Изучение методов определения мест повреждения в кабельных линиях

Отчет по практическому занятию №8

Группа ЭГП-07-1

Выполнили:

Лаптев Д. А.

Сафин Н. Р.

Мотузов Д. С.

Гизатулин А. Х.

Проверил:

к.т.н, доцент Горячих Ю.А.

Екатеринбург, 2011 г.

Практическое занятие 8

Изучение методов определения мест повреждения в кабельных линиях.

Цель работы :

1) изучить методы определения мест повреждении в кабельных линиях;

2) научить пользоваться прибором Р5-5 для отыскания неисправностей в кабельных линиях.

Краткие теоретические сведения

Выбору метода определения зоны повреждения кабелей предшествует выяснение характера повреждений, определяемых путем измерений мегаомметром на 1000 —2500 В.

При этом измеряют сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы относительно земли, сопротивление изоляции между каждой парой токоведущих жил, проверяют целостность токоведущих жил Для обнаружения обрыва жил испытание следует проводить с обоих концов, закорачивая все три фазы на конце, противоположном подключению мегаомметра. При наличии короткого замыкания определяют переходное сопротивление. Если оно в месте повреждения велико (более 5МОм), а кабель не выдержал испытания, то для более точного определения места неисправности производят прожигание кабеля. Прожигание кабелей производят как на постоянном токе от специальных установок. так и на переменном токе от трехфазных повышающих трансформаторов. Целью прожигания кабелей является создание переходного сопротивления определенного значения в месте повреждения кабеля.

Выбор метода отыскания мест повреждения кабелей зависит от вида повреждения, пробивного напряжения в месте повреждения н переходного сопротивления. Отыскание места повреждения производят обычно в два этапа. На первом этапе отыскивают зону повреждения. для чего применяют импульсный метод, метод колебательного разряда, емкостный метод и метод петли. На втором этапе определяют точное место повреждения, для чего применяют метод накладной рамки, акустический и индукционный методы. Область применения различных методов приведена в табл. 4.3.

Метод колебательного разряда является одним из наиболее применимых методом при «заплывающих пробоях», которые часто наблюдаются в кабельных муфтах. Суть «заплывающего пробоя» заключается в том, что при имеющейся мощности выпрямительной установки при прожиге кабеля с увеличением его длины для заряда

емкости кабеля до напряжения пробоя потребуется большее время. В результате этого частота разряда уменьшается и место повреждения успевает «заплывать». Для определения места повреждения при большой длине кабеля необходимы выпрямительные установки большой мощности, которые и используются при использовании метода колебательного разряда. Суть метода заключается в измерении периода (полупериода) свободных колебаний, возникающих в заряженной кабельной линии при пробое изоляции в месте повреждения. При измерении на жилу кабеля подается высокое напряжение, но не выше допустимого, отрицательной последовательности (рис. 48). В месте повреждения в момент пробоя напряжение падает до нуля, что соответствует моменту времени — время прохождения волны до места повреждения; l_x— расстояние от конца кабеля до места повреждения; υ — скорость распространения волны, равная для силовых кабелей 160±1 м/мкс. Затем потенциал жилы резко возрастает и возникает волна напряжения положительной полярности, которая приходит к концу кабеля и, не меняя знака, возвращается к месту повреждения. В момент времени t₂ = 2 l_x/u волна достигает места пробоя, потенциал жилы вновь резко падает до нуля и волна уходит к концу линии с переменой знака. В момент времени t₂ = 3 l_x/u волна отрицательной полярности приходит к концу линии, возвращаясь к месту пробоя с тем же знаком. В момент t₂ = 4 l_x/u волна приходит к месту повреждения и в момент пробоя напряжения опять падает до нуля. На этом завершается полный период, за время которого волна 4 раза проходит расстояние от конца кабеля (места подключения кабеля к испытательной установке) до места повреждения. Поэтому

Для повышения точности обычно измеряют время первого полупериода, так как в связи с затухающим характером колебаний форма назначение напряжения сильно искажаются на экране осциллографа. Шкала прибора проградуирована в километрах, измерение времени (обычно полупериода t₂) производится по электросекундомеру. Схема подключения прибора ЭМКС-58М, позволяющего определять расстояния от 40 м до 10 км для кабелей до 10 кВ, изображена на рис. 49.

Индукционный метод применяют для отыскания мест пробоя изоляции жил между собой или на землю, а также при обрыве линии с одновременным пробоем изоляции жил между собой или на землю.

При пропускании по кабелю однофазного переменного тока вокруг кабеля образуется магнитное поле, значение которого зависит от значения тока. Если в поле кабеля внести рамку (антенну) из проволоки, то изменяющееся поле будет наводить в ней ЭДС и при замыкании контура рамки в телефоне возникнет ток и появится звучание. Чем выше частота тока, тем отчетливее звук. Чтобы звучание от испытуемого кабеля отличалось от звучания других кабелей, по испытуемому кабелю с помощью генератора звуковой частоты пропускают ток частотой 800—1200 Гц.

Отыскание мест повреждения по цепи жила — земля является особенно сложным из-за растекания тока в месте повреждения по оболочке кабеля в обе стороны на десятки метров. Поэтому практически однофазные повреждения путем прожига переводят в двух-трехфазные и определяют повреждение по цепи жила — жила или искусственно создают цепь жила—оболочка кабеля, разземляя последнюю с двух сторон и подключая генератор к жиле и оболочке.

Наводимая в рамке ЭДС зависит от токораспределения в кабеле и взаимного пространственного положения рамки и кабеля. Зная характер распределения поля для данного токораспределения в кабеле и при соответствующей ориентации рамки, по изменению силы звука в телефоне можно определить место повреждения.

Метод накладной рамки применяют для определения непосредственно на кабеле при открытой прокладке места короткого Смыкания жила — жила или жила — оболочка. Сущность метода аналогична индукционному. После подключения генератора на кабель накладывают рамку с телефоном и поворачивают вокруг оси. Если измерение производится до места повреждения, то за один поворот рамки будет прослушиваться два максимума и два минимума сигналов от поля пары токов: жила — жиля или жила оболочка. За местом повреждения поле создается одиночным током и в телефоне при повороте рамки будет слышен монотонный звук.

Импульсный метод применяют для определении зоны таких неисправностей. как одно-, двух- или трехфазное короткое замыкание, замыкание жил на землю, обрыв жил.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с испытываемым кабелем и его техническими данными (марка, сечение, длина, номинальное напряжение).

2. С помощью мегаомметра определить характер неисправности кабели и найти поврежденные жилы.

3. Подготовить прибор Р5-5 к работе:

1. Установить на передней панели ручку «РАЗВЕРТКА» в крайнее левое положение.

2. Установить на передней панели ручку «УСИЛЕНИЕ» в положение «)».

3. Установить ручку «ВЫХ. СОПРОТ.» в пределах зеленого сектора.

4. Установить ручку на задней панели «ОБЩИЙ — РАЗДЕЛЬНЫЙ» в положение «ОБЩИЙ».

5. Установить ручку на задней панели «КОНТРОЛЬ — РАБОТА» в положение «РАБОТА».

6. Заземлить прибор, подключить кабель питания к питающей сети, включить тумблер «Сеть». При этом загорится индикаторная лампочка и через 0,5—2 мин на экране ЭЛТ появится линия развертки.

7. Ручками «ЯРКОСТЬ», «ФОКУС» отрегулировать яркость. фокусировку и положение луча на экране ЭЛТ. Положение линии развертки должно быть на середине экрана. Начало луча должно совпадать с левым краем экрана.

8. Включить тумблер «МЕТКИ». При этом на .линии pan вертки должны появиться масштабные метки. Установить «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» н «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» в положение «О». При этом зондирующий импульс своим передним фронтом должен совпадать с фронтом первой видимой метки на экране ЭЛТ. При несовпадении подрегулировать резисторы «КОРРЕКТИРОВКА НУЛЯ» на всех диапазонах.

9. Тумблер «КОНТРОЛЬ — РАБОТА» переключить в положение «КОНТРОЛЬ, «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» в положение «1», прн этом передний фронт зондирующего импульса должен совпадать с первой видимой мет кой. При несовпадении — подрегулировать резисторы «КОРРЕКТИРОВКА ЕДИНИЦЫ» на всех диапазонах.

10. Установить ручку ««ДИАПАЗОНЫ» в положение «1* (при длине линии до 15 км), «II» (до 60 км), «111» (до 300 км).

11. Установить ручку «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ИМПУЛЬСА» на метку «0, 1—0,3» или «1» (при длине линии до 15 км), «I» или «8» (до 60 км), «8» или «15» (до 300 км).

12. Установить ручку «ВЫХ. СОПРОТ».—иа значение волнового сопротивления линии по цветам секторов. Коричневому сектору соответствует выходное сопротивление от 30 до 100 Ом, зеленому — от 100 до 500 Ом. синему — от 500 до 1500 Ом. Значения скорости распространения импульса и волнового сопротивления приведены в табл. 4.2.

13. Установить ручку «РАЗВЕРТКА» в крайнее правое положение.

14. Установить ручку «УСИЛЕНИЕ» в положение «2». «3» нли «4» (для установления иижней граничной частоты пропускания усилителя соответственно 2; 20 и 50 кГц). Ручкой «ПЛАВНО» произвести увеличение или уменьшение усиления усилителя. Для проведения работы ручка «УСИЛЕНИЕ» оствется в положении «1».

15. Тумблер «ОБЩИЙ — РАЗДЕЛЬНЫЙ» установить в положение «ОБЩИЙ».

16. Тумблер «СИММЕТР.—НЕСИММЕТР.» установить в положение «СИММЕТР.».

17. Подключить высокочастотный соединительный кабель к гнезду «ВЫХОД» прибора и к измеряемой линии. Зажим, соответствующий выводу оболочки соединительного кабеля, присоединяется в заземленной жиле или оболочке линии. Зажим, соответствующий выводу средней жилы, подсоединяется к незаземленной жиле.

4.Работа и измерения.

4.1Отыскать всплеск на импульсной характеристике линии, соответствующей отражению сигнала от неоднородности (места предполагаемого повреждения) линии. Установить характер повреждения (рис. 49).

4.2 Ручками «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» и «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» произвести совмещение начала фронта найденного всплеска импульсной характеристики с фронтом первой метки на экране ЭЛТ (рис. 50), при этом ручку «РАЗВЕРТКА» установить и крайнее левое положение.

4.3 По показаниям ручек «ДИАПАЗОНЫ», «МНОЖИТЕЛЬ ГРУБО» и «МНОЖИТЕЛЬ ТОЧНО» произвести отсчет времени пробега зондирующего импульса от места подключения прибора к линии до места повреждения и обратно по формуле:

4.4.Определить расстояние до места повреждения по формуле:

где Lx — расстояние до места повреждения, м; v — скорость распространения импульсов в линии данного типа (см. табл. 4.4), м/мкc.

4.5. Если линия протяженная, а прибор указал место повреждения в ее конце, то для увеличения точности следует произвести измерения с другого конца.

5. Составить отчет о работе.