціального кабельного моста постійного струму, призначеного для вимірювання малих опорів.
Кабельний міст підключають до неушкодженої і пошкодженої жилах кабелю (рис. 1). На протилежному кінці кабелю зазначені жили з'єднують перемичкою. Джерело живлення моста (Б) заземлюють. Плечі моста утворюються регульованими резисторами R1 і R2, а також активними опорами жив кабелів, пропорційними довжинах lх і lk + (lk - lx) = 2lk - lx. де lk - довжина кабелю.
Відстань lх - відстань від висновків кабелю до місця пошкодження жили.
Малюнок 1. Схема вимірювань при визначенні місця пошкодження: а - принципова схема; б - схема заміщення
Відповідно до принципу вимірювання опору за допомогою моста, регулюючи R1 і R2, досягають рівноваги моста, т. Е. Рівності показань гальванометра G нулю. Умова рівноваги моста при першому варіанті вимірювань:
Точність вимірювань перевіряється при другому варіанті вимірювань, коли кінці проводів від кабелю до мосту міняються місцями. При другому варіанті вимірювань визначають значення
де lk - відома величина.
Якщо сума обчислених значень lx (1) і 2lk - lx (2) виявляється рівній 2lk. то вимірювання правильні.
Метод використовують, якщо перехідний опір в місці пошкодження Rпер ≤ 5 кОм.
Імпульсний метод заснований на вимірюванні часу проходження електромагнітної хвилі tx по лінії від місця вимірювання до місця пошкодження (відстань lx) і назад, т. Е. Відстані 2lx. При відомій швидкості поширення електромагнітної хвилі по кабелю V, зазначений час становить
Метод реалізується шляхом посилки в кабельну лінію імпульсів і виміру часу зсуву між посилаються і відбитими імпульсами. Вимірювання проводять за допомогою електронного осцилографа.
При використанні методу оператор повинен добре знати візуальний портрет кабельної лінії, т. К. В місцях неоднорідностей кабелю (наприклад, в сполучних муфтах) виникають відбиті імпульси. Метод ефективний, якщо перехідний опір в місці пошкодження ізоляції жили Rпер <100 Ом, а также при обрыве жил кабеля.
Метод коливального розряду заснований на тому, що при пробої кабелю виникає вільний процес у вигляді коливального розряду, період ТX якого пов'язаний з відстанню до місця пробою lx співвідношенням
Середня швидкість поширення хвилі в кабелях з паперово-масляною ізоляцією 3-35 кВ становить 160 · 10 3 км / с = 160 м / мкс, що і дозволяє наближено визначати відстань lх шляхом вимірювання Тх. Вимірювання ТX виконують за допомогою електронного мікросекундомера.
Великою перевагою методу є його працездатність у всіх випадках ушкоджень електричних кабелів. Метод може бути поєднаний з випробуванням кабелю випрямленою напругою.
За час ТX хвиля чотири рази проходить відстань від місця пошкодження до місця вимірювання, тоді
Вимірювання ТX виробляють на першому періоді коливань, на якому вплив загасання процесу мінімально.
При вимірюванні на жилу кабелю від випробувальної установки 1 через обмежувальний резистор R з подається висока напруга Uвн негативної полярності (рис. 2). У момент пробою в місці пошкодження виникає рівна за значенням хвиля напруги позитивної полярності (напруга в місці пошкодження в момент пробою дорівнює нулю), яка поширюється до кінців кабелю. Через t1 = lx / V після пробою хвиля відбивається зі зміною знака і йде знову до місця вимірювань. До моменту t3 = 3lx / V хвиля приходить до місця вимірювань, напруга на жилах стає негативним. До моменту t4 = 4lx / V хвиля повертається до місця пошкодження, і перший період коливань завершується.
Малюнок 2. Схема вимірювань при використанні методу коливального розряду: а - принципова схема; б - форма хвилі вільних коливань в КЛ
Мікросекундомер 3 приєднується до кабельної лінії через ємнісні подільники 2.
Індукційний метод застосовується для точного визначення місця пошкодження безпосередньо на трасі КЛ. Метод застосуємо, якщо Rпер <10 Ом, т. е. для его использования необходимо дожигание дефектной изоляции.
Практично для індукційного методу застосовується частота 800-1200 Гц. На рис. 3 наведена схема визначення замикання між двома жилами кабелю.
Малюнок 3. Схема визначення місця замикання між двома жилами КЛ індукційним методом
Для визначення траси кабелю один висновок генератора звукової частоти заземлюється, другий приєднується до неушкодженої жилі, заземленою на протилежному кінці кабелю (рис. 4).
Малюнок 4. Схема визначення траси КЛ індукційним методом
Відшукання траси кабелю проводиться по мінімуму або максимуму сигналу.
При визначенні траси по мінімуму сигналу магнітну вісь антени розташовують перпендикулярно поверхні землі (рамкова антена розташована горизонтально). Коли антена знаходиться точно над віссю кабелю, лінії магнітного поля не перетинають витки антени і ЕРС дорівнює нулю. При відхиленні від осі кабелю вліво або вправо з'являється посилюється сигнал.
При визначенні траси по максимуму сигналу магнітну вісь антени розташовують горизонтально до поверхні землі (рамкова антена розташована вертикально). Коли антена буде знаходитися точно над віссю кабелю, витки її будуть перетинатися максимальним магнітним потоком, і наводиться ЕРС буде найбільшою. При переміщенні антени уздовж кабелю ЕРС буде змінюватися тільки через зміни глибини залягання або через прокладки в трубах. На практиці частіше застосовують метод виявлення траси по мінімуму сигналу, так як він дає більш чіткі результати.
Акустичний метод доповнює індукційний і застосовується, якщо Rпер ≥ 50 Ом. В іншому випадку він непрацездатний.
Суть методу полягає в створенні в місці пошкодження потужних електричних розрядів і фіксації на поверхні землі звукових коливань за допомогою чутливих прийомних пристроїв. Для створення потужних розрядів в місці пошкодження електрична енергія попередньо накопичується в високовольтних конденсаторах або в ємності самого кабелю шляхом заряду від випрямної установки. запасені енергія
W = CU 2/2 пропорційна ємності С і квадрату напруги пробою U. У реальних установках ця енергія може становити 100 Дж і більше. При досягненні напруги пробою енергія витрачається за дуже короткий час (десятки мікросекунд) і в місці пошкодження відбувається потужний удар. Звук від цього удару поширюється в навколишньому середовищі і може бути прослуханий на поверхні землі. Після закінчення розряду електрична дуга в місці пошкодження гасне, а напруга на ємності починає поступово зростати.
Малюнок 5. Схема визначення місця пошкодження в КЛ акустичним методом