Определение места повреждения кабеля: Определение мест повреждений кабельных линий

Определение места повреждения кабеля — 3 проверенных метода

14.03.2017

BAUR

Производство и обслуживание кабелей и кабельных сетей – это хорошо знакомый и отлаженный процесс. Но повреждения кабеля всё равно случаются даже у профессионалов. Поэтому для ликвидации и предупредительной локализации повреждений очень важно иметь не только квалифицированный персонал, но и профессиональное оборудование.

Виды повреждений кабельных линий

Кабельные линии регулярно подвергаются неблагоприятному воздействию капризов природы. Но чаще всего неприятности происходят по вине человека. Например, при земляных работах или сдвигах грунта, среди самых частых причин повреждений можно назвать следующие: старение или окончание расчётного срока эксплуатации, перенапряжение, тепловая перегрузка, коррозия, неквалифицированная прокладка кабеля, дефекты производства, а также дефекты, возникающие при транспортировке и хранении.

1. Короткое замыкание
   
   Поврежденная изоляция приводит к низкоомному замыканию двух или более проводников в месте повреждения.
2. Замыкание на землю/ короткое замыкание на землю
   
   Повреждения могут возникать из-за замыкания на землю (низкоомное соединение с потенциалом земли) индуктивно заземленной сети или изолированной сети, и/или из-за короткого замыкания на землю заземленной сети. Еще один вид повреждения — двойное замыкание на землю, характеризующееся двумя замыканиями на землю на разных проводниках с отдельно расположенными начальными точками.
3. Обрывы кабеля
   
   Механические повреждения и движение земной поверхности могут вызвать обрывы одного или нескольких проводников.
4. Заплывающие повреждения
   
   Зачастую повреждение не стабильно, носит эпизодический характер и зависит от нагрузки на кабель. Причиной может быть высыхание кабелей с масляной изоляцией при низкой нагрузке. Еще одна причина — частичный разряд вследствие старения или электрического триинга в кабелях с полимерной изоляцией.
5. Повреждения кабельной оболочки
   
   Повреждения внешней кабельной оболочки не всегда ведут к немедленному выходу кабельной линии из строя, но с течением времени могут вызывать повреждения кабеля, в частности, из-за проникновения влаги и повреждений изоляции.

Один участок может состоять из отрезков различных типов кабелей, особенно в густонаселённых местах с большим скоплением инженерных коммуникаций. Используются кабели с полимерной изоляцией или пропитанной бумажной изоляцией. На практике повреждения кабеля приходится определять на всех уровнях напряжения — как в низковольтных, так и в средне- и высоковольтных системах. Поэтому для каждодневного использования целесообразно применять оборудование для поиска повреждений кабеля, разработанное для средне- и высоковольтного диапазона, однако с таким же успехом могло бы использоваться и в низковольтных системах.

Поиск повреждений кабеля в нестандартных ситуациях

Методика поиска повреждений кабеля предполагает следующий логический порядок выполнения действий в четыре этапа: При анализе повреждения устанавливаются характеристики дефекта и определяется дальнейшие действия. При предварительной локализации дефекта определяется место дефекта с точностью до одного метра. Далее выполняется точная локализация места повреждения, чтобы по возможности ограничить объем экскавации грунта и минимизировать время ремонта.

1. анализ повреждения;
2. предварительная локализация
3. идентификация кабелей
4. точная локализация

Повреждения кабеля необходимо локализовать быстро и точно, чтобы обеспечить условия для последующих ремонтных работ и ввода линии в эксплуатацию. Как можно быстрее и как можно точнее: главное — правильно выбрать метод измерения!

При работе с протяжёнными кабельными линиями может случиться так, что распространённый метод импульсной рефлектометрии окажется непригодным по причине слишком сильного угасания измерительного импульса или его отражения. Здесь на помощь может прийти метод импульсного тока (ICM). Для поиска заплывающих, т.е. нерегулярных и зависящих от напряжения повреждений – отлично подходит метод затухающего сигнала (Decay).

В случае, если наиболее распространённые методы определения мест повреждений кабеля, такие как метод импульсной рефлектометрии (TDR) или метод вторичного импульса/мультиимпульсный метод (SIM/MIM) оказались неэффективными, причиной может быть слишком сильное угасание измерительного сигнала на больших расстояниях, существенно усложняющее оценку импульса. Другой причиной может стать высокая ёмкость кабеля, препятствующая импульсному разряду, используемому в методе SIM/MIM, поскольку при выполнении SIM-измерения емкость импульсного конденсатора должна значительно превышать ёмкость кабеля. Поэтому в случае очень длинных кабелей рекомендуется использовать другой метод, а именно — метод импульсного тока ICM (Impulse Current Method).

Первая возможность — с помощью импульсного генератора с замкнутым импульсным переключателем зарядить кабель постоянным током до напряжения пробоя, что позволит использовать собственную ёмкость кабеля. Это повысит потенциальную ёмкость импульса. Тогда расстояние от импульсного генератора до повреждения импульсная энергия будет преодолевать не самостоятельно, а «переноситься» ёмкостью кабеля. Кроме того не требуется учитывать время ионизации, как в случае с импульсами.

Обнаружение повреждения с помощью импульсов тока

При использовании метода импульсного тока в кабель подается импульс напряжения, чтобы в месте повреждения спровоцировать пробой. Этот пробой приводит к возникновению переходной волны, которая несколько раз проходит между местом повреждения и концом кабеля. При этом в каждой точке отражения она меняет свою полярность, поскольку в обоих случаях речь идет о низкоомных соединениях.

На основании интервала времени, с которым повторяется это отражение, можно определить расстояние до места повреждения (l=t*v/2 — измерительный кабель). Такой метод лучше всего предназначен для работы с длинными кабелями, поскольку распространяющийся по кабелю импульс очень широк (высокая энергия импульса).

У коротких кабелей множественные отражения накладываются друг на друга, что не позволяет определить временной интервал. Однако при использовании с длинными кабелями метод импульсного тока даёт хорошие результаты предварительной локализации дефектов.

Для анализа переходного импульса служит индуктивный датчик, регистрирующий ток в кабельной оболочке. Сигналы датчика отображаются с помощью импульсного рефлектометра (приборы BAUR серии IRG). На основании интервала времени между вторым и третьим, или между третьим и четвертым импульсом можно рассчитать расстояние. Для этого пользователю необходимо лишь отметить два следующих друг за другом пика или фронта отображаемой прибором IRG переходной волны. Расстояние от генератора импульсного напряжения до места повреждения равняется разнице рассчитанных прибором расстояний в метрах до обоих пиков (см. рис. ниже).

Расстояние до повреждения наглядно определяется по графику программного обеспечения импульсного рефлектометра. Чтобы на экране были отображены по возможности все пики этой переходной волны, диапазон расстояния импульсного рефлектометра IRG следует настроить таким образом, чтобы он в несколько раз превышал длину кабеля.

Метод затухающего сигнала

Для трудно обнаруживаемых повреждений и, прежде всего, для повреждений, возникающих при высоких напряжениях подходит метод затухающего сигнала.

Большинство повреждений средне- и даже высоковольтных кабелей можно определить с помощью стандартного импульсного напряжения до 32 кВ. Однако в случае периодически возникающих повреждений (заплывающих повреждений) может произойти так, что это напряжение является недостаточным для возникновения пробоя и не даёт возможности достоверно определить место повреждения. Тогда добиться цели позволит метод затухающего сигнала (метод Decay).

При использовании данного метода кабель подключается к источнику испытательного напряжения и его ёмкость «заряжается» до тех пор, пока воздействующее напряжение не приведет к пробою.

В случае использования метода затухающего сигнала, импульсный рефлектометр выполняет оценку волны напряжения, осциллирующей после пробоя между источником напряжения и местом повреждения. В качестве датчика используется емкостный делитель напряжения.

Оценка полученных данных также проста, как и при использовании метода ICM, выполняется с помощью импульсного рефлектометра IRG. На диаграмме оценки пользователь отмечает два следующих друг за другом положительных пика напряжения, фронта кривой напряжения или, например, две точки прохождения кривой через нуль и считывает расстояние. Разница этих двух значений, деленная на 2, за вычетом длины измерительного кабеля образует расстояние до повреждения.

Поскольку у источника генератора высокий выходной импеданс, напряжение отражается только в месте повреждения, прибор самостоятельно рассчитывает отображаемое расстояние по заданной формуле.

Как и при использовании метода импульсного тока, настройки для отображения результата должны быть сделаны таким образом, чтобы зона отображения в несколько крат превышала длину кабеля. Это позволит показать несколько осцилляций.

Дифференциальный метод сравнения

Ещё один проверенный метод определения повреждений кабельных линий – это дифференциальный метод сравнения.

Дифференциальный метод сравнения или дифференциальный метод относится к методам предварительной локализации повреждений кабеля. Используется в разветвленных электросетях, где стандартные рефлектометрические методы не могут дать необходимых результатов. Этот метод позволяет выполнять предварительную локализацию высокоомных и заплывающих повреждений. Название «дифференциальный метод сравнения» происходит от того, что выполняется сравнение двух параллельно полученных ICM-графиков, возникающих после подачи импульсной волны. Для этого генератор импульсной волны одновременно подсоединяется к поврежденной и к исправной фазе. Измерение методом импульсного тока выполняется один раз без перемычки и второй раз — с установленной в конце кабеля перемычкой между исправной и поврежденной фазой.

Если повреждение расположено на главной жиле между генератором и перемычкой, измерительный прибор выдаёт расстояние от перемычки до места повреждения. Однако если повреждение расположено на ответвлении, то измерение показывает расстояние от перемычки до начала этого ответвления.

По причине сложности и трудоемкости процесса реализации данного метода, он используется относительно редко – только в случае нечасто встречающихся разветвленных средневольтных сетей.

В оборудовании BAUR используются все современные методы измерения с максимальным уровнем поддержки в процессе поиска повреждений.

Ваш браузер устарел рекомендуем обновить его до последней версии
или использовать другой более современный.

Определение места повреждения кабеля — 3 проверенных метода

14.03.2017

BAUR

Производство и обслуживание кабелей и кабельных сетей – это хорошо знакомый и отлаженный процесс. Но повреждения кабеля всё равно случаются даже у профессионалов. Поэтому для ликвидации и предупредительной локализации повреждений очень важно иметь не только квалифицированный персонал, но и профессиональное оборудование.

Виды повреждений кабельных линий

Кабельные линии регулярно подвергаются неблагоприятному воздействию капризов природы. Но чаще всего неприятности происходят по вине человека. Например, при земляных работах или сдвигах грунта, среди самых частых причин повреждений можно назвать следующие: старение или окончание расчётного срока эксплуатации, перенапряжение, тепловая перегрузка, коррозия, неквалифицированная прокладка кабеля, дефекты производства, а также дефекты, возникающие при транспортировке и хранении.

1. Короткое замыкание
   
   Поврежденная изоляция приводит к низкоомному замыканию двух или более проводников в месте повреждения.
2. Замыкание на землю/ короткое замыкание на землю
   
   Повреждения могут возникать из-за замыкания на землю (низкоомное соединение с потенциалом земли) индуктивно заземленной сети или изолированной сети, и/или из-за короткого замыкания на землю заземленной сети. Еще один вид повреждения — двойное замыкание на землю, характеризующееся двумя замыканиями на землю на разных проводниках с отдельно расположенными начальными точками.
3. Обрывы кабеля
   
   Механические повреждения и движение земной поверхности могут вызвать обрывы одного или нескольких проводников.
4. Заплывающие повреждения
   
   Зачастую повреждение не стабильно, носит эпизодический характер и зависит от нагрузки на кабель. Причиной может быть высыхание кабелей с масляной изоляцией при низкой нагрузке. Еще одна причина — частичный разряд вследствие старения или электрического триинга в кабелях с полимерной изоляцией.
5. Повреждения кабельной оболочки
   
   Повреждения внешней кабельной оболочки не всегда ведут к немедленному выходу кабельной линии из строя, но с течением времени могут вызывать повреждения кабеля, в частности, из-за проникновения влаги и повреждений изоляции.

Один участок может состоять из отрезков различных типов кабелей, особенно в густонаселённых местах с большим скоплением инженерных коммуникаций. Используются кабели с полимерной изоляцией или пропитанной бумажной изоляцией. На практике повреждения кабеля приходится определять на всех уровнях напряжения — как в низковольтных, так и в средне- и высоковольтных системах. Поэтому для каждодневного использования целесообразно применять оборудование для поиска повреждений кабеля, разработанное для средне- и высоковольтного диапазона, однако с таким же успехом могло бы использоваться и в низковольтных системах.

Поиск повреждений кабеля в нестандартных ситуациях

Методика поиска повреждений кабеля предполагает следующий логический порядок выполнения действий в четыре этапа: При анализе повреждения устанавливаются характеристики дефекта и определяется дальнейшие действия. При предварительной локализации дефекта определяется место дефекта с точностью до одного метра. Далее выполняется точная локализация места повреждения, чтобы по возможности ограничить объем экскавации грунта и минимизировать время ремонта.

1. анализ повреждения;
2. предварительная локализация
3. идентификация кабелей
4. точная локализация

Повреждения кабеля необходимо локализовать быстро и точно, чтобы обеспечить условия для последующих ремонтных работ и ввода линии в эксплуатацию. Как можно быстрее и как можно точнее: главное — правильно выбрать метод измерения!

При работе с протяжёнными кабельными линиями может случиться так, что распространённый метод импульсной рефлектометрии окажется непригодным по причине слишком сильного угасания измерительного импульса или его отражения. Здесь на помощь может прийти метод импульсного тока (ICM). Для поиска заплывающих, т.е. нерегулярных и зависящих от напряжения повреждений – отлично подходит метод затухающего сигнала (Decay).

В случае, если наиболее распространённые методы определения мест повреждений кабеля, такие как метод импульсной рефлектометрии (TDR) или метод вторичного импульса/мультиимпульсный метод (SIM/MIM) оказались неэффективными, причиной может быть слишком сильное угасание измерительного сигнала на больших расстояниях, существенно усложняющее оценку импульса. Другой причиной может стать высокая ёмкость кабеля, препятствующая импульсному разряду, используемому в методе SIM/MIM, поскольку при выполнении SIM-измерения емкость импульсного конденсатора должна значительно превышать ёмкость кабеля. Поэтому в случае очень длинных кабелей рекомендуется использовать другой метод, а именно — метод импульсного тока ICM (Impulse Current Method).

Первая возможность — с помощью импульсного генератора с замкнутым импульсным переключателем зарядить кабель постоянным током до напряжения пробоя, что позволит использовать собственную ёмкость кабеля. Это повысит потенциальную ёмкость импульса. Тогда расстояние от импульсного генератора до повреждения импульсная энергия будет преодолевать не самостоятельно, а «переноситься» ёмкостью кабеля. Кроме того не требуется учитывать время ионизации, как в случае с импульсами.

Обнаружение повреждения с помощью импульсов тока

При использовании метода импульсного тока в кабель подается импульс напряжения, чтобы в месте повреждения спровоцировать пробой. Этот пробой приводит к возникновению переходной волны, которая несколько раз проходит между местом повреждения и концом кабеля. При этом в каждой точке отражения она меняет свою полярность, поскольку в обоих случаях речь идет о низкоомных соединениях.

На основании интервала времени, с которым повторяется это отражение, можно определить расстояние до места повреждения (l=t*v/2 — измерительный кабель). Такой метод лучше всего предназначен для работы с длинными кабелями, поскольку распространяющийся по кабелю импульс очень широк (высокая энергия импульса).

У коротких кабелей множественные отражения накладываются друг на друга, что не позволяет определить временной интервал. Однако при использовании с длинными кабелями метод импульсного тока даёт хорошие результаты предварительной локализации дефектов.

Для анализа переходного импульса служит индуктивный датчик, регистрирующий ток в кабельной оболочке. Сигналы датчика отображаются с помощью импульсного рефлектометра (приборы BAUR серии IRG). На основании интервала времени между вторым и третьим, или между третьим и четвертым импульсом можно рассчитать расстояние. Для этого пользователю необходимо лишь отметить два следующих друг за другом пика или фронта отображаемой прибором IRG переходной волны. Расстояние от генератора импульсного напряжения до места повреждения равняется разнице рассчитанных прибором расстояний в метрах до обоих пиков (см. рис. ниже).

Расстояние до повреждения наглядно определяется по графику программного обеспечения импульсного рефлектометра. Чтобы на экране были отображены по возможности все пики этой переходной волны, диапазон расстояния импульсного рефлектометра IRG следует настроить таким образом, чтобы он в несколько раз превышал длину кабеля.

Метод затухающего сигнала

Для трудно обнаруживаемых повреждений и, прежде всего, для повреждений, возникающих при высоких напряжениях подходит метод затухающего сигнала.

Большинство повреждений средне- и даже высоковольтных кабелей можно определить с помощью стандартного импульсного напряжения до 32 кВ. Однако в случае периодически возникающих повреждений (заплывающих повреждений) может произойти так, что это напряжение является недостаточным для возникновения пробоя и не даёт возможности достоверно определить место повреждения. Тогда добиться цели позволит метод затухающего сигнала (метод Decay).

При использовании данного метода кабель подключается к источнику испытательного напряжения и его ёмкость «заряжается» до тех пор, пока воздействующее напряжение не приведет к пробою.

В случае использования метода затухающего сигнала, импульсный рефлектометр выполняет оценку волны напряжения, осциллирующей после пробоя между источником напряжения и местом повреждения. В качестве датчика используется емкостный делитель напряжения.

Оценка полученных данных также проста, как и при использовании метода ICM, выполняется с помощью импульсного рефлектометра IRG. На диаграмме оценки пользователь отмечает два следующих друг за другом положительных пика напряжения, фронта кривой напряжения или, например, две точки прохождения кривой через нуль и считывает расстояние. Разница этих двух значений, деленная на 2, за вычетом длины измерительного кабеля образует расстояние до повреждения.

Поскольку у источника генератора высокий выходной импеданс, напряжение отражается только в месте повреждения, прибор самостоятельно рассчитывает отображаемое расстояние по заданной формуле.

Как и при использовании метода импульсного тока, настройки для отображения результата должны быть сделаны таким образом, чтобы зона отображения в несколько крат превышала длину кабеля. Это позволит показать несколько осцилляций.

Дифференциальный метод сравнения

Ещё один проверенный метод определения повреждений кабельных линий – это дифференциальный метод сравнения.

Дифференциальный метод сравнения или дифференциальный метод относится к методам предварительной локализации повреждений кабеля. Используется в разветвленных электросетях, где стандартные рефлектометрические методы не могут дать необходимых результатов. Этот метод позволяет выполнять предварительную локализацию высокоомных и заплывающих повреждений. Название «дифференциальный метод сравнения» происходит от того, что выполняется сравнение двух параллельно полученных ICM-графиков, возникающих после подачи импульсной волны. Для этого генератор импульсной волны одновременно подсоединяется к поврежденной и к исправной фазе. Измерение методом импульсного тока выполняется один раз без перемычки и второй раз — с установленной в конце кабеля перемычкой между исправной и поврежденной фазой.

Если повреждение расположено на главной жиле между генератором и перемычкой, измерительный прибор выдаёт расстояние от перемычки до места повреждения. Однако если повреждение расположено на ответвлении, то измерение показывает расстояние от перемычки до начала этого ответвления.

По причине сложности и трудоемкости процесса реализации данного метода, он используется относительно редко – только в случае нечасто встречающихся разветвленных средневольтных сетей.

В оборудовании BAUR используются все современные методы измерения с максимальным уровнем поддержки в процессе поиска повреждений.

Ваш браузер устарел рекомендуем обновить его до последней версии
или использовать другой более современный.

Методы измерения местоположения неисправности кабеля

Неисправности в кабелях могут возникать из-за любого дефекта, несоответствия, слабости или неоднородности, влияющих на характеристики кабеля. Обычно неисправности классифицируются как:

• Низкоомное (короткое замыкание) : Повреждение изоляции приводит к низкоомному соединению или короткому замыканию двух или более проводников в месте повреждения.
• Замыкание на землю (короткое замыкание на землю) : Подобно короткому замыканию, низкоомное соединение с землей.
• Обрыв кабеля : Механические повреждения или движения грунта во время копания могут привести к обрыву отдельных или нескольких проводников, что приведет к короткому замыканию с высоким сопротивлением.
• Перемежающиеся отказы : Иногда отказы не являются постоянными и случаются лишь изредка в зависимости от нагрузки на кабель. Примером может служить высыхание участков в ламинированных (с масляной изоляцией) кабелях при малой нагрузке или наличие частичных разрядов в экструдированных кабелях.
• Повреждения оболочки : Повреждение внешней оболочки кабелей не всегда приводит к неполадкам напрямую, но может вызвать повреждение кабеля в долгосрочной перспективе в результате проникновения влаги и повреждения изоляции.

В зависимости от типа повреждения кабеля, уровня напряжения, при котором происходит повреждение, конструкции кабельной системы, области, окружающей поврежденный кабель (прямой подземный, кабельный, надземный и т. д.) и других факторов, можно использовать различные методы измерения. В этом сообщении в блоге кратко рассматриваются наиболее часто используемые методы и оборудование, которое HV TECHNOLOGIES, Inc. поставляет из BAUR для наиболее эффективного и действенного определения проблемного кабеля и типа неисправности, вызывающей снижение производительности или сбой. Методы будут разделены на анализ неисправностей, предварительную локализацию и точечную локализацию.

Анализ неисправностей

Перед началом процедуры локализации неисправности необходимо сначала установить характеристики неисправности, чтобы определить наилучший(е) метод(ы) и процедуру(ы), а также применяемые напряжения.

Измерение сопротивления изоляции:

Сопротивление неисправности должно быть определено, чтобы знать, является ли неисправность низкоомным или высокоомным. При этом все фазы кабеля должны быть измерены на нейтраль и на фазу для определения всех значений сопротивления (6 результатов измерения в 3-фазном кабеле). Как правило, считается, что низкоомные неисправности имеют значение сопротивления ниже 200 Ом, а высокоомные или перемежающиеся неисправности — выше 200 Ом.

Продукты:

• IRG 4000 TDR со встроенным измерителем сопротивления изоляции
• Syscompact 4000 Система определения места повреждения кабеля со встроенным рефлектометром и импульсным генератором
• Тележка для испытаний кабелей Titron

Обнаружение пробоя:

Если неисправность считается высокоомной или прерывистой, к кабелю может быть приложено напряжение постоянного тока, чтобы определить, при каком напряжении возникает неисправность. Это напряжение пробоя следует отметить, так как оно служит минимальным значением напряжения для процедуры локализации неисправности, когда для предварительной локализации неисправности применяется импульсный генератор или импульсный датчик. Напряжение пробоя при повреждении оболочки можно также определить, подав на оболочку кабеля постоянное напряжение.

Предварительная локализация неисправности

После анализа типа неисправности проводится предварительная локализация для максимально точного определения положения неисправности, чтобы последующая локализация неисправности могла быть проведена максимально быстро и эффективно. Как правило, методы предварительной локации определяют место повреждения кабеля с точностью прибл. 1 % от длины кабеля, чтобы пользователь знал, в каком районе находится неисправность.

Рефлектометрия во временной области (TDR):

Метод TDR является наиболее признанным и широко используемым методом измерения для определения общей длины кабеля и расстояния до низкоомных повреждений, разрывов кабеля и расположения соединений вдоль кабеля. Когда импульс низкого напряжения посылается в кабель, который имеет параллельный путь двух проводников, отражения будут видны в точках вдоль кабеля, которые имеют разные импедансы.

Устранение неисправности / Сжигание неисправности

Повреждения кабелей с высоким сопротивлением можно лечить с помощью мощных высоковольтных горелок, которые подают очень большой ток, чтобы высушить и обуглить неисправность и впоследствии преобразовать ее в низкоомную неисправность. Впоследствии его можно легко измерить с помощью метода TDR. Повторяющиеся «удары» по кабелю также могут привести к тому, что короткое замыкание станет низкоомным, так как за это время серия скачков высокого напряжения вызывает множество поломок короткого замыкания.

Метод вторичного импульса/метод множественных импульсов (SIM/MIM):

SIM/MIM также известен как отражение импульсной дуги и основан на генераторе импульса или ударном устройстве, соединенном вместе с рефлектометром. Импульс высокого напряжения передается по кабелю, вызывая разрушение неисправности и временно превращая неисправность с высоким сопротивлением в неисправность с низким сопротивлением, которую можно обнаружить с помощью сигнала TDR для измерения расстояния до повреждения. Оценка расстояния до места повреждения проводится полностью автоматически.

Метод импульсного тока (ICM):

ICM — это традиционный метод определения места повреждения кабеля с высоким сопротивлением в очень длинных кабелях. Генератор перенапряжения/ударник соединен с рефлектометром через индуктивный соединитель. Пробой в месте повреждения генерирует импульс тока, который проходит по оболочке кабеля между генератором перенапряжения/ударником и повреждением кабеля, вызывая отражения, которые обнаруживаются рефлектометром.

Метод затухания:

В некоторых кабелях напряжение пробоя при повреждении может быть выше, чем номинальная мощность импульсного генератора/ударника (> 32 кВ для Syscompact 2000 и Syscompact 4000 ). В этом случае в качестве источника высокого напряжения необходимо использовать источник СНЧ или постоянного тока с более высоким выходным напряжением.

Метод затухания основан на развязке напряжения с помощью емкостного делителя напряжения. Поврежденный кабель заряжается путем подачи высокого напряжения СНЧ или постоянного тока до напряжения пробоя. Кабель действует как конденсатор, накапливает энергию, и после пробоя создается переходная волна, которая распространяется между местом повреждения кабеля и источником высокого напряжения. Переходная волна регистрируется рефлектометром с емкостной связью, а регистрируемый период колебаний равен расстоянию до повреждения.

По сравнению с методом ICM, описанным выше, метод затухания основан на переходной волне напряжения, которая непрерывно регистрируется емкостным соединителем.

Приведенная ниже последовательность описывает этапы процесса метода распада. Кабель заряжается отрицательным напряжением, и вспышка в месте повреждения кабеля создает переходную волну положительного разряда, которая распространяется к ближнему концу кабеля. В источнике высокого напряжения импульс отражается без изменения полярности. Как только импульс возвращается к повреждению кабеля, он отражается и полярность изменяется. Этот процесс повторяется до тех пор, пока импульс не затухнет и не потеряет энергию.

Метод дифференциального импульсного тока/метод дифференциального затухания:

Дифференциальный метод ICM или метод затухания можно использовать для повреждений кабеля, которые очень трудно локализовать, например, в очень длинных кабелях, в Т-образной сети или в воздушные линии электропередач. Для этого метода для процесса предварительной локализации требуются два кабеля — неисправный кабель и исправный вспомогательный кабель. Подключение аналогично тому, что описано выше для методов ICM (напряжение пробоя < 32 кВ) и метода затухания (напряжение пробоя > 32 кВ), за исключением того, что в качестве ответвителя используется трехфазная импульсная катушка SK 3D.

На первом этапе высоковольтный импульс подается одновременно в исправный и поврежденный кабель, создавая первую дифференциальную картину. Во-вторых, на дальнем конце двух кабелей подключается связующая невеста. Это затем увеличивает эффективную длину исправного кабеля от дальнего конца до места повреждения кабеля. Поскольку эта характеристика отражения отличается от измерения открытого конца на первом этапе, импульс отражается по-другому, в то время как отражение при повреждении кабеля остается прежним.

При наложении обоих графиков друг на друга точка отклонения, вызванная влиянием удлинения исправного кабеля, показывает расстояние повреждения от конца кабеля .

Обнаружение повреждения оболочки кабеля (измерение моста):

Когда повреждение возникает между двумя определенными жилами или параллельными проводами, может применяться теория рефлектометрии во временной области (TDR), как и в случае всех методов предварительной локализации. описано выше. Тем не менее, некоторые кабельные конструкции могут допускать неисправности от жилы до внешней земли или почвы, например, в неэкранированных кабелях или при повреждении внешней оболочки кабеля. Неисправности оболочки кабеля не сразу приведут к выходу кабеля из строя, но со временем характеристики кабеля могут ухудшиться, поскольку вода может проникнуть в кабель, вызывая коррозию и рост возможных водяных деревьев. Для этих типов неисправностей необходимо использовать мостовые методы измерения.

Методы измерительного моста Murray и Glaser основаны на принципе моста Уитстона, в котором уравновешиваются сопротивления различных сечений кабеля для определения места повреждения. Для измерительной цепи по Мюррею требуется дополнительная исправная жила с тем же диаметром и материалом проводника, что и поврежденная жила. Соединительный мост подключается к дальнему концу кабеля, после чего мост балансируется для определения расстояния до места повреждения.

Для измерительной цепи по Глейзеру требуются две вспомогательные жилы одинакового сечения и материала, но они могут отличаться от поврежденной жилы. Два соединительных моста соединены на дальнем конце кабеля с поврежденной жилой. Преимущество этой схемы заключается в том, что прямой путь, определяемый двумя вспомогательными линиями, компенсируется.

Обнаружение места повреждения

Предварительное определение места повреждения дает пользователю общую близость места повреждения кабеля, в некоторых случаях даже до 1% от общей длины кабеля. Однако обнаружить или распознать все отклонения на трассе кабеля в земле невозможно, и по этой причине очень важно локализовать повреждение кабеля, чтобы определить его точное местонахождение.

Поиск кабеля:

Успешное определение места повреждения кабеля зависит от знания положения кабеля и других линий, проложенных в земле. Если точный маршрут подземного кабеля неизвестен, можно использовать процедуры магнитной частоты для определения положения и глубины кабеля с использованием минимального или максимального метода.

Генератор звуковой частоты можно подключить к исправной фазе поврежденного кабеля с помощью гальванического соединения, индуктивного соединения с зажимом ТТ или индуктивного соединения с рамочной антенной, как показано на рисунке ниже. Гальваническое соединение считается лучшим методом, поскольку можно получить наилучшие значения сигнала. Тем не менее, индуктивное соединение может быть необходимо в областях или обстоятельствах, в которых гальваническое соединение невозможно, например, когда необходимо провести отслеживание маршрута на кабелях под напряжением. Для гальванической связи рекомендуется более низкая частота, чтобы свести к минимуму индуктивную связь с другими кабелями. При индуктивной связи сигнала требуется более высокий эффект связи, поэтому следует выбирать более высокую частоту.

При трассировке кабеля с использованием приемника звуковой частоты и детекторной штанги можно измерить электромагнитный сигнал, передаваемый через генератор звуковой частоты. В зависимости от направления катушки в детекторном стержне сигнал может быть связан по-разному. В методе минимума детекторная катушка располагается вертикально по отношению к кабелю, и минимальный сигнал получается, когда он находится непосредственно над кабелем. Для максимального метода детекторная катушка расположена горизонтально по отношению к кабелю, и максимальный сигнал получается, когда он находится непосредственно над кабелем.

Минимальный метод также можно использовать для определения глубины кабеля. Расстояние между минимальным сигналом при 0° (непосредственно над кабелем) и минимальным сигналом, полученным при повороте детекторной катушки на 45°, равно длине кабеля.

Акустическая локализация повреждений:

Акустический метод определения места повреждения используется для определения местоположения высокоомных или непостоянных повреждений в подземных кабелях, в которых кабель «ударяется», т. е. представляет собой серию импульсов перенапряжения высокого напряжения. посылаются вниз по кабелю, вызывая неисправность. Во время пробоя генерируется звуковой акустический сигнал, который можно обнаружить на поверхности земли с помощью наземного микрофона, приемника и наушников. Чем ближе расстояние к разлому, тем выше амплитуда звука пробоя.

Перекрытие в месте повреждения также создает электромагнитный сигнал, который можно обнаружить с помощью наземного микрофона. В некоторых случаях, например, когда кабель находится в кабелепроводе, самый сильный акустический сигнал может быть не выше места повреждения. Измеряя электромагнитный сигнал, можно рассчитать расстояние, и приемник направит пользователя к месту неисправности. Время распространения электромагнитного сигнала не зависит от того, где находится неисправность. Это похоже на различия в распространении света и звука во время грозы, так как вы всегда сначала увидите молнию, прежде чем услышите ее.

Обнаружение ошибки ступенчатого напряжения:

Неисправности оболочки кабеля или короткое замыкание на землю не допускают перекрытия при ударе по кабелю, поэтому определение местоположения неисправности акустическим методом невозможно. В этом случае в поврежденный кабель посылается последовательность импульсов напряжения (ступенчатых напряжений), что приводит к падению напряжения на землю. Падение напряжения приводит к градиенту напряжения, который можно измерить с помощью двух зондов заземления над землей. При приближении к месту повреждения должно быть обнаружено возрастающее напряжение, и сразу же над местом повреждения будет измерено обнаруживаемое изменение полярности, и результирующее напряжение будет равно нулю, когда зонды заземления будут размещены симметрично над местом повреждения.

Определение местоположения скручивающего поля

Запатентованный компанией BAUR метод определения местоположения скручивающего поля успешно применяется в сигнальных и многожильных кабельных системах, содержащих короткое замыкание с низким сопротивлением. Высокочастотный звуковой сигнал с достаточным током (> 8 А) отправляется в поврежденный кабель и возвращается после достижения места повреждения. Несмотря на обратное направление тока, создается магнитное поле, и с помощью щупа можно обнаружить максимум и минимум сигнала за счет скручивания или устойчивого изменения геометрического положения жил в кабеле. Поскольку звуковой сигнал возвращается в месте неисправности, положение, в котором сигнал не может быть обнаружен, может быть определено как повреждение кабеля. Метод скрученного поля также можно использовать для обнаружения стыков кабелей, поскольку скрученное поле прерывается в соответствии с длиной стыка. Поскольку поле скручивания всегда направлено в сторону повреждения, этот метод является основным преимуществом при точном обнаружении повреждений с низким сопротивлением в Т-образных сетях. Все здоровые ответвления кабеля будут давать непрерывный низкий сигнал.

Идентификация кабеля

После того, как неисправность кабеля будет выявлена ​​и обнаружена, необходимо провести последующие ремонтные работы, чтобы снова ввести кабель в эксплуатацию. Если серьезная неисправность кабеля произошла и видна, то довольно легко определить, какой кабель нуждается в ремонте. Однако в других случаях, особенно когда несколько кабелей связаны вместе, сначала необходимо определить правильный кабель, чтобы уменьшить вероятность перерезания участка исправного кабеля, не требующего ремонта.

Идентификация кабеля проводится путем подключения передатчика к подозреваемому поврежденному кабелю гальваническим или индуктивным способом. Передатчик содержит конденсатор, который заряжается, а затем разряжается в кабель. Затем используется гибкий соединитель (катушка Роговского) для измерения импульса тока в целевом кабеле. Поддерживаемая компьютером процедура APT (амплитуда – фаза – время), разработанная BAUR, является наиболее надежным методом различения одного сердечника от другого, который анализирует направление, амплитуду и фазовую синхронизацию индуцированного импульса.

Считается, что сигнал, передаваемый по кабелю, имеет 100% амплитуду. В 3-фазной кабельной системе или когда другие кабели находятся поблизости, часть сигнала будет возвращаться через экран кабеля, в который подается сигнал, а другая часть амплитуды сигнала будет возвращаться через жилу и кабель. экран в каждой из других фаз, так как сигнал будет проходить через землю к другим кабелям. Это приводит к наибольшему проценту положительного сигнала на кабеле, в который подается сигнал, и меньшему проценту отрицательного сигнала в других кабелях. Кроме того, приемник синхронизируется с временным интервалом выпускаемых в кабель сигналов от передатчика. В результате идентификация правильного кабеля — это просто обнаружение наибольшей амплитуды и правильной (положительной) фазы.

Обнаружение повреждений подземных кабелей | www.electriceasy.com

Определение типа неисправности в подземных кабелях с помощью мегомметра не должно быть сложной задачей. Но для нахождения точного места повреждения кабеля требуются специальные методы. Двумя популярными методами являются петлевые тесты Мюррея и Варли для обнаружения повреждений в подземных кабелях. В этой статье рассказывается о нескольких других популярных методах для обнаружения повреждений в подземных кабелях 9.0028 — т.е. (i) удары по кабелю, (ii) TDR, (iii) методы высоковольтного радара

Удар по кабелю для обнаружения повреждений подземного кабеля

Кабельный ударник в основном представляет собой портативный высоковольтный импульсный генератор. Он используется для подачи импульса постоянного тока высокого напряжения (около 25 кВ) в неисправный кабель. Если вы подадите достаточно высокое напряжение на неисправный кабель, обрыв цепи сломается, создав сильноточную дугу. Эта сильноточная дуга издает характерный глухой звук точно в месте повреждения.

Чтобы найти место повреждения кабеля с помощью метода ударов , ударник настраивается на повторяющиеся удары, а затем проходит вдоль кабельной трассы, чтобы услышать ударный звук. Чем выше приложенное постоянное напряжение, тем громче будет результирующий удар. Этот метод полезен для относительно коротких кабелей. Для более длинных кабелей метод ударов становится непрактичным (представьте, что вы идете по кабелю, который тянется на несколько километров, чтобы услышать удар).

Достоинства и недостатки каблирования

Основным преимуществом устройства для прокладки кабеля является то, что он может очень точно обнаруживать неисправности разомкнутой цепи. Кроме того, этот метод прост в применении, а также прост в освоении.

Хотя метод ударов обеспечивает очень точное определение места повреждения, он имеет свои недостатки. Применение этого метода для более длинных кабелей требует чрезвычайно много времени. Чтобы найти неисправность, может потребоваться несколько часов или даже дней. Кроме того, в это время кабель подвергается высоким скачкам напряжения. Таким образом, при обнаружении существующей неисправности скачки высокого напряжения могут ослабить изоляцию кабеля. Если вы хорошо разбираетесь в кабелях, вы можете ограничить повреждение изоляции кабеля, уменьшив мощность, передаваемую по кабелю, до минимума, необходимого для проведения теста. В то время как умеренные удары могут не вызвать заметных повреждений, частые удары могут привести к ухудшению состояния изоляции кабеля до неприемлемого состояния. Кроме того, этот метод не может найти неисправности, которые не перекрываются дугой (т. е. короткие замыкания).

Рефлектометр временной области (TDR)

Рефлектометр Time Domain Reflectometer (TDR) посылает в кабель кратковременный низкоэнергетический сигнал (около 50 В) с высокой частотой повторения. Этот сигнал отражается от места изменения импеданса кабеля (например, при неисправности). TDR работает по тому же принципу, что и радар. TDR измеряет время, необходимое сигналу для отражения обратно от точки изменения импеданса (или точки отказа). Отражения прослеживаются на графическом дисплее с амплитудой по оси Y и прошедшим временем по оси X. Прошедшее время напрямую связано с расстоянием до места повреждения. Если инжектируемый сигнал встречается с разомкнутой цепью (высокий импеданс), это приводит к высокоамплитудному отклонению трассы вверх. В то время как в случае короткого замыкания трасса покажет отрицательное отклонение с большой амплитудой.

Преимущества и недостатки TDR

Поскольку рефлектометр посылает в кабель низкоэнергетический сигнал, он не вызывает ухудшения изоляции кабеля. Это главное преимущество использования TDR для поиска места повреждения в подземном кабеле. TDR хорошо работает при обрыве цепи, а также при коротких замыканиях между проводниками.

Слабость TDR в том, что он не может определить точное местонахождение неисправности. Он дает приблизительное расстояние до места неисправности. Иногда одной этой информации достаточно, а иногда она служит только для более точного удара. Когда рефлектометр отправляет тестовый импульс, отражения, которые могут возникнуть во время исходящего тестового импульса, могут быть скрыты от пользователя. Это может произойти с ошибками на ближнем конце, которые называются слепыми зонами. Кроме того, рефлектометр не может обнаружить замыкание на землю с высоким сопротивлением (обычно выше 200 Ом). Если вокруг есть электрические помехи, они могут мешать сигналу TDR.

[Также читайте: Типы подземных кабелей]

Методы высоковольтного радара

Поскольку низковольтный рефлектометр не может идентифицировать замыкания на землю с высоким сопротивлением, его эффективность в обнаружении повреждений подземных кабелей ограничена. Чтобы преодолеть это ограничение TDR, ниже приведены некоторые популярные методы высоковольтного радара. (i) метод отражения дуги, (ii) метод отражения импульса перенапряжения и (iii) метод отражения падения напряжения.

Метод отражения дуги

В методе отражения дуги используется рефлектометр с фильтром и ударником. Ударный молоток (или генератор перенапряжения) используется для создания дуги на месте короткого замыкания шунта, что создает кратковременное короткое замыкание, так что рефлектометр может эффективно показывать отклонение вниз. Фильтр отражения дуги защищает рефлектометр от скачков высокого напряжения, создаваемых ударным устройством, и направляет низковольтный сигнал по кабелю.

[Также читайте: Классификация подземных кабелей]

Метод отражения импульса перенапряжения

В этом методе используется ответвитель тока, ударник и запоминающий осциллограф (анализатор). Этот метод используется для длинных кабелей и для повреждений, которые трудно преодолеть дугой, которые не обнаруживаются с помощью метода отражения дуги. В этом методе ударник напрямую подключается к кабелю без фильтра, который может ограничивать как напряжение, так и ток, подаваемые на неисправность. Ударник подает импульс высокого напряжения в кабель, создавая дугу в месте повреждения, что впоследствии вызывает отражение энергии обратно на ударник. Отражение повторяется туда и обратно между разломом и ударником, пока его энергия не истощится. Ответвитель тока улавливает отражения выбросов, которые затем фиксируются и отображаются запоминающим осциллографом.

Метод отражения падения напряжения

В этом методе используется ответвитель напряжения, диэлектрический испытательный комплект (высоковольтный испытательный комплект постоянного тока или контрольный тестер) и запоминающий осциллограф (анализатор). Этот метод используется для кабелей класса передачи, когда для образования дуги в месте повреждения требуется напряжение пробоя, превышающее то, которое может обеспечить типичный импульсный генератор или импульсный генератор.