Определение мест повреждений на кабельных линиях

Повреждения кабелей подразделяются на следующие: 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, представляющие собой комбинации из вышеупомянутых видов повреждений.

Для определения характера повреждения кабельную линию отключают от источника питания. От нее отключают все электроприемники и с обоих концов при помощи мегаомметра проверяют сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы (по отношению к земле и между каждой парой жил) и убеждаются в отсутствии обрыва токоведущих жил.

После определения характера повреждения кабельной линии выбирают метод, наиболее подходящий для определения места повреждения. В первую очередь с погрешностью 10…40 м определяют зону, в границах которой расположено место повреждения. Для этого пользуются следующими относительными методами: импульсным; методом колебательного разряда; петлевым; емкостным. Место повреждения непосредственно на трассе уточняют акустическим или индукционным методом.

Импульсный метод. Основан на посылке в поврежденную линию зондирующего электрического импульса (скорость распространения импульса v = 160 м/мкс) и измерении интервала между моментом подачи импульса и моментом прихода отраженного импульса от места повреждения в кабеле. На рассмотренном принципе построены при;

Рис. 17.4. Присоединение прибора для испытания кабельных линий к линии при различных случаях повреждений:

а — трехфазнос замыкание жил на землю; б — короткое замыкание двух жил; в — обрыв двух жил; г, д, е — замыкание на землю одной жилы

боры ИКЛ-5, Р5−1А. При импульсном методе может быть не только измерено расстояние до места повреждения, но и определен характер дефекта.

От места короткого замыкания импульс возвращается с обратной полярностью, от места обрыва — с той же полярностью, что и посланный в линию импульс.

Расстояние до места повреждения.

где i_x — время прохождения импульса до точки повреждения и обратно.

Преимущество импульсного метода состоит в отсутствии каких-либо переключений на противоположном конце кабеля. Присоединение прибора к линии может быть различным (рис. 17.4). Характер повреждения предварительно определяется традиционными способами.

Метод колебательного разряда. Этим методом (рис. 17.5) определяют зону повреждения кабельной линии при заплывающих пробоях. При измерении кабельную линию отключают с обоих концов и разряжают. От испытательной установки высокого напряжения постоянного тока на поврежденную жилу кабеля подают напряжение разряда, плавно поднимая его до напряжения пробоя поврежденной изоляции, но не выше значения, допустимого нормами профилактических испытаний для данного вида кабеля. В момент пробоя в месте повреждения возникает искра, обладающая небольшим переходным сопротивлением, и в кабеле происходит разряд колебательного характера. Время колебательного разряда измеряют осциллографом с однократной разверткой или миллисекундомером, присоединяемым через делитель напряжения.

Рис. 17.5. Схема определения места повреждения методом колебательного разряда:

/—высоковольтная испытательная установка; 2—делитель напряжения; 3— прибор; 4 — цепь пуска; 5 — цепь останова; 6 — место повреждения; 7 — свинцовая

оболочка; 8— жилы кабеля; L — расстояние до места повреждения

Миллисекундомер измеряет время первого полупериода колебательного разряда, а его шкала отградуирована в единицах длины (расстояние до места повреждения).

Петлевой метод. Применяют его для определения зоны повреждения кабельной линии в случаях, когда жила с поврежденной изоляцией (замыкание на землю) не имеет обрыва и хотя бы одна из жил имеет хорошую изоляцию. Заключается этот метод в непосредственном измерении с помощью измерительного моста сопротивления постоянному току участка поврежденной жилы (от места измерения до места повреждения).

Наиболее часто петлевой метод применяют при небольших длинах кабелей (или небольших расстояниях до места повреждения L <

< 100…200 м и больших переходных сопротивлениях 1000 < Я_п <

< 5000 Ом, когда неприменим другой метод. Погрешность определения мест повреждений составляет не более 0,1…0,3%.

Емкостный метод. Используют его для определения зоны повреждения, когда оборваны одна или несколько жил кабеля, при сопротивлении изоляции поврежденной жилы не менее 5000 Ом. Принцип метода заключается в измерении емкости оборванного участка жилы кабеля С (емкость пропорциональна длине кабеля до места повреждения) и сопоставлении ее значения с удельной емкостью целой неповрежденной жилы кабеля.

Акустический метод. Это один из абсолютных методов. Применяют его для определения места любого вида повреждения кабельной линии непосредственно на трассе. Непременное условие применения этого метода — возможность создания в месте повреждения искусственного электрического разряда, прослушиваемого с поверхности земли или воды. Переходное сопротивление R_n в месте повреждения должно быть больше волнового сопротивления кабеля г_в. Только при этом условии может возникнуть искровой разряд. Волновое сопротивление кабеля (Ом).

где L и С — индуктивность и емкость участка кабельной линии до повреждения.

При возникновении разряда в поврежденном месте одновременно с электромагнитными колебаниями возникает звуковая волна, которую можно прослушать на поверхности земли. Наибольшей будет слышимость непосредственно над местом повреждения кабеля.

В качестве генератора импульсов используют обычную испытательную установку высокого напряжения постоянного тока, в схему которой дополнительно вводят зарядную емкость и разрядник. Метод применим при металлическом соединении жилы с оболочкой кабеля (или муфты) и отсутствии искровых разрядов в месте повреждения в кабельной линии.

Индукционный метод. Это также один из абсолютных методов определения места повреждения кабельной линии непосредственно на трассе. Основан на принципе улавливания магнитного поля над кабелем, созданного током звуковой (тональной) частоты, пропускаемым по кабельной линии.

Индукционный метод обеспечивает высокую точность определения места повреждения. Погрешность составляет не более 0,5 м. Его применяют в случаях, когда переходное сопротивление в месте повреждения не превышает 20…50 Ом. Недостаток способа состоит в том, что им трудно определить замыкание одной жилы на оболочку кабеля. Индукционным методом можно определить местонахождение трассы и глубину залегания кабеля.