МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ НА КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ. ПРОЖИГАНИЕ КАБЕЛЕЙ

Кабельная линия находится, как правило, под землей, и поэтому определение места ее повреждения — наиболее трудная операция, от реализации которой зависит своевременность питания потребителей. Чтобы получить исходные данные для выбора наиболее подходящего метода определения места повреждения, уста­навливают характер повреждения, который может быть следующим: замыкание на землю одной фазы; замыкание двух или трех фаз на землю либо между собой; обрыв одной, двух или трех фаз, с заземлением или без заземления; заплывающий пробой изоляции; сложные повреждения.

Для установления характера повреждения кабельную линию отключают от источника питания. От линии отключают все электроприемники и с обеих ее концов мегаомметром измеряют сопротивление изоляции каждой токоведущеи жилы по отношению к земле и между каждой парой жил, а также убеждаются в отсутствии обрыва токоведущих жил.

Установив характер повреждения кабельной линии, выбирают метод, наиболее подходящий для определения места повреждения в данном конкретном случае. В первую очередь с погрешностью порядка 10...40 м определяют зону повреждения — границы, в которых расположено место повреждения. Затем уточняют место повреждения непосредственно на трассе. Для определения зоны повреждения линии применяют следующие относительные методы: импульсный, колебательного разряда, петлевой, емкостный.

Импульсный метод основан на посылке в поврежденную линию зондирующего электрического импульса и измерении интервала времени между моментами подачи импульса и прихода отражен­ного импульса от места повреждения в кабеле.

Если скорость распространения импульса в кабельной ли­нии обозначить через v, а расстояние от начала линии до места

повреждения — через l_x, то время, за которое импульс прохо­дит до точки повреждения и обратно, можно определить по формуле:

Скорость распространения импульса по силовым кабелям примерно равна 160 м/мкс. При импульсном методе измерения можно найти расстояние до места повреждения и определить характер дефекта. Погрешность метода — не более 1,5 % измеряемой длины кабеля.

Метод колебательного разряда позволяет определить зону по­вреждения кабельной линии при заплывающих пробоях. При измерении от испытательной установки напряжение постоянного тока подают на поврежденную жилу кабеля и плавно поднимают до напряжения пробоя. В момент пробоя в месте повреждения возникает искра, имеющая небольшое переходное сопротивление, и в кабеле происходит разряд колебательного характера. Период колебаний Т этого разряда соответствует времени двукратного пробега волны до места повреждения и обратно, поэтому

где t_x — время пробега волны до места повреждения и обратно; 1_Х — расстояние до места повреждения; v — скорость распространения волны колебания в кабеле.

Отсюда расстояние до места повреждения

Продолжительность колебательного разряда измеряют осцил­лографом с однократной ждущей разверткой типа ОЖО или элек­тронным миллисекундомером, присоединяемыми через делитель напряжения. Погрешность метода не более 5 % максимального значения шкалы, по которой проводят измерение.

Петлевой метод применяют для определения зоны повреждения кабельной линии в случаях, когда жила с поврежденной изоляцией не имеет обрыва и есть хотя бы одна жила с исправной изоляцией. Этот метод заключается в непосредственном измерении сопротивления постоянному току участка поврежденной жилы от места измерения до места повреждения при помощи измерительного моста.

Если с одной стороны кабеля соединить между собой поврежденную и здоровую жилы, а с другой стороны подключить регулируемые сопротивления плеч моста (см. рис. 8.1), то равновесие в схеме моста наступит при соблюдении условия

R₂r_ol_x=Rir_o(2L-l_x),

где Ri и R₂ — сопротивления плеч моста; г₀ — удельное сопротивление материа­ла жилы кабеля; L — полная длина кабеля; 1_Х — расстояние до места поврежде­ния.

Отсюда расстояние до места повреждения

Сопротивление перемычки, соединительных концов переходных контактов может влиять на точность результатов измерений. Поэтому при втором измерении необходимо поменять местами, концы кабельной линии, присоединяемые к мосту, при этом

где L — полная длина кабеля; R{ и Л£ ~ регулируемые сопротивления плеч. Измерения выполнены правильно, если выполнено условие:

Петлевой метод применяют при небольших расстояниях до места повреждения (l_x< 100...200м) и больших переходных сопро­тивлениях 1000 < R_a < 5000 Ом. Погрешность определения места повреждения не более 0,1...0,3 % полной длины кабеля.

Ёмкостный метод используют для определения места повреждения с обрывом одной или нескольких жил кабеля и при сопротивлении изоляции поврежденной жилы не менее 5000 Ом. Метод заключается в измерении емкости оборванного участка жилы кабеля, которая пропорциональна его длине до места повреждения. Емкость можно измерять как на постоянном, так и на переменном токе. В практике применения емкостного метода встречают три следующих принципиальных случая.

Случай 1 — обрыв одной жилы (рис. 8.2, а). Измеряют емкость оборванной жилы с одного С₁ и другого С₂ конца кабеля. Расстояние до места повреждения

Случай 2 — обрыв одной жилы с замыканием на землю ее поло­вины, С₂ = 0 (рис. 8.2, б). Измеряют емкость оборванной жилы и емкость целой жилы С. Расстояние до места повреждения

Случай 3 — обрыв одной жилы, все фазы имеют глухое заземле­ние, в том числе и один конец оборванной жилы (рис. 8.2, в). Рас­стояние до места повреждения

Акустический метод применяют при условии, что в месте по­вреждения можно создать искусственный электрический разряд,

прослушиваемый с поверхности земли или воды. При возникновении разряда в поврежденном месте одновременно с электромагнитными колебаниями возникает звуковая волна, которая может быть прослушана на поверх­ности земли или воды.

От высоковольтной выпрямительной установки в кабель посылают импульс высокого напряжения. Достигнув места повреждения, этот импульс создает пробой — искровое перекрытие с жилы на оболочку кабеля. На поверхности земли искровые разряды прослушивают акустическим индукционным прибором типа АИП-3, который состоит из пьезоакустического датчика, усилителя, головного телефона и выносной индукционной рамки. Недостаток данного метода заключается в том, что необходимо иметь пере­движную установку высокого напряжения постоянного тока.

Индукционный метод применяют для определения места повреждения кабельной линии непосредственно на трассе. Он основан на принципе улавливания магнитного поля над кабелем, создаваемого током звуковой (тональной) частоты, пропускаемым по кабельной линии. По поврежденной жиле кабеля пропускают ток от генератора тональной частоты 800... 1000 Гц. При этом вокруг кабеля образуется магнитное поле, напряженность которого пропорциональна силе тока в кабеле, глубине залегания и расстоянию от его оси.

Оператор, продвигаясь вдоль трассы кабеля от места установки звукового генератора, при помощи испытательной рамки (антенны), усилителя и телефонных наушников определяет характер распространения этого поля и, следовательно, трассу кабельной линии, места расположения муфт, глубину заложения кабеля и место повреждения. Звук в наушниках слышен на участке трассы кабельной линии. В стороне от трассы или за местом повреждения слышимость в телефоне резко снижается.

Индукционный метод обеспечивает высокую точность определения места повреждения. Погрешность составляет не более 0,5 м. Применяют этот метод в тех случаях, когда переходное сопротивление в месте повреждения составляет не более 20...50 Ом.

Прожигание кабелей. При повреждении кабельных линий сопро­тивление изоляции продолжает оставаться большим, поэтому трудно подобрать методы для отыскания места повреждения. В этих случаях снижают переходное сопротивление до 10... 100 Ом путем прожигания изоляции в поврежденном месте с помощью специальных установок.

Коэффициент полезного действия прожигающей установки зна- л чительно повышается, когда ее сопротивление приблизительно рав- | но переходному сопротивлению в месте повреждения. На практике I нет установки с большим испытательным напряжением и малым или переменным внутренним сопротивлением. Поэтому прожигание кабеля во многих случаях ведут при помощи комбинированных установок. В начальной стадии прожигания применяют выпрямительные установки, позволяющие получить высокое напряжение (до 15 кВ и более) при малых токах (до 5 А). На заключительной стадии дожигания используют специальные трансформаторы с низким рабочим напряжением и более высоким выходным током. Широкое применение нашел резонансный метод, обеспечива­ющий высокую эффективность прожигания на переменном токе при возможности получения высоких испытательных напряжений на портативной аппаратуре. При этом методе используют специальные трансформаторы с переключателем витков вторичной обмотки. Вторичную обмотку включают на кабель, подлежащий I прожиганию. Емкость подключенного кабеля совместно с индуктивностью высоковольтной вторичной обмотки трансформатора образует резонансный контур на частоте сети 50 Гц. Колебания в контуре возбуждаются благодаря магнитной связи с первич­ной обмоткой трансформатора, получающей питание от сети 127 и 380 В. Изменением с помощью переключателя настройки контура (числа витков) регулируют напряжение на кабеле. Реактивная мощность в резонансном контуре достигает нескольких сотен киловольт-ампер, в то время как потребляемая из сети питания мощность, идущая на покрытие активных потерь, небольшая — примерно несколько киловатт.

Пробой изоляции может происходить на обеих полярностях напряжения, и частота пробоя — доходить до 100 раз в секунду. Поэтому при резонансном методе процесс выгорания происходит более интенсивно, чем при использовании других методов.