Способы выявления мест повреждения кабельных линий

В условиях эксплуатации кабельных линий возможны следующие повреждения: замыкания между собой двух или трех жил без замыкания или с замыканием их на землю (оболочку), замыкание одной жилы на землю, разрыв одной или нескольких жил без замыкания на землю; разрыв одной или нескольких жил без замыкания или с замыканием на землю.

Возможны также повреждения типа заплывающего пробоя, при котором кабель ведет себя как неповрежденный» Но пробивается при повторном приложении к нему высокого напряжения. Заплывающий пробой характерен при повреждениях в соединительных муфтах.

При заплывающих пробоях, как правило, сопротивление в месте пробоя велико, поэтому приходится дополнительно прожигать кабель с помощью мощного источника выпрямленного напряжения или рабочим напряжением промышленной частоты. Прожигание ведут в один или несколько приемов до снижения переходного сопротивления в месте повреждения до нескольких сотен Ом.

Методы и устройства для определения места повреждения в кабелях можно разделить на два вида: относительные и абсолютные.

При относительном методе все результаты замеров параметров кабельной линии позволяют определить только зону повреждения (участок линии) с погрешностью порядка 10... 40 м, а при абсолютном методе определяют точное место повреждения.

К относительным методам относят: импульсный, петлевой, колебательного разряда и емкостной.

Место повреждения уточняют непосредственно на трассе абсолютными методами: акустическим или ин­дукционным.

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 1_Х, то время, за которое импульс проходит до точки повреждения и обратно, может быть определено из соотношения.

Скорость распространения импульса по силовым ка­белям примерно равняется 160 м/мкс. При этом усло­вии расстояние до места повреждения определяют по формуле

На рассмотренном принципе построены приборы ИКЛ-5, Р5-1А и др. При импульсном методе может быть не только измерено расстояние до места повреж­дения, но и определен характер дефекта. Погрешность при этом методе составляет 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 зна­чения 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 v — скорость распространения волны колебания в кабеле.

Продолжительность колебательного разряда изме­ряют прибором Щ4120 или электронным миллисекундомером ЭМКС-58М, присоединяемыми через делитель напряжения. Погрешность метода не более 5 % макси­мального значения шкалы, по которой выполняют из­мерение.

Петлевой метод применяется для определения расстояния до места замыкания жилы на оболочку в силовых кабельных линиях при наличии одной неповрежденной жилы. Данный метод может применяться при значении переходного сопротивления в месте повреждения до 5 кОм. При необходимости снижения величины переходного сопротивления изоляцию кабеля дожигают кенотроном или газотронной установкой. Метод основан па принципе измерительного моста постоянного тока.

Определяется соотношение сопротивлений поврежденной и неповрежденной жил относительно точки замыкания. При измерении поврежденная и неповрежденная жилы

Схема определе­ния места повреждения пет­левым методом.

соединяются на противоположном конце кабеля перемычкой сечением не менее 50 мм² . Плечи измерительного моста образуются регулируемыми комбинированными сопротивлениями r₁, и r₂, сопротивлениями жил г_х и г_у, соответственно пропорциональными длинам кабеля lx, и 1y + 1 . Регулируя сопротивления r₁ и r₂, устанавливают стрелку гальванометра в пулевое положение, что соответствует равновесию плеч моста

(r₁/r₂)=(r_x/r_y)

Поскольку сопротивление жилы прямо пропорционально ее длине, из получаемого соотношения можно определить расстояние до места повреждения:

lx=(21 r₁)/(r_l+r₂)

где r₁, r₂ - сопротивления моста, подключенные соответственно к поврежденной и

неповрежденной жилам.

После определения расстояния l_Х следует поменять местами концы проводов, идущие к кабелю, и произвести повое измерение, при этом будет найдено расстояние

1y.+1 Если результаты обоих измерений в сумме заметно отличаются от двойной длины кабеля, то измерения произведены неточно и их надо повторить, предварительно проверив все контакты в схеме.

Емкостный метод используют для определе­ния мест повреждений с обрывом одной или несколь­ких жил кабеля и при сопротивлении изоляции повреж­денной жилы не менее 5000 Ом. Принцип метода зак­лючается в измерении емкости оборванного участка жилы кабеля Сх, которая пропорциональна длине ка­беля до места повреждения. Емкость можно измерять как на постоянном, так и на переменном токе. Рас­смотрим три случая применения емкостного метода:

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

б) обрыв одной жилы с замыканием на землю ее второй половины С₂ = 0 (рис. б). Измеряют емкость оборванной жилы. Расстояние до места повреждения

Виды повреждений кабелей с обрывом жил

в) обрыв одной жилы, все фазы имеют глухое за­земление, в том числе и второй конец оборванной жи­лы (рис., в):

где С₀—удельная емкость — берется из справочника, мкФ/км.

Акустический метод-применяют в том слу­чае, если 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. Наибольшая слышимость будет непосредственно над местами повреждения кабеля.

В качестве генератора импульсов обычно использу­ют испытательную установку высокого напряжения пос­тоянного тока, в схему которой дополнительно вводят зарядную емкость 3 и разрядник 2.

От высоковольтной выпрямительной установки за­ряжается конденсатор 3. Когда напряжение на нем дос­тигает значения, соответствующего пробивному напря­жению разрядника 2, происходит пробой разрядника. При этом в кабель посылается импульс высокого нап­ряжения. Достигнув места повреждения, этот импульс создает пробой — искровое перекрытие с жилы на обо­лочку кабеля. На поверхности земли искровые разря­ды прослушивают

Схема определения мес­та повреждения акустическим методом:

1 — жилы кабеля; 2 — разрядник; 3 — зарядная емкость; 4 — металлическая оболочка; 5— место повреждения кабе­ля; 6 — пьезодатчик с усилителем; 7 — телефонные наушники.

акустическим индукционным прибо­ром, который состоит из пьезоакустического датчика с усилителем, головного телефона и выносной индукци­онной рамки.

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 оси кабеля.

Оператор, продвигаясь вдоль трассы кабеля, при по­мощи приемной рамки (антенны), усилителя и телефон­ных наушников может определить характер распростра­нения этого поля и, следовательно, трассу кабельной линии, места расположения муфт, глубину заложения кабеля и места поврежденную

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.

Ремонт кабельных линий

КЛ ремонтируются при их повреждениях, например при пробое изоляции кабеля, а основной операцией при ремонте КЛ является установки новой или замена существующей кабельной муфты. Таким образом, при эксплуатации КЛ используется система аварийно-восстановительного ремонта (система АВР).

При повреждении кабеля обслуживающий персонал должен отыскать место повреждения, а при прокладке кабеля в земляной траншее - раскопать участок траншеи в этом месте. Раскопки должны вестись осторожно, а при глубине более 0,4 м - только лопатами.

Объем работ при текущих и капитальных ремонтах КЛ определяется по результатам предшествующих осмотров, испытаний и измерений. Для планирования ремонтов КЛ ведется следующая эксплуатационно-техническая документация:

паспорта КЛ;

листки осмотров;

кабельный журнал;

акты скрытых работ с указанием пересечений и сближения кабелей со всеми подземными коммуникациями;

акты на монтаж кабельных муфт;

протоколы измерения сопротивления изоляции;

протоколы испытаний изоляции КЛ повышенным напряжением;

протоколы измерения сопротивлений заземляющих устройств;

журналы неисправностей КЛ;

журналы учета работ на КЛ и другие документы.

На основании этих документов составляется многолетний график работ, в котором указывается перечень всех кабельных линий и годы их вывода в ремонт в соответствии с техническим состоянием. На основании многолетнего графика составляются годовые графики работ.

При капитальном ремонте КЛ выполняются следующие основные работы:

выборочное шурфление кабельных траншей с оценкой состояния кабелей и муфт;

полное вскрытие кабельных каналов с исправлением раскладки кабелей, устранением коррозии оболочек, чисткой каналов, заменой или ремонтом конструкций для крепления кабелей;

переразделка дефектных муфт;

частичная или полная замена участков КЛ;

ремонт заземляющих устройств;

окраска металлических конструкций в кабельных сооружениях.

При окончании ремонтных работ проводятся испытания КЛ, объем которых рассмотрен в п. 3. Кроме того, кабели испытываются под нагрузкой в течение 24 ч.

Все работы, выполненные при капитальном ремонте КЛ, принимаются по акту. Акты со всеми приложениями хранятся в паспорте кабельной линии.