Поиск повреждений кабельных линий. Отыскание мест повреждений силовых кабелей




Страница 4 из 5

Несмотря на периодический осмотр кабельных трасс и проведение профилактических испытаний, при эксплуатации имеют место повреждения (случайные отказы) КЛ. Как правило, это пробой изоляции, реже - разрыв фаз.

Поврежденный кабель отсоединяется с обоих концов от оборудования и с помощью мегаомметра определяется характер повреждения: измеряется сопротивление изоляции между каждой фазой и заземленной металлической оболочкой и между каждой парой фаз. Измерения проводят с одного конца кабеля. Фазные жилы другого конца кабеля разомкнуты (для определения замыканий) или замкнуты и заземлены (для определения обрывов).

Результаты измерений могут не выявить характер повреждения, поскольку переходное сопротивление в месте повреждения может быть достаточно высоким, в частности, из-за затекания места пробоя изоляции маслоканифольным составом (заплывающий пробой) в кабелях с бумажной пропитанной изоляцией.

Для снижения переходного сопротивления изоляция кабеля в месте повреждения прожигается. Для этого на кабель подается напряжение, достаточное для пробоя изоляции в месте повреждения. После некоторого времени повторения пробоев переходное сопротивление в месте повреждения уменьшается, разрядное напряжение снижается, а ток разряда увеличивается. Изоляция прожигается этим током, переходное сопротивление в месте повреждения уменьшается.

После определения характера повреждения выбирается способ и аппаратура для определения места повреждения кабеля.

По точности определения места повреждения различают относительные и абсолютные методы. Относительные методы имеют определенную погрешность и позволяют определить лишь зону повреждения. Это импульсный, петлевой и емкостной методы.

Точное место повреждения позволяют найти абсолютные методы такие, как индукционный и акустический.

Импульсным методом определяется зона однофазного или многофазного замыкания, зона обрыва любого количества фазных жил.
В поврежденную линию посылается эталонный электрический импульс. По экрану измерительного прибора, проградуированному в мкс, измеряется интервал времени tx между моментом подачи импульса и моментом прихода импульса, отраженного от места повреждения (рис. 3).

Скорость распространения электромагнитных волн в силовых кабелях практически не зависит от сечения и материала жил и составляет 160+3 м/мкс. Расстояние до места повреждения вычисляется как Iх= 80tх, м.

Для случая, приведенного на рис. 8.3, зона повреждения находится на расстоянииIх= 80 * 3,5 = 280 м от места измерения.

Рис. 3. Экран прибора при определении зоны повреждения кабеля импульсным методом: а - при замыкании; б - при обрыве

По знаку отраженного импульса судят о характере повреждения. Если посланный и отраженный импульс разного знака - повреждение типа замыкание (рис. 3,а), если одного знака - повреждение типа обрыв (рис. 3,б).

Петлевой метод применяется для определения зоны однофазных и двухфазных замыканий на землю. Этот метод основан на измерении омического сопротивления жил кабеля до места повреждения.

На одном конце кабеля замыкаются нормальная и поврежденная жилы (образуется петля). Измерения проводятся с другого конца кабеля (см. рис. 4). Для измерения сопротивлений R .2 и R 4 может использоваться, например, мост постоянного тока.

Рис. 4. Схема определение зоны повреждения петлевым методом

В одну диагональ моста включается источник постоянного напряжения - U , в другую - измерительный прибор, например милливольтметр mV . Регулируемыми сопротивлениями R 1 и R 3, достигается равновесие моста - нулевое показание милливольтметра.

Известно, что равновесие моста будет достигаться при выполнении соотношения

где R2 - сопротивление нормальной жилы и участка поврежденной жилы от конца кабеля до места повреждения;

R4 - сопротивление участка поврежденной жилы от начала кабеля до места повреждения.

Поскольку сопротивление жилы кабеля пропорционально его длине, зона повреждения после достижения равновесия моста определяется несложными вычислениями

где / - длина кабеля.

Емкостной метод позволяет определить зону обрыва фазных жил кабеля. Метод базируется на измерении емкости между каждой жилой и заземленной металлической оболочкой кабеля.

Пусть измеренная емкость оборванной жилы составляет Сх, а измеренная емкость целой жилы - С. Расстояние до места обрыва составляет

При обрыве трех фазных жил емкость кабеля рассчитывается по известному выражению

где b 0 - удельная емкостная проводимость кабеля, определяемая по справочным данным.

Индукционный метод позволяет определить место многофазных замыканий в кабеле после успешного прожига изоляции в месте повреждения. Метод основан на улавливании магнитного поля, создаваемого вокруг кабеля протекающим по нему током. Улавливание поля производится с помощью специальной поисковой катушки, имеющей магнитный сердечник для концентрации поля.

По двум поврежденным жилам кабеля пропускается ток высокой частоты (800... 1000 Гц) от звукового генератора G (рис. 5). Вокруг кабеля образуется магнитное поле высокой частоты. Поместив в это поле поисковую катушку, соединенную через усилитель с наушниками, можно прослушивать звуковой сигнал. Обслуживающий персонал, продвигаясь по трассе КЛ, прослушивает этот звуковой сигнал.


Рис. 5. Иллюстрация индукционного метода отыскания повреждения

Слышимость сигнала вдоль кабельной линии будет периодически изменяться от max до min. Это объясняется спиральным повивом жил кабеля. Преобладание над поверхностью земли магнитного поля одной жилы периодически меняется на преобладание противоположного магнитного поля другой жилы.

В месте короткого замыкания ток от генератора G меняет свое направление, интенсивность магнитного поля и, следовательно, слышимость сигнала в этом месте усиливаются. За местом повреждения звукового сигнала не будет.
Использование тока высокой частоты необходимо для отстройки звукового сигнала от фона промышленной частоты 50 Гц соседних кабелей.

Акустический метод позволяет определить место однофазных и многофазных замыканий в кабеле при заплывающем пробое.

В поврежденную жилу (в поврежденные жилы) периодически подаются импульсы постоянного напряжения, например, от накопительного конденсатора. В месте повреждения возникают разряды, вызывающие акустический шум. Уровень этого шума прослушивается с поверхности земли, например, с помощью стетоскопа или прибора с пьезодатчиком-преобразователем механических колебаний в электрические.

При практическом поиске мест повреждения КЛ используется сочетание относительных и абсолютных методов. С помощью относительного метода определяется зона повреждения, а затем в этой зоне отыскивается место повреждения абсолютным методом.

Нарушение электрической прочности изоляции происходит по различным причинам, каждая из которых влияет на поиск и определение места повреждения кабельных линий.

Основными из них являются:

  • механические или коррозийные повреждения защитных оболочек (свинцовой, алюминиевой, пластмассовой), что приводит к нарушению герметичности и попаданию влаги в изоляцию;
  • заводские дефекты (трещины или сквозные отверстия в защитных оболочках);
  • дефекты монтажа соединительных и концевых муфт кабелей (не пропаянные шейки муфт, надломы изоляции, неполная заливка мастикой и т.п.);
  • осушение изоляции вследствие местных перегревов кабеля;
  • старение изоляции.

Виды повреждений кабельных линий и методы их поиска

Все виды повреждений можно разделить на несколько видов:

  • Однофазные повреждения – самый распространенный вид повреждений кабельных линий напряжением 1-10 кВ. При этом виде повреждений одна из жил кабеля замыкается на его экранирующую оболочку.
  • Междуфазные повреждения составляют около 20% всех видов повреждений кабельных линий.
  • Разрыв (растяжка) жил кабельных линий. Данный вид повреждения образуется из-за перемещения слоев почвы в местах расположения муфт, вследствие чего происходит вытягивание жил кабеля, а в муфтах, как правило, разрыв жил (растяжка).
  • Повреждения изолирующей пластмассовой наружной оболочки кабельных линий.

В настоящее время для определения места повреждения кабельных линий используются передвижные измерительные лаборатории с набором стационарно размещенного оборудования и переносных приборов. Стандартный перечень необходимых приборов включает в себя:

  • Испытательная установка постоянного тока с плавным изменением напряжения.
  • Прожигающая установка постоянного тока с плавным и ступенчатым переключением выходного напряжения.
  • Установка для посылки высоковольтной волны от заряженного конденсатора.
  • Генератор звуковой частоты.
  • Рефлектометр.
  • Комплекс акустического и индукционного кабелеискателя.
  • Мегаомметр.

Суть всех методов определения мест повреждения изоляции кабелей сводится к следующим этапам:

  • Определение вида повреждения.
  • Снижение сопротивления пробоя до значений десятков Ом и ниже.
  • Предварительное определение расстояния до повреждения с помощью рефлектометра.
  • Локализация места повреждения при помощи генератора акустических ударных волн и акустического приемника или индукционным методом.

Поиск мест повреждений кабельных линий (КЛ)

  1. При автоматическом отключении кабельной линии или отключении ее с “землей” должен быть произведен осмотр трассы КЛ с целью обнаружения возможной несанкционированной раскопки или шурфления на трассе кабельной линии.
  2. Перед началом работ по ОМП КЛ производитель работ должен иметь кальки (трассировку) на всю протяженность трассы, определить способ прокладки КЛ (в земле, подземных сооружениях и т.д.), знать характер и причину повреждения изоляции КЛ (автоматическое отключение, отключение с “землей”, пробой при испытании) для поиска места или мест повреждений кабельных линий.
  3. Знание способа прокладки, характера и причин повреждения необходимы, так как они определяют технологию и сокращают время определения мест повреждения изоляции кабелей.

Виды повреждений кабельных линий и применяемые методы определения мест повреждений приводятся в таблице.

Таблица (Некоторые сведения по отысканию мест повреждений)

Вид повреждения

Переходное сопротивление в месте повреждения, Ом

Пробивное напряжение в месте повреждения, кВ

Относительный

Абсолютный

1

Однофазное

Импульсный

Акустический, индукционный, метод накладной рамки.

2

Однофазное

Волновой, Импульсно-волновой

Акустический

3

Однофазное

Свыше 500000

От 1 до 50 (“заплывающий пробой”)

Колебательный разряд

4

Импульсный

Акустический, индукционный

5

Междуфазное с замыканием двух жил на оболочку

Волновой, Импульсно-волновой

Акустический, индукционный с предварительным снижением переходного сопротивления.

6

Импульсный

Индукционный, акустический

7

Междуфазное с замыканием всех трех жил на оболочку

Свыше 500000

Колебательный разряд

Индукционно-импульсный, акустический

8

Междуфазное без замыкания на оболочку

Импульсный

Индукционный с предварительным снижением переходного сопротивления

9

Растяжка фаз, пробой на оболочку КЛ

От 200 до 500000

До испытательного

Импульсный

Акустический, индукционно-импульсный

10

Растяжка одной, двух, трех фаз

Свыше 500000

До испытательного через растяжку на заземленные жилы КЛ

Импульсный

Акустический

11

Повреждение оболочки одножильного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена.

От 0 до 5000

Петлевой

Метод постоянного напряжения (шагового потенциала)

12

Замыкание жилы на оболочку КЛ 10 – 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена.

От 200 до 500000

Волновой, импульсно-волновой

Акустический

13

Обрыв одной, двух или трех жил (с замыканием или без замыкания фаз на оболочку) КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена.

От 200 до 500000

Импульсный

Акустический, индукционно-импульсный

  1. При повреждении одной фазы кабельной линии на оболочку с сопротивлением в месте повреждения близким к нулю следует применить следующую технологию:
  • назначить расстояние до зоны повреждения приборами типа Р5-10, РЕЙС-205, РЕЙС-305 или подобными им импульсными искателями повреждения, без прожигания изоляции других фаз кабеля;
  • при расположении зоны повреждения в кабельном сооружении (коллекторе) или на расстоянии от края кабельного сооружения не более 100 метров, для поиска и определения места повреждения кабельных линий следует применять акустический метод или метод накладной рамки;
  • в случае неуспешного применения метода накладной рамки, следует произвести разрушение спая фаза – оболочка путем подачи импульсов от батареи конденсаторов и двух других здоровых фаз. Предварительно эти фазы должны быть испытаны повышенным выпрямленным напряжением, для кабельной линии 6 кВ не более 18 кВ, для кабельной линии 10 кВ не более 25 кВ – во избежание пробоя кабеля в другом месте;
  • если в результате подачи импульсов удалось разрушить глухой спай, то для поиска и определения мест повреждения кабельных линий следует применить акустический метод;
  • применение силовых трансформаторов ТП, РТП непосредственно в качестве мощного источника тока при разрушении нулевого переходного сопротивления (спая) в месте повреждения кабеля – категорически запрещается;
  • выпрямительные установки трехфазного тока для разрушения спая в месте замыкания фазы на оболочку, при нахождении места повреждения кабельных линий, в пределах 100 метров от начала или конца кабельного сооружения (коллектора), могут быть использованы только при наличии регулятора тока прожига;
  • если в процессе определения зоны повреждения зафиксировано, что место повреждения расположено в грунте, можно вести прожигание места повреждения кабельных линий любым методом;
  • если зона повреждения падает на концевую воронку противоположного конца кабеля, то следует переехать и подключить лабораторию с другого конца кабельной линии, а при невозможности этого и необходимости прожигания, следует выставить наблюдающего.
  1. На автоматически отключившихся линий рекомендуется следующая технология поиска и определения места повреждения кабельных линий:
  • если повреждение акустическим методом не обнаружено, то при поиске и определении места повреждения кабельных линий индукционным методом разрешается использовать генератор звуковой частоты на напряжение 115 В по бифилярной схеме, при этом ток не должен превышать 10 А. Использование высших ступеней напряжения запрещается. При невозможности контроля выходного напряжения, использование для этих целей звуковых генераторов с выходной мощностью более 1,5 кВт - запрещается.
  1. На КЛ пробитой при испытаниях, рекомендуется следующая технология поиска и определения места повреждения кабельных линий:
  • включение и настройка измерителя расстояния до места повреждения кабеля типа Щ4120, ЦР0200 и определение расстояния до места повреждения при первых пробоях изоляции. При напряжении пробоя изоляции менее 15 кВ следует подавать выпрямленное напряжение от прожигательного устройства. При этом после первых пробоев изоляции, выходное напряжение прожигательного устройства должно быть снижено до нуля с целью предотвращения возникновения процесса горения.
  • расстояние до зоны повреждения при определении места повреждения кабельных линий, измеренное по прибору Щ4120, ЦР0200 позволяет определить, где находится зона повреждения в грунте или кабельном сооружении.
  1. На кабельной линии, имеющей повреждение в виде растяжки одной, двух или трех жил без пробоя на оболочку, рекомендуется следующая технология поиска и определения места повреждения кабельных линий:
  • определение расстояния до зоны повреждения приборами типа Р5-10, РЕЙС-205, РЕЙС-305 или подобными импульсными искателями повреждения;
  • заземлить все три фазы на противоположном конце кабельной линии, место повреждения определять акустическим методом;
  • если повреждение акустическим методом не обнаружено, то при определении места повреждения кабельных линий индукционным методом использовать генератор звуковой частоты на частоте 10 кГц, подключив его по схеме поврежденные фазы – оболочка. Наличие муфты в предполагаемом месте повреждения является косвенным признаком правильности его определения.
  • для повышения достоверности определения места повреждения необходимо прослушать сигнал генератора звуковой частоты (кГц), включенного поочередно с обоих концов КЛ на поврежденные фазы-оболочка при одинаковом токе. На трассе КЛ прослушать сигнал от генератора до его прекращении с обеих сторон, после чего измерить расстояние между двумя полученными точками прекращения сигнала и разделить его пополам. В полученной точке производить раскопку.
  1. При поиске и определению места повреждения кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена рекомендуется следующая технология:
  • Для определения расстояния до места повреждения защитной оболочки на землю используют петлевой метод, основанный на поочередном измерении падения напряжения на участках экрана кабеля: от начала КЛ до места повреждения оболочки (U1), а затем от конца КЛ до места повреждения (U2), при постоянной величине тока, протекающего по этим участкам экрана.
  1. При поиске и определении места повреждения кабельных линий на КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением от 10 кВ и выше рекомендуется следующая технология:
  • Перед определением места повреждения на кабельной линии необходимо провести испытание изоляции всех трех жил кабеля относительно оболочки и выявить поврежденную жилу.
  • Испытание следует проводить с помощью высоковольтной испытательной установки выпрямленного напряжения. Испытываются все три жилы КЛ напряжением не более 25 кВ, предварительно включив и настроив прибор типа Щ 4120 или ЦР0200. Определение расстояния до места повреждения этими приборами проводить при первых пробоях изоляции.
  • После выявления поврежденной жилы, при неуспешном определении расстояния до места повреждения волновым методом, необходимо с помощью прожигающей установки, снизить сопротивление в месте пробоя до величины от 0 до 150 Ом. Это позволит для определения расстояния использовать приборы Р5-10, РЕЙС-205, РЕЙС-305.
  1. При поиске и определении места повреждения кабельных линий акустическим методом, в случае если на противоположном конце кабельной линии не установлено заземление на всех трех фазах, запрещается поднимать напряжение заряда конденсатора акустической установки: для КЛ 10 кВ – выше 25 кВ, для КЛ 6 кВ – выше 18 кВ.

Помимо этих особенностей, существуют правила поиска и определения места повреждения кабельных линий для линий в метрополитене; на ПКЛ 6-10 кВ, имеющих концевые заделки (КЗ) из термоусаживаемых материалов; на ПКЛ 6–10 кВ с колпаками, установленными на отболченные жилы кабеля; на КЛ 6–10 кВ частично или полностью проходящих по подземным сооружениям; при определении в пучке кабеля с бумажной изоляцией; при определении расположения одножильного кабеля в пучке. Также в нормативных документах уточнена специфика проведения поиска и определения места повреждения кабельных линий в котлованах, с использованием различных акустических технологий и эскизов. Непосредственно в день проведения замеров инженер по испытаниям оформляет эскиз (форма эскиза и порядок его оформления изложены в методике).

Эскиз определения места повреждения кабельных линий хранится на РДП до завершения ремонта. Категорически запрещается использовать для проведения ремонта КЛ непосредственно эскизы определения места повреждения кабельных линий. Эскиз определения места повреждения кабельных линий является основным рабочим документом, используемым при составлении эскизов для получения ордера на ремонт кабельной линии.

Нормативные документы, на соответствие требованиям которых проводятся измерения

  • ПУЭ (Правила устройства электроустановок) , 7-е изд., гл. 1.8, п. 1.8.40, пп. 1-3, 5, 6.
  • ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) , Прил. 3 Раздел 6, пп. 6.1-6.3, 6.9.
  • Паспорт завода-изготовителя.
  • РД 34.45-51.300-97. (Объем и нормы испытаний электрооборудования), Раздел 29, пп. 29.1-29.5, 29.7, 29.11-29.13.

Электроизмерительная лаборатория с новейшим испытательным оборудованием и средствами измерений выполнит поиск и определению места повреждения кабельных линий с бумаго-масляной или экструдированной изоляцией (сшитый полиэтилен). Наши квалифицированные специалисты выполняют работы с высоким качеством, что позволяет точно определить место повреждения и провести ремонт участка кабеля. Предоставляется гарантия на все проведенные работы.

Повреждения в трехфазных кабельной линии могут быть следующих видов:

  • замыкание одной жилы на землю; замыкание двух или трех жил на землю либо двух или трех жил между собой;
  • обрыв одной, двух или трех жил без заземления или заземлением как оборванных, так и необорванных жил;
  • заплывающий пробой, проявляющийся в виде короткого замыкания (пробоя) при высоком напряжении, и исчезает (заплывает) при номинальном напряжении.

Характер повреждения определяют с помощью мегаомметра. Для этого с обоих концов линии проверяют:

  • сопротивление изоляции каждой жилы кабеля по отношению к земле (фазная изоляция),
  • сопротивление изоляции жил относительно друг друга (линейная изоляция);
  • целостность токоведущих жил.

Во многих случаях для определения места повреждения кабеля необходимо, чтобы сопротивление в месте повреждения между жилами или между жилой и оболочкой было как можно меньше. Снижение этого переходного сопротивления до необходимого предела выполняют прожиганием изоляции кенотроном, генератором высокой частоты, трансформатором. Процесс прожигания протекает по разному, в зависимости от характера повреждения и состояния кабеля. Обычно через 15-20 сек. сопротивление снижается до нескольких десятков Ом. При увлажненной изоляции процесс проходит более длительно, и сопротивление удается снизить только до 2000 – 3000 Ом. Процесс прожигания в муфтах проходит длительно, иногда несколько часов, причем сопротивление резко изменяется, то снижаясь, то снова возрастая, пока не установится процесс и сопротивление не начнет снижаться.

При повреждении кабельной линии предварительно определяют зону повреждения (относительные методы), и после этого различным методами (абсолютные или картографические) уточняют на трассе непосредственно место повреждения. Для более точного определения зоны повреждения желательно выполнять с одного конца кабельной линии несколькими методами, если такая возможность отсутствует, более точный результат дает измерение одним методам с обоих концов кабеля.

Для определения зоны повреждения используют такие основные методы:

  • метод петли;
  • емкостной метод.

Импульсный метод

Этот метод применяется для определения зоны повреждения кабеля в любых случаях, кроме заплывающего пробоя, при переходном сопротивлении до 150 Ом

Метод основан на измерении интервала времени между моментами подачи зондирующего импульса переменного тока и приема отраженного импульса от места повреждения. Скорость распространения импульсов в кабельных линиях высокого и низкого напряжения величина постоянная и равна 160 м/мкс. Поэтому по времени пробега импульса до места повреждения и обратно определяют расстояние до точки повреждения кабеля.

Lx = Nx х V/2 = 80 Tx

Измерения производятся приборами ИКЛ (ИКЛ – 4, ИКЛ – 5, Р5 – 5, Р5 -1А). На экране электронно–лучевой трубки прибора имеется линия масштабных отметок и линия импульсов. По форме отраженного импульса можно судить о характере повреждения. Отрицательное значение отраженный импульс имеет при коротких замыканиях и положительное при обрыве жил.

Метод колебательного разряда

Этот метод применяется при заплывающих пробоях кабелей. Для измерения на поврежденную жилу подается от кенотронной испытательной установки напряжение, которое плавно поднимается до напряжения пробоя. В момент пробоя в кабеле возникает разряд колебательного характера. Период колебаний определяет расстояние до точки повреждения, так как скорость электромагнитная волна распространяется в кабеле с постоянной скоростью. Измерение выполнятся электронным микросекундомером ЭМКС-58, шкала которого отградуирована в километрах.

Метод петли

Этот метод основан на измерении сопротивлений при помощи моста постоянного тока. Применение метода возможно при повреждении одной или двух жил кабеля и наличии одной здоровой жилы. При повреждении трех жил можно использовать жилу рядом проложенного кабеля. Для этого поврежденную жилу накоротко соединяют с целой с одной стороны кабеля, образуя петлю. К противоположным концам жил присоединяю регулируемые сопротивления моста.

Равновесие моста будет при условии:

R1 / R2 = Lx / L + (L - Lx)

Так как сопротивление жилы прямо пропорционально ее длине, то

Lx = 2L х R1 /(R1 +R2),

где R1 и R2 – регулируемые сопротивления моста, (Ом);

L – длина трассы;

Lx – расстояние до точки повреждения, (м).

К недостаткам этого метода следует отнести большие затраты времени на измерение, меньшую точность измерения, необходимость установки закороток. Поэтому петлевой метод сейчас вытесняется импульсным методом и методом колебательного разряда.

Емкостной метод

Этот метод применяется для определения расстояния от конца линии до места обрыва одной или нескольких жил кабельной линии путем измерения емкости кабеля. Метод основан на измерении емкости оборванной жилы с помощью моста переменного или постоянного тока, так как емкость кабеля зависит от его длины.

При обрыве жилы кабеля без заземления измеряется емкость оборванной жилы с обоих концов. Считая, что длина кабеля делится пропорционально измеренным емкостям С1 и С2 имеем

С1 / Lx = С2 / L – Lx,

где Lx – расстояние до места обрыва;

L – полная длина линии.

Lx = Д х С1 / (С1 + С2)

После определения зоны повреждения в этот район направляется оператор для определения места повреждения. Для этого используют акустический, индукционный или метод накладной рамки.

Акустический метод

Сущность акустического метода состоит в создании в месте повреждения искрового разряда и прослушивании на трассе вызванных этим разрядом звуковых колебаний, возникающих над местом повреждения. Этот метод применяют для обнаружения на трассе всех видов повреждения с условием, что в месте повреждения может быть создан электрический разряд. Для возникновения устойчивого искрового разряда необходимо, чтобы величина переходного сопротивления в месте повреждения превышала 40 Ом.

Слышимость звука с поверхности земли зависит от глубины залегания кабеля, плотности грунта, вида повреждения кабеля и мощности разрядного импульса. Глубина прослушивания колеблется в пределах от 1 до 5 м. Применение этого метода на открыто проложенных кабелях, кабелях в каналах, туннелях не рекомендуется, так как из-за хорошего распространения звука по металлической оболочке кабеля можно допустить большую ошибку в определении места повреждения.

В качестве генератора импульсов применяется кенотрон с дополнительным включением в схему высоковольтных конденсаторов и шарового разрядника. Вместо конденсаторов можно использовать емкость неповрежденных жил кабеля. В качестве акустического датчика используют датчики пьезо – или электромагнитной системы, преобразующие механические колебания грунта в электрические сигналы, поступающие на вход усилителя звуковой частоты. Над местом повреждения сигнал наибольший.

Индукционный метод

Этот метод применяют для непосредственного отыскания на трассе кабеля мест повреждения при пробое изоляции жил между собой или на земле, обрыве с одновременным пробоем изоляции между жилами или на земле, для определения трассы и глубины залегания кабеля, для определения местоположения соединительных муфт.

Сущность метода заключается в фиксации с поверхности земли с помощью приемной рамки характера изменения электромагнитного поля над кабелем при пропускании по нему тока звуковой частоты (800 – 1200 Гц) от долей ампера до 20 А в зависимости от наличия помех и глубины залегания кабеля. ЭДС, наводимая в рамке зависит от токораспределения в кабеле и взаимного пространственного расположения рамки и кабеля. Зная характер изменения поля, можно при соответствующей ориентации рамки определить трассу и место повреждения кабеля. Более точные результаты получают при прохождении тока по цепи “жила – жила”, для этого выжиганием однофазные замыкания переводят в двух и трехфазные или создают искусственную цепь “жила – оболочка кабеля”, разземляя последнюю с двух сторон и подключая генератор к жиле и оболочке кабеля.

Силовые линии поля тока “жила – земля” представляют собой концентрические окружности, центром которых является ось кабеля. (после одиночного тока).

При использовании цепи “жила – жила” ток, идущий по прямому и обратному проводам, создает два концентрических магнитных поля, действующих в противоположных направлениях (поле пары токов). При расположении жил в горизонтальной плоскости результирующее поле на поверхности земли наибольшее, а при расположении жил в вертикальной плоскости – наименьшее. Поскольку кабели имеют скрутку жил, то в рамке, расположенной вертикально и перемещаемой вдоль трасс кабеля будут индуцироваться ЭДС, изменяющаяся от минимума при вертикальном расположении жил, до максимума при горизонтальном расположении жил.

При отыскании повреждения необходимо помнить, что сигнал за местом повреждения затухает на расстоянии не более половины шага. Используя этот метод определяют трассу кабеля, место расположения соединительных муфт по усилению звучания в телефоне из-за увеличенного расстояния между жилами, защитную металлическую трубу по резкому уменьшению уровня звука, так как труба является экраном и глубину прокладки кабеля. Для определения глубины прокладки кабеля сначала находят линию трассы кабеля и проводят черту. Затем, располагая ось рамки под углом 45 градусов к вертикальной плоскости, проходящей через ось кабеля, до момента отсутствия в рамке индуцированного ЭДС. Расстояние от этого места до трассы, отмеченной чертой, равно глубине залегания кабеля.

Метод накладной рамки

Этот метод применяют для непосредственного обнаружения места повреждения кабеля. Метод удобен при открытой прокладке кабеля; при прокладке в земле необходимо открыть несколько шурфов в зоне повреждения. Метод основан на том же принципе, что и индукционный. Генератор подключают к жиле и оболочке или между двумя жилами. На кабель накладывают рамку и поворачивают ее вокруг оси. До места повреждения будут прослушиваться два максимума и два минимума сигнала от поля пары токов. За местом повреждения при вращении рамки будет прослушиваться монотонный сигнал, обусловленный магнитным полем одиночного тока.

Акустический метод практически универсален и во многих кабельных сетях является основным методом. Им можно определять повреждения различного характера: однофазные и междуфазные замыкания с различными переходными сопротивлениями, обрывы одной, двух или всех жил. В отдельных случаях возможно определение нескольких повреждений на одной кабельной линии. Метод применяется для определения мест повреждения в силовых кабельных линиях, носящих характер «заплывающего» пробоя, а так же может быть применен при замыканиях с переходным сопротивлением, обеспечивающим устойчивые искровые разряды, и при обрыве жил кабеля.

Сущность метода заключается в создании в месте повреждения мощных электрических разрядов и фиксации на поверхности земли звуковых колебаний с помощью чувствительных приемных устройств. Для создания мощных разрядов в месте повреждения электрическая энергия предварительно накапливается в высоковольтных конденсаторах или в емкости самого кабеля путем заряда от выпрямительной установки.

Запасенная энергия пропорциональна емкости {С} и квадрату напряжения {U}.

При достижении напряжения пробоя эта энергия расходуется за очень короткое время (десятки микросекунд) и в месте повреждения происходит мощный удар. Звук от этого удара распространяется в окружающей среде и может быть прослушан на поверхности земли. Обычно периодичность разрядов составляет 2-3 секунды.

В зависимости от характера повреждения кабеля собирают соответствующую схему измерения.


Рисунок. Схема определения места повреждения при замыкании между жилой и заземленной оболочкой (землей): 1 – жилы кабеля; 2 – оболочка кабеля; 3 – место повреждения.

Напряжение пробоя искрового промежутка не должно превышать 70% испытательного напряжения для кабеля данного типа. Практически для силовых кабелей с рабочим напряжением до 1, 6, 10 и 35 кВ напряжение импульсов не должно превышать 8, 25, 30 и 40 кВ соответственно.


Рисунок. Схема определения места повреждения при замыкании между жилой и заземленной оболочкой (землей) при использовании в качестве зарядной емкости жил кабеля: 1 – жилы кабеля; 2 – оболочка кабеля; 3 – место повреждения.

При повреждениях с заплывающим пробоем и обрывах жил напряжение на кабель подается непосредственно от выпрямительной установки, при этом напряжение пробоя в месте повреждения может быть доведено до испытательного.


Рисунок. Схема определения места повреждения при заплывающем пробое: 1 – жилы кабеля; 2 – оболочка кабеля; 3 – место повреждения.


Рисунок. Схема определения места повреждения при обрыве жил кабеля: 1 – жилы кабеля; 2 – оболочка кабеля; 3 – место повреждения.

Практически возникновение устойчивого искрового разряда в месте повреждения обеспечивается при значении переходного сопротивления 40 Ом и более. При меньших значениях переходного сопротивления и металлических замыканиях на оболочку акустический метод не может быть применен. В этих случаях проводящий мостик в месте повреждения разрушают пропусканием больших разрядных токов.

В настоящее время для создания в месте повреждения кабеля искровых разрядов применяют генераторы акустических ударных волн. Генератор имеет конденсаторы, которые заряжаются и затем разряжаются в дефектный кабель через рабочий искровой промежуток.

Рисунок. Генератор акустических ударных волн

Место повреждения кабеля определяется по максимальной слышимости звука разрядов. Обычно зона слышимости на поверхности земли колеблется от 2 до 15 метров в зависимости от свойств грунта. Наибольшую зону слышимости обеспечивают плотные и однородные грунты, наименьшую зону – рыхлые грунты, шлак, строительный мусор.

В случае, если зона повреждения располагается на расстоянии 10-50 м от оживленной автострады, то поиск повреждения рекомендуется проводить в ночное время, т. к. шум машин не позволит выделить акустический сигнал.

Ниже на видео демонстрируются акустические разряды в кабелях.

Применение акустического метода наиболее целесообразно для кабелей проложенных в земле и под водой. При прокладке хотя бы части кабельной трассы в кабельных каналах и коллекторах не рекомендуется использовать акустический метод из-за опасности возникновения пожара. Последнее обусловлено тем, что протекающие в момент разряда большие импульсные токи вызывают в местах соприкосновения с заземленными конструкциями и с другими кабелями искрение, что может привести к загоранию краски, покрытия кабеля и т.д.

Дополнительный материал:

  1. Приемник для поиска повреждений в силовых кабелей ПОИСК 2006м. Руководство по эксплуатации.
  2. Приемник для поиска повреждений в силовых кабелей П-806. Руководство по эксплуатации.
  3. Генератор акустических ударных волн ГАУВ-6-05-1. Паспорт.