Методы определения мест повреждения кабельных линий

Практическая  работа №1.

Тема: Методы определения  мест повреждения кабельных линий.

Цель работы: изучить методы определения мест повреждения кабельных  линий.

 

Содержание  отчета.

1. Основные причины повреждений КЛ?
2. Охарактеризовать относительные методы мест повреждений КЛ?
3. Прожигание кабеля?

 

Выполнение работы:

 

1.Основные причины повреждений  КЛ?

К таким недостаткам, которые значительно  снижают надежность кабелей, относятся: осушение изоляции из-за перемещения  или стекания пропиточного состава, электрическое старение изоляции, высыхание  изоляции кабелей, работающих в тяжелых  тепловых режимах, часто связанное   с разложением пропиточного состава (кристаллизация) и т.д.

Не только старение, но и крупные    дефекты не всегда выявляются при профилактических испытаниях. Не определяются повреждение в оболочках кабелей, если изоляция не отсырела. Повреждение и местные дефекты в изоляции могут быть обнаружены при испытании лишь в том случае, если оставшийся неповрежденный участок изоляции не превышает 15-20% ее толщины.

 

 Кроме заводских дефектов, которые  приводят к повреждениям кабелей имеются:

1) механические повреждения, которые  были нанесены при прокладке  или последующих раскопках и  других строительных работах,  выполняемых в зоне кабельных  трасс; 
2) спиралеподобные вспучины (иногда трещины) как результат длительного действия циклов нагрева и охлаждения или значительных перегрузок кабеля более допустимых норм. 
3) межкристаллические разрушения свинцовой оболочки под действием сотрясений и вибраций. 
4) грунтовая, химическая коррозия под воздействием разнообразных химических реагентов, которые содержатся в почве. 
5) разрушение оболочек кабелей блуждающими токами электрифицированного транспорта;

Местные механические повреждения  оболочек легко устанавливаются  по внешнему виду, так как они  сопровождаются повреждением джутовой оплетки и стальной брони. В большинстве  случаев оказывается поврежденной и изоляция кабеля.        

 Механические повреждения носят локальный характер и после устранения поврежденного участка и монтажа вставки кабельная линия может продолжать быть в работе. 

При обзорах токопроводящих жил   кабеля необходимо обращать внимание на следующих наиболее часто встречающиеся дефекты:

-        неправильную форму круглой или секторной жилы (например, один угол сектора острее, чем другой); 
-        выпирание или западание отдельных проволакиваний, пилообразный профиль жилы; 
-        наличие заусенцев на жилах.

Эти дефекты приводят к искривлению  электрического поля, образованию местных  повышенных напряженностей, что особенно опасно для кабелей на напряжение 10 кВ и выше. Жилы с отдельно выпирающими проволакиваниями или из заусенцами опасны  в том отношении, что во время изгибов кабеля или при тепловых деформациях может быть смята, продавлена или разрезана примыкающая к жиле бумажная изоляция.

 

Возможны и более грубые дефекты  в жилах. Например, пересечение отдельных проволакиваний. В этом случае жила принимает неправильную форму, а в слое изоляции образуются глубокие складки. Кабели с такими дефектами не пригодны для прокладки.

При рассечении кабелей после аварийных  пробоев следует учитывать ряд  других изменений, связанных с горением дуги и образованием в кабеле значительных внутренних давлений.

 

2. Охарактеризовать относительные методы мест повреждений КЛ?

 

При определении  мест повреждения кабельных линий  необходимо соблюдать основные требования:

- погрешность  не должна превышать заданной  величины (при этом учитываются  трудности производства земляных  работ на городских проездах  с усовершенствованным покрытием); 
- выполнение отыскания места повреждения должно ограничиваться несколькими часами; 
- должны соблюдаться правила безопасности персонала.

Указанные требования усиливаются необходимостью быстрейшего  ремонта кабельной линии при  ее повреждении, так как при выводе линии в ремонт нарушается надежность электроснабжения потребителей и возрастают потери электроэнергии в сети.

При быстром  определении места повреждения, ремонт линии ограничивается заменой  участка кабеля длиной 3-5 м и монтажом двух соединительных муфт, в благоприятных случаях может быть установлена одна муфта. Если работы по определению места повреждения затягиваются, что ведет к проникновению влаги, то возникает необходимость замены участка кабеля с увлажненной изоляцией длиной уже в несколько десятков метров. Это, в свою очередь, увеличивает объем земляных работ и ведет к удорожанию ремонта линии.

1. Импульсный метод (метод импульсной рефлектометрии).

 

 

Метод импульсной рефлектометрии успешно используется в практике определения мест повреждения в силовых кабельных линий уже несколько десятилетий. На основе метода импульсной рефлектометрии работают современные приборы "Портативный цифровой рефлектометр РЕЙС-105М", "Рефлектометр цифровой РЕЙС-205" и "Рефлектометр цифровой РЕЙС-305".

Сущность метода импульсной рефлектометрии заключается в следующем: 
1. Зондировании кабеля (двухпроводной линии) импульсами напряжения. 
2. Приеме импульсов, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления. 
3. Выделении отражений от места повреждений на фоне помех (случайных и отражений от неоднородностей линий). 
4. Определении расстояния до повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.

С генератора импульсов зондирующие  импульсы подаются в линию. Отраженные импульсы поступают с линии в  приемник, в котором производятся необходимые преобразования над  ними. С выхода приемника преобразованные  сигналы поступают на графический  индикатор. Все блоки импульсного  рефлектометра функционируют по сигналам блока управления.

2. Метод колебательного разряда с использованием бегущей волны напряжения. 

Этот метод  применяется при заплывающих  пробоях кабелей. Метод колебательного разряда реализован в составеэлектротехнической лаборатории .  

Сущность метода бегущей волны напряжения состоит  в следующем: в кабельную линию  от источника испытательного АИСТ-50/70 или АИВ-100, через присоединительное  устройство УС-70, подают напряжение, которое плавно повышается до напряжения пробоя. В момент пробоя в кабеле возникает разряд колебательного характера, образуется две волны, одна из которых распространяется от места пробоя к началу кабеля, а другая - к концу кабеля. Величина сопротивления сопрягающего устройства УС-70 значительно больше волнового сопротивления линии. Первая волна, достигнув начала кабеля, отражается от большого сопротивления устройства и, не изменяя полярности, распространяется к месту повреждения. В месте повреждения вновь возникает пробой и отражение с обратным знаком, и так далее до тех пор, пока энергии волны достаточно для пробоя в месте повреждения.Период колебаний определяет расстояние до точки повреждения, так как скорость электромагнитной волны распространяется в кабеле с постоянной скоростью. Измерение выполнятся рефлектометром РЕЙС-305М.

Структурная схема реализации метода бегущей  волны напряжения представлена на рисунке.

3. Индукционный метод.

Этот метод  применяют для непосредственного  отыскания на трассе кабеля мест повреждения  при пробое изоляции жил между  собой или на земле, обрыве с одновременным  пробоем изоляции между жилами или  на земле, для определения трассы и глубины залегания кабеля, для  определения местоположения соединительных муфт. Индукционный метод реализован в составе электротехнической лаборатории.Сущность метода заключается в фиксации с поверхности земли с помощью приемной рамки характера изменения электромагнитного поля над кабелем при пропускании по нему тока звуковой частоты от долей до десятков ампер в зависимости от наличия помех и глубины залегания кабеля. ЭДС, наводимая в рамке, зависит от токораспределения в кабеле и взаимного пространственного расположения рамки и кабеля. Зная характер изменения поля, можно при соответствующей ориентации рамки определить трассу и место повреждения кабеля. Более точные результаты получают при прохождении тока по цепи «жила - жила», для этого выжиганием однофазные замыкания переводят в двух и трехфазные или создают искусственную цепь «жила - оболочка кабеля», разземляя последнюю с двух сторон и подключая генератор индукционно-поискового комплекта к жиле и оболочке кабеля.

4. Мостовой метод (метод петли).

Этот метод  основан на измерении сопротивлений  при помощи моста постоянного  тока. Мостовой метод возможен в составе электротехнической лаборатории.

Применение  метода возможно при повреждении  одной или двух жил кабеля и  наличии одной здоровой жилы. При  повреждении трех жил можно использовать жилу рядом проложенного кабеля. Для  этого поврежденную жилу накоротко  соединяют с целой с одной  стороны кабеля, образуя петлю. К  противоположным концам жил присоединяю  регулируемые сопротивления моста.                                

Равновесие  моста будет выполняться при  условии:

R1 / R2 = Lx / L + (L - Lx)

Так как сопротивление  жилы прямо пропорционально ее длине, то: 

Lx = 2L * R1 /(R1 +R2) 

где R1 и R2 - регулируемые сопротивления моста, (Ом); 
              L - длина трассы; 
              Lx - расстояние до точки повреждения, (м).  

К недостаткам  этого метода следует отнести  большие затраты времени на измерение, меньшую точность измерения, необходимость  установки закороток.

3.Прожигание кабеля?

 

Снижение переходного  сопротивления в месте повреждения  до требуемой величины осуществляется путем прожигания. Существует большое количество разнообразных прожигательных установок, описание которых в этой брошюре не представляется возможным. Поэтому ниже описана испытательно-прожигательная установка, применяемая в МКС Мосэнерго в течение ряда лет и дающая вполне удовлетворительные результаты.

Такая установка  передвижного типа может быть смонтирована в кузове автомашины, прицепе или  разъемной в зависимости от сетевых  условий.

Установка состоит  из следующих элементов:

1) кенотронного  выпрямителя для испытания и  предварительного прожигания изоляции  в месте повреждения кабельной  линии:

2) газотронного выпрямителя для дожигания изоляции в месте повреждения до малых переходных сопротивлений;

3) генератора звуковой  частоты для индукционного метода  измерения и прожигания места  повреждения кабеля в раскопке.

Величина сопротивления проверяется  индуктором.

В зависимости от места повреждения  на кабеле процесс прожигания протекает  различно.

а) Повреждение в целом месте. В этом случае процесс прожигания идет спокойно и через 5—10 мин сопротивление  быстро снижается до несколько десятков ом (исключение составляют кабели с очень жирной пропиткой, когда прожигание длится несколько дольше).

б) Место повреждения находится  в воде или в мокром грунте. В  таких случаях процесс прожигания идет также спокойно, но сопротивление  изоляции не снижается ниже 2 ООО  ом и дальнейшее прожигание никаких изменений не дает.

в) Повреждение в муфтах. Прожигание в таких случаях длится больше обычного. Сопротивление колеблется в широких пределах (то снижается, то снова увеличивается). Это связано  с процессами в самой прожигаемой  муфте. От действия дуги в месте повреждения  заливочная масса в муфте расплавляется  и заливает место пробоя изоляции, увеличивая ее сопротивление. Такой  неустановившийся характер сопротивления  изоляции иногда может продолжаться 1—2 ч. Если сопротивление в течение  этого времени не снижается, необходимо прожигание ‘прекратить и произвести измерение зоны повреждения кабельной  линии методом колебательного разряда, а потом уточнить его на трассе акустическим методом.

В остальных случаях прожигание заканчивается тогда, когда переходное сопротивление в месте повреждения  снизится до величины, требуемой применяемым  методом измерений.

Выполнил:	Пряхин В.И.
Проверил:	Ряжских И.А
Практическая работа №1