Доброе время суток, друзья!

Сегодня, как я и обещал, продолжаю цикл статей о поиске места повреждения силовых кабельных линий. Поговорим о относительных методах определения расстояния до места повреждения кабельных линий. 

1. Импульсный метод.

С помощью импульсного метода можно измерить полную длину кабельной линии, определить расстояние до места повреждения, имеющего переходное сопротивление менее 200 Ом, а также расстояние до разрывов (растяжек) жил кабеля.

Принцип импульсного метода заключается в том, что в поврежденную кабельную линию посылаются импульсы напряжения (зондирующие импульсы).

Вследствие неоднородности волнового сопротивления, вызванной повреждением кабеля, возникают отраженные сигналы от мест повреждений. Эти сигналы фиксируются на экране прибора, который определяет неоднородность кабельной линии (например, Р5-10, Рейс-105).

Схема, реализующая данный метод, представлена на рис. 1.

Неоднородности волнового сопротивления появляются в соединительных муфтах в местах однофазных и междуфазных повреждений кабеля с переходным сопротивлением в месте повреждения менее 200 Ом, в растяжках жил кабеля, в конце кабельной линии.

Рис. 1. Схема подключения измерителя неоднородностей линии к поврежденному кабелю

1 — измеритель неоднородностей линии Р5-10, (Рейс-105); 2 — соединительный кабель;

3 — провод защитного заземления; 4 — поврежденный силовой кабель.

Импульсные характеристики кабельной линии с различными видами повреждений показаны на рис. 2.

Рис. 2. Импульсная характеристика кабельной линии при:

а — измерении расстояния до обрыва или полной длины кабеля;

б — измерении расстояния до короткого замыкания в кабеле

1 — начало кабельной линии; 2 — отражение импульса от муфты; 3 — отражение импульса от обрыва или полной длины кабельной линии (а), отражение импульса от замыкания (б)

При определении расстояния до места обрыва (растяжки) или измерении полной длины кабеля полярность отраженного сигнала совпадает с полярностью зондирующего импульса. На экране прибора при этом наблюдается всплеск сигнала (рис. 2а). Полярность сигнала, отраженного от места замыкания жилы, противоположна полярности зондирующего импульса (рис. 2б). На экране прибора при этом наблюдается провал сигнала. При значительных помехах, например от блуждающих токов, измерители неоднородности подключают к поврежденной и неповрежденной жилам. В случае, если невозможно снизить сопротивление в месте повреждения ниже 200 Ом, можно провести сравнение импульсных характеристик поврежденной и неповрежденной жил кабеля. На тех участках импульсных характеристик, где имеются заметные различия, можно предполагать наличие повреждения.

2. Метод колебательного разряда.

При определении расстояний до мест однофазных повреждений с переходным сопротивлением в месте повреждения, равным десяткам и сотням мегаом («заплывающий пробой»), используется метод колебательного разряда.

Схема подключения приборов при определении расстояния до места «заплывающего пробоя» показана на рис. 3.

Место повреждения пробивается напряжением высоковольтной испытательной установки. Электромагнитный импульс, возникающий в месте пробоя, распространяется в разные стороны со скоростью примерно 160 м/мкс. Достигнув начала линии, он фиксируется измерителем расстояния до места повреждения кабеля (t1, рис. 4). Расстояние до места повреждения кабеля при этом определяется по формуле:

L_x= (UT)/2 = 160(t₁-t₃)/2,

где: t1 — передний фронт прямоугольного импульса измерителя при приходе на него прямого сигнала;

t3 — задний фронт того же импульса при переходе на измеритель отраженного от места повреждения сигнала.

Рис. 3. Схема подключения приборов при измерении расстояния до места

«заплывающего» пробоя в трехфазном кабеле:

1 — высоковольтная испытательная установка; 2 — резистор, ограничивающий ток заряда конденсаторов С; 3 — измеритель расстояния до места повреждения в кабеле ; 4 — соединительный кабель; 5 — провод защитного заземления измерителя ; 6 — цепь заземления высоковольтной выпрямительной установки; 7 — поврежденный силовой кабель

Рис. 4. Эпюры напряжений колебательного процесса при пробое заряженной кабельной линии, снятые на зажимах кабеля, и эпюры напряжений после дифференцирования колебательного процесса входными цепями измерителя:

t0 — время начала пробоя в поврежденной жиле кабеля; t1 — время прихода электромагнитной волны к началу кабеля; tn1, tn2 — время прихода отраженной от неоднородности электромагнитной волны; t2 — время прихода отраженной волны к месту пробоя; t3 — время прихода отраженной от места пробоя электромагнитной волны к началу кабеля

На эпюре колебательного процесса при пробое места повреждения видны всплески сигнала в момент времени tn1 и tn2, что обусловлено некоторой неоднородностью волнового сопротивления неповрежденного участка кабеля, которые могут вызвать ложные срабатывания измерителя, что приведет к неправильному измерению расстояния до места повреждения.

Для исключения ложных срабатываний в измерителях предусматривается плавное изменение уровня входного сигнала и введение импульсов задержки, которые нейтрализуют сигналы помех.

Данный метод в условиях электротехнической лаборатории МП «Водоканал города Рязани» не используется.

3. Волновой метод.

Волновой метод применяется в случае, если сопротивление в месте повреждения составляет от нуля Ом до сотен кОм.

На рис. 5 показана принципиальная схема подключения приборов при измерении расстояния до места повреждения с переходным сопротивлением от единиц до сотен кОм при установке измерителя и присоединительного устройства тока в передвижной измерительной лаборатории.

В основу данного метода положено известное явление отражения электромагнитных импульсов от мест повреждения КЛ.

Заряженная от высоковольтной испытательной установки батарея конденсаторов разряжается при возникновении пробоя (при большом переходном сопротивлении в месте повреждения) или при достижении напряжения срабатывания разрядника (при малых сопротивлениях в месте повреждения кабеля).

Рис. 5. Схема, используемая для определения расстояния до места повреждения КЛ волновым методом

1 — высоковольтная испытательная установка; 2 — резистор, ограничивающий ток заряда батареи конденсаторов; 3 — управляемый разрядник; 4 — высоковольтный экранированный кабель; 5 — батарея конденсаторов; 6 — поврежденный кабель; 7 — присоединительное устройство (датчик тока); 8 — экранированный соединительный кабель.

Рис. 6. Эпюры тока в цепи конденсатора и эпюры напряжения на выходе присоединительного устройства

t0 — момент начала пробоя в поврежденной жиле кабеля; ∆Т — время пробоя; t1, t2, t3,

… — момент прихода отраженных импульсов к началу кабеля

В обоих случаях электромагнитный импульс, поочередно отражаясь от места повреждения и источника (батареи конденсаторов) вызывает затухающий колебательный процесс в цепи разряда конденсатора, период которого пропорционален расстоянию от источника импульсов (батареи конденсаторов) до места повреждения. Эпюры тока в цепи конденсатора и напряжения на входе измерителя представлены на рис.6.

На эпюрах видно, что интервал времени t0 — t1 между первым прямым и отраженными импульсами не равен интервалам времени между последующими прямыми и отраженными импульсами (t1 — t2; t2 — t3 и т.д.) Разность ∆T определяется временем пробоя места повреждения или разрядника (крутизной фронта импульса).

Следовательно, для того, чтобы измерить точно расстояние до места повреждения, следует измерить временной интервал t1 — t2 или t2 — t3, или t3 — t4 и т.д.

В кабельных линиях могут иметься значительные неоднородности волнового сопротивления по длине линии, вызванные соединением кабелей различных типов и сечений, а также соединительными муфтами.

Такие неоднородности вызывают дополнительные отражения электромагнитных волн, что приводит к ложным измерениям.

Ложные измерения вследствие таких помех могут быть исключены путем регулируемого уменьшения чувствительности прибора и путем введения регулируемых по времени импульсов задержки срабатывания схемы прибора, как в цепи пуска прибора (в интервале времени t0 — t1), так и в цепи останова прибора (в интервале времени (t1 — t2).

Для определения этих видов повреждений применяется измеритель расстояния до места повреждения кабеля ЦРО-200, использующий волновой метод и обладающий вышеперечисленными возможностями.

4. Петлевой метод.

Метод петли (Муррея) используется в случаях повреждений изоляции одной или двух жил относительно оболочки, не сопровождающихся обрывом жил, при условии, что переходное сопротивление постоянному току в местах повреждения R_перех≤5 кОм, если R_перех>5 кОм, то перед использованием метода требуется предварительное прожигание места повреждения. Метод петли заключается в непосредственном измерении сопротивления постоянному току участка поврежденной жилы до места повреждения с помощью чувствительного кабельного моста (например, Р-333) по схеме, приведенной на рисунке 7.

Рис.7. Схема измерений при определении места повреждения методом петли.

При равновесии моста

Так как сопротивление пропорционально постоянному току жил кабеля пропорционально длине кабеля, то можно считать, что

Используя это выражение, можно написать для условия равновесия моста (заменив D на l_xR_oи B на 2LR₀-D):

где L- длина кабеля; А и С – сопротивления моста при установке гальванометра на нуль.

Для повышения точности измерений по схеме, приведенной на рисунке 7, сопротивления соединительных проводов между кабелем и мостом и между концами кабеля должны по возможности быть минимальными. Точность измерений проверяется при втором измерении, когда концы проводов от кабеля к мосту меняются местами. При втором измерении определяется

Если для результатов измерений выполняется соотношение

l_x+ l_y+ L =2L,

где L известно, то первое измерение было правильным.

Так как при измерении методом петли невозможно исключить ошибку моста и точно учесть длину кабеля, то естественно, что этим методом точное местонахождение повреждения определить нельзя, а можно ориентировочно определить участок повреждения. Точное местонахождение повреждения определяется одним из непосредственных методов.

О которых мы поговорим в следующий раз…

[adsense]