Поиск повреждения кабеля акустический метод

Поиск повреждения кабеля: беспрожиговый метод

Для бесперебойного питания электроэнергией важно быстро и точно определять повреждённые места силовых кабелей. Вначале необходимо определить зону повреждения, а потом – его конкретное место в пределах этой выявленной зоны. Существуют два метода диагностики кабеля. Локализацию повреждения кабеля определяют традиционным прожигом изоляции или прибегают к более современному беспрожиговому методу. В этой публикации мы расскажем о беспрожиговых методах диагностики кабелей.

Локационный способ

Суть данного метода состоит в зондировании кабеля импульсами напряжения. Отражённые от различных мест кабеля импульсы будут неоднородными по своему волновому сопротивлению. Определить расстояние до повреждения можно по временно́й задержке отражённого импульса.

Метод колебательных разрядов, с бегущей волной напряжения

В этом случае поиск идёт так. На кабель через сопрягающее устройство подаётся высокое напряжение. Причём сопротивление сопрягающего устройства намного выше волнового сопротивления линии. Повышают его постепенно, пока не спровоцируют пробой.

При увеличении значения испытательного напряжения минусовой полярности в определённый момент и на определённом расстоянии возникает пробой короткого замыкания и разряд. В месте повреждения формируется электромагнитные волны плюсовой полярности, которые расходятся от повреждённого места в стороны – к началу и к концу кабеля.

При использовании данного метода применяется соединительное устройство УС-70.

Акустический способ

Этот метод основан на образовании в дефектном участке искровых разрядов, которые сопровождаются звуковыми импульсами. Засечь их места можно, применяя обыкновенный стетоскоп. Акустическая головка просто прикладывается к земле. Либо привлекается особый акустический приёмник. Над местом дефекта разряд звуковых частот будет максимально громким.

Импульсно-дуговой способ

Суть данного метода – это одновременное воздействие высоковольтным импульсом на кабельную линию и одновременное измерение. Используется рефлектометр. Импульс, поданный на кабельную линию, в месте дефекта вызывает пробой и образует дуговой разряд. За счёт индуктивности устройства, ток дуги держится некоторое время. А электрическое сопротивление дуги стремится к нулю (то есть, к короткому замыканию).

Рефлектометр отправляет на кабельную линию зондирующие импульсы, и отражённые импульсы возвращаются назад в рефлектометр. Этот способ позволяет точно определить расстояние до сложных и (или) неустойчивых повреждений.

Применяется он посредством генераторов высоковольтных импульсов, передвижными высоковольтными лабораториями.

В отличие от локационного способа, расстояние до места дефекта определяется не по времени задержки отражённого импульса – относительно зондирующего, а по времени прихода волны, которая возникла в точке повреждения.

Метод стабилизации электрической дуги

Данный способ также подходит для выявления расстояния до мест повреждений сложных (высоко омных), либо неустойчивых. Заключается данный метод в одновременном воздействии высоковольтным импульсом на кабель и измерении локационным методом.

Генератор ударных волн, выполняющий роль источника высокого напряжения, подсоединяется к линии кабеля через устройство стабилизации дуги.

Импульс от источника высокого напряжения вызывает в месте высоко омного дефекта пробой. Через устройство стабилизации дуги начинает идти электроток, а пробой «затягивается», образуя дуговой разряд. Индуктивность, которую имеет устройство стабилизации дуги, поддерживает его около секунды, и этого вполне достаточно.

Импульсный рефлектометр подсоединяют через специальный фильтр. Зондирующие импульсы от него через подсоединительное устройство идут на кабельную линию, а отражённые – возвращаются в прибор.

Данный способ хорош для короткого кабеля, а для длинного более удобна иная вариация этого метода.

Метод стабилизации электродуги для длинного кабеля

В данном варианте поиска используется двойной импульс, образующий в месте дефекта стабильную электрическую дугу, продолжающуюся достаточно долго.
Вначале из импульсного генератора идёт разряд, чтобы пробить место повреждения. А затем, с помощью второго 4-киловольтного разряда удлиняют время существования электрической дуги, возникшей при пробое.

О причинах и видах повреждений кабелей

Самые распространённые факторы, из-за которых нарушается целостность кабеля, таковы:

• земляные работы без точного определения местонахождения кабеля;
• сдвиги грунта – из-за аварии сетей водопровода, канализации или теплотрассы, или из-за весеннего оттаивания;
• перегрев кабеля из-за перегрузки кабельной линии сверх предусмотренных для неё норм эксплуатации;
• превышение уровня электротока из-за транзитных КЗ;
• ошибки и нарушения технологии, допущенные на этапе прокладки кабельной линии;
• заводской брак.

Чтобы не раскапывать в поисках дефекта всю трассу целиком, важно точно определить место повреждения. Для решения этой задачи и предназначены описанные здесь способы. Для их применения необходимо задействовать квалифицированных сотрудников и специальное оборудование.

Источник

Основные методы определения мест повреждения (ОМП)

Неизбежные материальные и финансовые потери, к которым приводит выход из строя кабельной линии (КЛ), заставляют искать наиболее эффективные, минимизирующие эти потери, способы устранения повреждений. Правильный выбор метода и оборудования для поиска мест повреждений определяют эффективность решения поставленной задачи, т.е. максимальную вероятность правильного определения места повреждения и минимальное время, затрачиваемое на это. Причины появления дефектов в кабелях весьма разнообразны. Основные из них: механические или коррозионные повреждения, заводские дефекты, дефекты монтажа соединительных и концевых муфт, осушение изоляции вследствие местных перегревов кабеля и старение изоляции.

Основные виды повреждений силовых кабелей

• однофазное замыкание на «землю»;
• межфазное замыкание; межфазное замыкание на «землю»;
• обрыв жил кабеля без заземления или с заземлением как оборванных, так и необорванных жил;
• заплывающий пробой, проявляющийся в виде короткого замыкания (пробоя) при высоком напряжении и исчезающий (заплывающий) при номинальном напряжении.

Классификация методов ОМП

Виды повреждений и основные методы поиска

Виды повреждений	Схема повреждения	Переходное сопротивление, Ом	Дистанционный метод	Топографический метод	Оборудование для определения мест повреждений
Замыкание фаз на оболочку кабеля		Rп 4	Мостовой	Акустический, накладная рамка	РЕЙС-305, SC40, ПКМ-105, ГП-24 «Акустик» , ПА-1000А
			Rп ≤ 50	Импульсный	Акустический, индукционный, накладная рамка	РЕЙС-105М1, КП-500К
	100 4		Петлевой (мостовой)	Акустический	РЕЙС-305, SC40, ПКМ-105, ГП-24 «Акустик» , ПА-1000А
		Rп ≤ 50	Импульсный	Акустический	РЕЙС-105М1, КП-500К
		100 4	Мостовой	Акустический, индукционный	РЕЙС-305, SC40, ПКМ-105, ГП-24 «Акустик» , ПА-1000А
	Замыкания между фазами		Rп 10 6	Импульсный, колебательного разряда	Акустический, индукционный, накладная рамка	РЕЙС-305, SC40, SDC50, SD80, АИП-70, ГП-24 «Акустик» ,ПА-1000А, КП-500К
	Rп > 10 6	Импульсный, колебательного разряда	Акустический	РЕЙС-305, SC40, SDC50, SD80, АИП-70 , ГП-24 «Акустик» , ПА-1000А
	0 Rп 3	Импульсный	Акустический, индукционный	РЕЙС-105М1, ГП-24 «Акустик», ПА-1000А, КП-500К
Заплывающий пробой		Rп > 10 6	Колебательного разряда	Акустический	РЕЙС-305, SC40, SD80, АИП-70, ГП-24 «Акустик» , ПА-1000А

Дистанционные (относительные) методы

• Импульсный метод заключается в том, что в кабельную ли­нию посылаются электрические импульсы (зондирующие импуль­сы), которые, распространяясь по линии, частично отражаются от неоднородностей волнового сопротивления и возвращаются к месту, откуда были посланы. По времени прохождения импульса до неоднородности и обратно, которое пропорционально рассто­янию до него вычисляют расстояние. Можно определить рассто­яние до места повреждения, обрыва жилы, длину кабеля, Можно определять расстояния до неоднородностей, муфт, однофазных и междуфазных повреждений кабеля.
• Емкостный метод возможно использовать при обрывах жил кабеля. Расстояние до места обрыва определяется по значе­нию измеренной емкости жил КЛ. Измерение проводится с помо­щью мостов переменного тока. Мостами переменного тока можно измерять емкость при обрывах с сопротивлением изоляции в ме­сте повреждения не менее 300 Ом. При меньших сопротивлениях точность измерения падает ниже допустимого значения.
• Метод колебательного разряда используется при опре­делении расстояния до мест однофазных повреждений с переход­ным сопротивлением в месте повреждения порядка 10-100 килоом. С помощью высоковольтной испытательной установки на поврежденной жиле кабеля поднимается напряжение до пробоя. Короткое замыкание в заряженной жиле кабеля приводит к по­явлению электромагнитных волн, которые распространяются от места пробоя в месте дефекта к началу и к концу кабельной линии. Анализируя эпюры напряжения колебательного процесса можно вычислить расстояние до дефекта.
• Волновой метод используется, в том случае, если сопро­тивление в месте повреждения составляет от нуля до сотен килоом. Осуществляется метод следующим образом. При пробое разрядника высоковольтной выпрямительной установки в линию посылается высоковольтная электромагнитная волна от заряжен­ного конденсатора, которая создает пробой в месте повреждения кабельной линии, что вызывает волновой колебательный процесс в цепи конденсатор-линия. При достижении электромагнитной волной, посланной от конденсатора, места повреждения произой­дет пробой в случае, если сопротивление в месте повреждения не равно нулю Ом, после чего отраженный от повреждения фронт волны вернется к месту посылки — конденсатору, отразится от него и вернется к месту повреждения. Если сопротивление в месте повреждения близко к нулю, разряда не произойдет и волна отраз­ится от короткого замыкания. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока волна не затухнет. С помощью измерений времен­ной зависимости напряжения на зажимах кабеля во время коле­бательного процесса, можно установить время, за которое волна достигнет места пробоя, и рассчитать расстояние до него.
• Петлевой метод основан на измерении сопротивления току жил кабеля (как правило, с помощью моста). Используется при определении места повреждения защитной пластмассовой изоляции. Точность определения расстояния до места поврежде­ния невелика и составляет около 15% измеряемой длины.

Топографические (абсолютные) методы

• Акустический метод поиска основан на прослуши­вании над местом повреждения звуковых колебаний, возни­кающих в месте повреждения в момент искрового разряда от электрических импульсов, посылаемых в кабельную линию.
• Потенциальный метод поиска основан на фиксации на поверхности грунта вдоль трассы электрических потенциалов, создаваемых протекающими по оболочке КЛ в земле токами.
• Индукционный метод поиска основан на контроле магнитного поля вокруг кабеля, которое создается протекающим по нему током от специализированного генератора. Оценивая уровень магнитного поля, определяют наличие КЛ и глубину ее залегания, а по характеру изменения и уровню поля определяют место повреждения. Этот метод применяется для непосредственного отыскания на кабеле мест повреждения при пробое изоляции жил между собой или на «землю», обрыве с одновременным пробоем изоляции между жилами или на «землю», для определения трассы кабеля и глубины его залегания, для определения местоположения соединительных муфт.

Рассмотрим основные свойства и характеристики предъявляемые к поисковой аппаратуре

• Высокая избирательность приемника. Этот параметр обеспечит электрическую помехозащищенность, позволяющую успешно проводить поиск при наличии мощных источников регулярных помех.
• Высокая чувствительность приемника. В совокупности с высокой избирательностью обеспечит поиск коммуникаций со слабым сигналом на большой глубине.
• Качество и временная стабильность выходного сигнала генератора. Это обеспечит и необходимую избирательность, и достаточную помехозащищенность. Кроме того, сигнал генератора не будет влиять на работу другой электронной аппаратуры.
• Достаточно большая выходная мощность генератора, позволяющая работать на глубоко (до 10 метров) залегающих и протяженных (до нескольких десятков километров) КЛ. Это требование является совершенно необходимым для российских условий. Также мощный и надежный генератор с большим выходным током допустимо использовать в качестве устройства дожига кабеля.
• Высокая надежность генератора, обеспечивающая неограниченное время работы на активную и реактивную нагрузку в диапазоне от короткого замыкания до холостого хода с возможными резкими изменениями по величине.
• Высокие эксплуатационные характеристики. Минимальный диапазон рабочих температур эксплуатации: от -30 °С до +40 °С.
• Достаточный набор рабочих частот генератора и частотных каналов приемника, обеспечивающий гарантированное выполнение функций трассопоиска и определения мест повреждений.
• Универсальность, т.е. возможность работать индукционным, акустическим и потенциальным методами. Желательное свойство, позволяющее минимизировать необходимый комплект оборудования.

Все вышеуказанные свойства и характеристики позволяют с максимальной эффективностью, т.е. с минимальными затратами времени, средств и гарантированным результатом проводить поиск мест повреждений КЛ.

В наши дни поиск места повреждения кабеля осуществляется с помощью современных поисковых комплектов. Профессиональные поисковые комплекты, такие как, например, КП-500К, КП-250К и КП-100К позволяют в кратчайшие сроки выполнять поиск места дефекта и определить глубину залегания кабеля.

Источник