Расстояние до места повреждения кабеля

Допустим произошло повреждение кабельной линии до 10 кВ. По РД 34.20.516-90 первым шагом необходимо определить тип повреждения, затем возможно потребуется произвести прожигание изоляции, далее наступает этап определения расстояния до места повреждения с помощью одного из абсолютных методов и в конце непосредственно определение места повреждения непосредственно на трассе одним из абсолютных методов.

В данном материале речь пойдет про методы определения расстояния до места повреждения КЛ. Существуют следующие способы:

• Импульсный
• Метод колебательного разряда
• Волновой
• Петлевой

Задача данной группы методов состоит в том, чтобы приблизительно оценить расстояние от начала кабеля до места повреждения, а затем уже в полученной возможной зоне повреждения использовать абсолютные методы для точного отыскания места КЗ или другого повреждения.

Импульсный метод

С помощью данного метода можно определить длину кабельной линии, расстояние до места повреждения при переходном сопротивлении менее 200 Ом, расстояние до обрывов или растяжек КЛ.

Суть метода: от рефлектометра посылается зондирующий импульс напряжения, который отражаясь от неоднородностей волнового сопротивления проходит путь по длине КЛ и возвращается обратно к источнику, где отображается на экране прибора.

Расстояние можно определить по известной формуле: время на скорость и поделить на два, так как у нас путь туда и обратно. Только время будет представлять время задержки отраженного сигнала t3, мкс; а скорость v - скорость света (~300 м/мкс), деленная на коэффициент укорочения КУ (зависит от диэлектрической постоянной оболочки КЛ, равен корень из е0). Но современные приборы, вроде сами это всё считают и просто выдают результат.

Неоднородности возникают при заводском нарушении технологии изготовления, механических повреждениях, электрических повреждениях.

Если более конкретно, то это места: установки муфты, ответвления, коротких замыканий, обрывов, намокания сердечника, токов утечек.

Величина посылаемого (зондирующего импульса) не превышает 10 В. Импульс сталкивается с неоднородностями и становится выше или ниже своего значения.

Возможные варианты:

Отраженный сигнал поднимается высоко вверх (полярность зондирующего и отраженного совпадают) - полный обрыв или конец кабеля.

Отраженный сигнал опускается сильно вниз (полярность зондирующего и отраженного противоположны) - короткое замыкание.

Примерно возможные дефекты на примере рефлектометра РИ-10М1 будут выглядеть следующим образом:

А Замокший участок кабеля. Имеет меньшее значение сопротивления

1 - 2 “замокшая” зона

3 - конец КЛ

Б КЗ между линиями. Импульс конца КЛ отсутствует.

1 - место КЗ. Сопротивление стремится к нулю

В Разбитость пар. Относится к линиям связи, сигнализации

1, 2 - разбитости пар

3 - конец КЛ

Г Параллельный отвод. Похож на намокание, но не такой ступенчатый, более пологий импульс. Если длина отвода больше расстояния до конца кабеля, то может отсутствовать импульс конца КЛ.

1 - место ответвления отвода.

Д Общая рефлектограмма.В точке конца КЛ самое большое значение, близкое к бесконечности, при скрутках и муфтах значение больше

1, 2 - соединения в КЛ, причем второе хуже первого.

3 - конец КЛ

На экранчике прибора можно водить вертикальную линию вдоль дефектограммы и наведя до нужного импульса прибор покажет расстояние до места. Описываемый прибор способен проводить анализ линий до 50 км.

Метод колебательного разряда

Для начала повторим, что такое заплывающий пробой (ЗП). Встречаются ситуации, когда дефект возникает лишь при подаче высокого напряжения. Причем, при подаче напряжения пробои могут идти один за другим, а по снятии напряжения сопротивление изоляции может стать еще лучше, чем было. И так волна за волной, раз за разом. Такая ситуация встречается в новых кабельных муфтах и обозначается заплывающим пробоем.

Для определения расстояния до ЗП применяют метод колебательного разряда. В данном методе измеряется полупериод волнового колебания, возникшего на заряженном кабеле вследствие пробоя изоляции при подаче напряжения от постороннего источника.

• Напряжение поднимают до значения не выше испытательной величины при профилактических испытаниях
• В месте с дефектом возникает искровой разряд
• От искры возникает колебательный разряд
• Далее по формуле, приведенной ниже определяется расстояние до места с заплывающим пробоем
• Колебание движется от места пробоя до начала кабельной линии и обратно, также от пробоя до конца, но прибор установлен у нас с одной стороны, поэтому интересует лишь, чтобы он доходил от пробоя до одной из сторон кабеля

В вышеприведенной формуле

X - расстояние до места ЗП

v - скорость распространения электромагнитной волны м/мкс

tпп - время периода колебательного процесса, мкс

Рассмотрим процесс более подробно и наглядно

Мы подаем напряжение и в точке t0 происходит пробой, далее сигнал идет к началу кабеля, где у нас установлена устройство, улавливающее колебания. В момент t1 колебание отражается от начала КЛ стартует регистрация времени и сигнал движется обратно к месту пробоя, где и оказывается в момент времени t2 и далее отражаясь в очередной раз приходит в точке t3 к регистрирующему устройству, оканчивая запись времени.

Так как у нас путь туда и обратно записывается, поэтому и делим на два. Среднее значение скорости распространения колебательной волны по кабельной линии с бумажно-масляной изоляцией составляет 160 м/мкс в независимости от сечения.

tп1 и tп2 - это отражения волны от неоднородностей, которые могут вызвать ложные срабатывания. Но об этом не стоит переживать, так как для снижения их влияния предусмотрели плавное изменение уровня входного сигнала и введение импульсов задержки.

Волновой метод

Применяется при сопротивлении в месте повреждения от 0 до сотен кОм. От установки через резистор заряжается конденсатор, затем при пробое разрядника в линию посылается высоковольтная электромагнитная волна которая пробивает поврежденное место, если сопротивление отлично от нуля, и отражается от этого места, двигаясь в начало и так туда-сюда, пока не затухнет колебание.

Если сопротивление в месте повреждения близко к нулю, то импульс не устроит пробой, а будет отражаться от короткого замыкания по тому же принципу.

Если представить графическую зависимость этих движений волны, то это будут импульсы, повторяющиеся через равные промежутки времени при отсутствии пробоя.

В случае, если произойдет пробой при направлении высоковольтного импульса, то первый путь от пробоя до начала КЛ будет больше последующих путей волны от начала до места пробоя. Это происходит за счет задержки времени на пробой dT. В данном случае для определения времени распространения импульса берется любое из расстояний, кроме первого, где присутствует dT.

Метод аналогичен колебательному, но разный принцип подачи напряжения.

Петлевой метод

Вообще надо было начинать с этого метода, так как он самый старый и сейчас практически не применяется в следствие больших погрешностей в определении места повреждения ~15%.

Схема в РД показана следующая:

Условиями для проведения метода являются:

• наличие одной неповрежденной жилы
• уверенность в том, что на трассе до места повреждения муфты не связаны с землей
• снятие заземлений на концевых воронках

Порядок работы заключается в следующем:

• подается сигнал от генератора постоянного тока 1 по пути “экранирующая оболочка КЛ” - “сопротивление в месте повреждения” 5 - “заземленный вывод генератора”
• с помощью вольтметра 2 записывают показания U1 на участке lx
• подают сигнал от 1 по пути “неповрежденная жила кабеля” L - “экранирующая оболочка КЛ” - “сопротивление в месте повреждения” - “заземленный вывод генератора”
• записывают показание U2 на участке L-lx
• составляют уравнение вида lx/(L-lx)=U1/U2 и находят lx

Кроме РД вопросы отыскания места повреждения петлевым методом описаны в 497 выпуске библиотеки электромонтера. Там приведена схема с четырьмя сопротивлениями, гальванометром и батареей.

При всех своих недостатках данный метод может быть полезен при отыскании повреждений с большими сопротивлениями, которые невозможно прожечь - кабель в воде. А также при сложной картине неоднородностей, когда импульсный метод не дает четкого результата. С другой стороны надо знать медь или алюминий и какой длины кабель.