Доброе время суток, друзья!
Сегодня мы поговорим об абсолютных методах определения места повреждения силового кабеля.
1. Акустический метод.
Акустический метод основан на прослушивании над местом повреждения кабельной линии звуковых колебаний, вызванных искровым разрядом в канале повреждения. Акустический метод практически универсален и в большинстве случаев является основным абсолютным методом. Им можно определять повреждения различного характера: однофазные и междуфазные замыкания с различными переходными сопротивлениями, обрывы одной, двух или всех жил.
В отдельных случаях возможно определение нескольких повреждений на одной кабельной линии.
Искровые разряды, получаемые в месте повреждения кабеля, образуются двумя способами.
При «заплывающем пробое», который, как правило, обнаруживается при контрольных испытаниях, повреждение, в основном, бывает в муфтах.
Сопротивление в месте повреждения большое — единицы и десятки мегаом.
С помощью испытательной установки постоянного тока (см. рис. 3 ) к поврежденной жиле прикладывается напряжение (не более 5Uном, где Uном — рабочее напряжение кабеля).
Как только в месте повреждения происходит пробой, определяют расстояние до места повреждения, например, с помощью метода колебательного разряда.
После первого пробоя сопротивление в поврежденной жиле кабеля восстанавливается, и напряжение от испытательной установки постоянного тока возрастает опять до напряжения пробоя. Такая периодичность пробоев может продолжаться длительное время. В зоне измеренного расстояния до места повреждения оператор, передвигаясь вдоль трассы кабельной линии, четко фиксирует акустические сигналы, вызываемые пробоями в месте повреждения.
При замыканиях, имеющих переходное сопротивление в месте повреждения от единиц Ом до десятков кОм, используется высоковольтная установка постоянного тока, с помощью которой производится заряд конденсатора, после чего через разрядник (разрядник может быть как управляемый, так и неуправляемый воздушный) в месте повреждения происходит пробой, вызывающий акустический сигнал. В передвижных измерительных лабораториях имеются, как правило, две группы высоковольтных конденсаторов. Одна группа на рабочее напряжение до 5 кВ при емкости конденсаторов до 200 мкФ (низковольтная акустика), другая группа на рабочее напряжение до 30 кВ при емкости конденсаторов до 5 мкФ (высоковольтная акустика).
Установки для заряда конденсаторов первой группы имеют большую мощность, которая необходима для быстрой зарядки конденсаторов большой емкости (единицы секунд).
Если при использовании первой группы конденсаторов невозможно создать пробой вследствие большого сопротивления в месте повреждения, то необходимо использовать вторую группу конденсаторов. Оператор, перемещаясь вдоль трассы кабельной линии в предполагаемой зоне повреждения, измеренной импульсным или волновым методом, может точно определить место повреждения следующим способом.
При использовании кабелеискателя, ПК-100, имеющего один канал усиления, сигнал от акустического преобразователя усиливается приемником и поступает на стрелочный индикатор и головные телефоны. Передвигаясь по трассе кабельной линии, оператор прослушивает сигналы с помощью головных телефонов и только в месте непосредственного повреждения кабеля, когда акустические сигналы четко фиксируются, необходимо с помощью стрелочного индикатора выявить на трассе точку с максимальным отклонением стрелки, где и находится повреждение.
При использовании кабелеискателя, например, КАИ-90, имеющего два канала усиления (один для усиления сигналов акустического преобразователя, а другой для усиления сигналов, наведенных в индукционном преобразователе), поиск осуществляется следующим образом.
При перемещении вдоль кабельной линии сигнал, наведенный в индукционном преобразователе, поступает через усилительный тракт приемника на стрелочный индикатор, а сигнал с акустического преобразователя поступает через свой усилительный тракт на головные телефоны.
В зоне места повреждения, когда становится слышен акустический сигнал в головных телефонах, следует перейти в режим акустического поиска.
При этом акустический сигнал будет поступать через усилительный тракт приемника КАИ-90 как на головные телефоны, так и на стрелочный индикатор, по которому при максимальном его отклонении можно найти точное место повреждения.
При определении места растяжки (разрыва) жил в кабеле высоковольтную испытательную установку постоянного тока подключают поочередно к одной из жил или сразу ко всем трем жилам кабеля (рис. 8).
При подъеме испытательного напряжения до 5Uном зa счет ослабленной изоляции возникает пробой в месте разрыва между одной из жил и оболочкой кабеля. В случае, если пробой в месте повреждения не происходит, необходимо установить перемычку на дальнем конце кабеля между всеми жилами и оболочкой кабеля.
В этом случае при поднятии испытательного напряжения пробой происходит в месте разрыва жил кабеля.
В обоих случаях место повреждения находится акустическим методом.
Рис. 8. Схема подключения высоковольтной испытательной установки при растяжке жил в кабеле:
1 — высоковольтная испытательная установка; 2 — поврежденный кабель; 3 — перемычка между жилами и оболочкой кабеля
2. Индукционно-импульсный метод.
Индукционно-импульсный метод используется при определении места повреждения вида «заплывающий пробой» на трассе кабельной линии. Определение места пробоя в кабеле производится методом контроля направления распространения электромагнитных волн, возникших в месте пробоя.
Так как при пробое возникают электромагнитные волны, направленные от места повреждения к концам кабельной линии, то место на трассе кабельной линии, в котором происходит изменение направления волн, соответствует месту повреждения.
Для определения места «заплывающего пробоя» кабельной линии к поврежденной жиле кабеля подключают высоковольтную установку и плавно поднимают постоянное напряжение до обеспечения периодических пробоев в кабеле.
Методом колебательного разряда производят измерение расстояния до места повреждения.
Точный поиск места повреждения в найденной зоне производится индукционно- импульсным кабелеискателем КИИ-83 или КИИ-89, переносимым вдоль трассы при создании в линии периодических пробоев.
При каждом пробое в линии в индукционном преобразователе (датчике) наводится напряжение, полярность которого фиксируется кабелеискателем (отклонением стрелки прибора).
Если место повреждения будет пройдено, то прибор будет фиксировать другой знак полярности, что является основанием для возвращения назад, и точного определения места повреждения кабеля.
Кабелеискатели КИИ-83 и КИИ-89 позволяют однозначно определить, в каком направлении следует вести поиск вдоль трассы линии, чтобы приблизиться к месту повреждения.
Это исключает ошибочные действия оператора. На трассе кабельной линии в зоне предполагаемого места повреждения (при изменении знака показывающего прибора) целесообразно для более точного определения места повреждения использовать акустический метод.
3. Индукционный метод.
Индукционный метод определения места повреждения, основан, на принципе определения характера изменения магнитного поля, над кабелем, по которому пропускается ток от генератора звуковой частоты. Частота тока от 480 до 10000 Гц. Метод обеспечивает высокую точность определения места повреждения и имеет широкое распространение.
Индукционным методом можно определить:
· трассу кабельной линии;
· глубину прокладки кабельной линии;
· искомый кабель в пучке кабелей;
· междуфазные повреждения кабельной линии;
· однофазные повреждения кабеля.
3.1. Определение трассы кабельной линии.
При определении трассы кабельной линии (рис. 9) генератор звуковой частоты включается по схеме фаза — земля.
При использовании генератора с выходной частотой 1000 Гц (рис. 9 а) на дальнем конце кабельной линии устанавливается перемычка между жилой и оболочкой кабеля.
При использовании генератора с выходной частотой 10000 Гц (рис. 9 б) установка перемычки на дальнем конце кабеля не обязательна. Звуковой сигнал будет формироваться емкостным током, протекающим через распределенную емкость кабеля Ск.
Определение трассы кабельной линии основано на изменении уровня звукового сигнала, который наводится в индукционном преобразователе (ИП) и усиливается приемником.
Оператор, передвигаясь вдоль трассы кабельной линии при горизонтально расположенном индукционном преобразователе (рис. 9 г) (параллельно плоскости земли и перпендикулярно кабельной линии), слышит максимальный сигнал в головных телефонах непосредственно над кабелем, а при перемещении преобразователя вправо или влево от оси кабеля сигнал будет ослабевать.
При вертикально расположенном индукционном преобразователе (рис. 9 д) оператор слышит в головных телефонах над кабелем слабый сигнал, который усиливается при перемещении преобразователя вправо или влево от трассы кабельной линии.
Таким образом, при передвижении по направлению максимального (при горизонтально расположенном ИП) или минимального (при вертикально расположенном ИП) сигнала определяют трассу кабельной линии. Иногда, вследствие разрывов оболочки кабеля и муфт, ток от генератора протекает по оболочкам соседних кабелей, находящихся под рабочим напряжением.
При этом минимум звукового сигнала получается над тем кабелем, по оболочке которого течет ток. Вследствие этого, трасса кабельной линии будет определена неправильно. В этом случае для исключения ложного определения трассы кабельной линии генератор включается между двумя жилами кабеля (рис. 9 в) (бифилярная схема). Оператор, перемещаясь по трассе кабельной линии, прослушивает максимумы и минимумы звучания сигналов в головных телефонах, вызванные шагом спирали жил кабеля (шаг спирали жил в силовых кабелях может изменяться от 0,5 до 1,5 м в зависимости от сечения жил кабеля). По уровню этих звуковых сигналов определяется трасса кабельной линии.
а) схема определения трассы кабельной линии на частоте 1000 Гц; б) схема определения трассы кабельной линии на частоте 10000 Гц; в) схема определения трассы кабельной линии на частоте 1000 Гц или 10000 Гц при подключении генератора к двум жилами кабеля;
г) ЭДС, наводимая в горизонтально расположенном индукционном преобразователе при перемещении его вправо и влево от оси кабеля; д) ЭДС, наводимая в вертикально расположенном индукционном преобразователе при перемещении его вправо и влево от оси кабеля; е) расположение индукционного преобразователя при определении глубины прокладки кабельной линии;
1 — генератор; 2 — кабельная линия; 3 — перемычка; 4 — распределенная емкость кабеля Ск
Рис. 9. Схема подключения генератора при определении трассы и глубины прокладки кабельной линии:
3.2. Определение глубины прокладки кабеля.
Для определения глубины прокладки кабельной линии используется та же схема подключения генератора, что и для определения трассы кабеля.
В месте, где требуется определить глубину прокладки кабеля, необходимо точно определить трассу кабельной линии при вертикальном расположении оси индукционного преобразователя (рис. 9 е).
Затем индукционный преобразователь с помощью фиксирующего устройства необходимо установить под углом 45° к плоскости земли.
Перемещая, преобразователь перпендикулярно трассе, находят точку на поверхности земли, в которой пропадает звучание сигнала в головных телефонах.
Расстояние от этой точки до трассы равно глубине прокладки кабеля.
3.3. Определение искомого кабеля в пучке кабелей.
После проведения работ по раскопке траншей в зоне предполагаемого места повреждения необходимо определить поврежденный кабель в пучке других кабелей, находящихся под рабочим напряжением.
Для определения искомого кабеля генератор настраивают на частоту 1000 Гц (рис. 9в) и подключают к двум неповрежденным жилам кабеля, которые закорочены на противоположном конце перемычкой.
В месте раскопки индукционный преобразователь устанавливают в вертикальное положение и, перемещая его перпендикулярно расположенным кабелям, находят искомый кабель по резкому изменению уровня звучания сигнала в головных телефонах по обеим сторонам найденного кабеля. Для более точного определения искомого кабеля в пучке необходимо применять накладную индукционную рамку, которая подключается к входу кабелеискателя.
Если при вращении ее вокруг очищенного от земли искомого кабеля в головных телефонах прослушиваются два максимума и два минимума сигнала частоты 1000Гц, то искомый кабель определен правильно.
3.4. Определение места междуфазного повреждения кабельной линии.
Междуфазные повреждения кабельных линий, как правило, получаются из однофазных повреждений путем разрушения изоляции неповрежденной жилы .
При трудности определения места однофазного повреждения (плохая слышимость акустических сигналов, нет четкого изменения сигнала при определении однофазного повреждения индукционным методом, нет четкой привязки к трассе кабельной линии и т.д.) производят его перевод в междуфазное повреждение с помощью прожигательной установки.
Следует учесть, что сопротивление между жилами и оболочкой или между двумя жилами должно быть близким к нулю.
В случае, если в месте замыкания двух жил сопротивление составит единицы Ом, определение места повреждения затруднительно, особенно на частоте 10000Гц из-за емкостного тока, который будет протекать за местом повреждения.
При этом по трассе кабельной линии за местом повреждения будут прослушиваться сигналы в головных телефонах, обусловленные спиральностью жил.
После перевода однофазного повреждения в междуфазное и измерения расстояния до места повреждения с помощью приборов, использующих импульсный метод, генератор подключают к двум поврежденным жилам кабеля (рис. 10 а).
Рис. 10. Определение места междуфазного повреждения индукционным методом:
а) схема подключения генератора звуковой частоты:
1 — генератор звуковой частоты; 2 — поврежденный кабель; 3 — место междуфазного повреждения кабеля;
б) кривая изменения напряженности электромагнитного поля по трассе кабеля с междуфазным замыканием жил (остаточное сопротивление в месте повреждения десятые доли ома): d — шаг спиральности жил кабеля; с = d на участке расположения муфт; в) трасса прокладки поврежденного кабеля
При такой схеме подключения от генератора до места повреждения протекают прямой и обратный токи, которые создают магнитное поле. Это магнитное поле из-за наличия спиральности жил поворачивается вокруг оси кабеля.
Благодаря этому ЭДС, наводимая в индукционных преобразователях, и звуковой сигнал в головных телефонах будут иметь минимальное и максимальное значения.
Расстояние между максимумами и минимумами определяется шагом спирали и может изменяться от 0,5 до 1,5 м. Над местом междуфазного повреждения при малом сопротивлении между жилами слышимость принимаемого сигнала увеличивается, а за местом повреждения сигнала практически не слышно. При перемещении над кабелем в местах расположения муфт длина интервала с максимальным звучанием увеличивается, при этом слышимость сигнала будет выше за счет большого расстояния между жилами в муфте (рис. 10 б).
По этим признакам определяется расположение муфт кабеля. При передвижении по трассе кабельной линии слышимость принимаемого сигнала может меняться из-за изменения глубины (рис. 10 в) прокладки кабеля; слышимость меняется, если кабель пересекает коммуникации или проезжие магистрали (при этом на отрезке прокладки кабеля в металлической трубе слышимость сигнала прекращается). Следует указать, что при прохождении кабельной линии по трассе через участки с различными типами кабелей (например, кабель АСБ соединен с помощью муфты с кабелем ААБ) ЭДС, наводимая в индукционном преобразователе, будет разная: над кабелем ААБ она будет меньше, чем над кабелем АСБ или СБ. Это происходит вследствие того, что кабель ААБ имеет лучшее экранирование.
Кроме того, уменьшение сигнала после муфты создает впечатление, что место повреждения найдено. Чтобы избежать ошибки, следует после уменьшения сигнала увеличить чувствительность приемника и прослушать зону кабельной линии с пониженным сигналом.
Если в головных телефонах прослушиваются максимумы и минимумы принимаемого сигнала, то повреждение следует искать дальше по трассе кабельной линии.
При работе в зоне сильных электромагнитных помех, вызванных токами промышленной частоты 50 Гц (воздушные линии, трансформаторные подстанции, действующие кабельные линии и т.д.), следует перейти на частоту 10000 Гц, при этом влияние поля частоты 50 Гц будет уменьшено.
3.5. Определение однофазных повреждений кабеля (метод «аномалии нуля»).
Метод «аномалии нуля» используется в тех случаях, когда другими методами невозможно определить место однофазного повреждения, например, из-за большой глубины прокладки кабеля, из-за сильных акустических помех и т.д., а также невозможности перевести однофазное повреждение в междуфазное.
Этим методом можно определить место повреждения примерно в 50 % случаев. При использовании данного метода с помощью прожигательной установки необходимо получить сопротивление в месте повреждения несколько десятков Ом, но при этом не приварить жилу к оболочке кабеля. В отдельных случаях методом «аномалии нуля» можно определить однофазные повреждения, имеющие сопротивление в месте дефекта, близкое к нулю («глухая земля»).
Генератор на частоте 1000 или 10000 Гц подключается к поврежденной жиле и оболочке кабеля.
Оператор, передвигаясь по трассе кабельной линии в зоне места повреждения с вертикально расположенным индукционным преобразователем, слышит в головных телефонах минимальный сигнал.
Вправо или влево от трассы кабельной линии сигнал возрастает.
С помощью ручки регулировки чувствительности индикатора точно над трассой кабельной линии устанавливается минимальное показание индикатора. Его стрелка должна быть в диапазоне, не превышающем 20 % длины шкалы.
При перемещении точно над трассой кабельной линии, над местом повреждения произойдет резкое увеличение показания индикатора, при этом слышимость сигнала в головных телефонах не изменится. После прохода места повреждения показания индикатора будут такими же, как и до места повреждения.
При использовании данного метода следует точно знать расположение соединительных муфт, так как они, как правило, дают ложное увеличение сигнала.
Увеличение сигнала может быть и в неповрежденной части кабельной линии, при этом следует пройти дальше по линии, где могут также чередоваться увеличения и уменьшения сигналов, которые измеряются индикатором прибора.
В этом случае повреждение находится в последней точке увеличения сигнала
[adsense]