Диагностика кабельных линий

Диагностика силовых кабельных линий, определение мест их повреждения требует серьезного приборного обеспечения. Важной проблемой диагностики инженерных коммуникаций является трассировка (локация) кабельных линий и поиск мест повреждения. При возникновении неисправности силового кабеля (обрыв, короткое замыкание и т.п.), как правило, срабатывает РЗ и А, и кабель отключается от сети электроснабжения. Для выяснения причины неисправности необходимо провести анализ причины отключения и тип повреждения. Выбор метода определения места повреждения кабеля зависит от характера повреждения и переходного сопротивления в месте повреждения.   

Типы повреждения:

Однофазное замыкание на «Землю»; межфазное КЗ; двух-, трехфазное КЗ на «Землю»; обрыв жил кабеля без заземления или с заземлением как оборванных, так и необорванных жил; заплывающий пробой, проявляющийся в виде КЗ (пробоя) при высоком напряжении и исчезающий (заплывающий) при номинальном напряжении.   

Основные методы определения зоны повреждения:

Метод петли; метод накладной рамки; метод колебательного разряда; емкостной метод; импульсный метод; индукционный метод; акустический метод.

Последовательность поиска места повреждения:

1. Провести измерение сопротивления изоляции (R) между фазами и между фазами и «Землей», провести анализ состояния сопротивления изоляции кабеля. По состоянию сопротивления изоляции кабеля можно сделать вывод о типе повреждения.

Рисунок 1 – Мегаомметр ЭС0210

Назначение: предназначен для измерения очень больших (свыше 105 Ом) электрических сопротивлений; для измерения сопротивления изоляции электрических проводов, кабелей, разъёмов, трансформаторов, обмоток электрических машин и других устройств, а также для измерения поверхностных и объёмных сопротивлений изоляционных материалов; для измерения сопротивления изоляции электрических цепей, не находящихся под напряжением и измерения действующего значения переменного или величины постоянного напряжения на измеряемом объекте.

2. Если повреждение ОКЗ или переходное сопротивление большое, то кабель необходимо «дожечь». Для этого используются установки прожига кабеля типа: УП-7; АПК-14; МПУ-3 «Феникс».

Рисунок 2 – Аппарат прожига кабелейАПК-14

Назначение: аппарат АПК-14 предназначен для преобразования развивающегося кабельного повреждения в устойчивое повреждение, что дает возможность определить в дальнейшем место повреждения каким-либо из известных методов. Аппарат состоит из блока управления БУ, блока высоковольтного БВ, ограничителя потребляемой мощности ОПМ-25 и автотрансформатора АТРМ-25.

3. Подсоединив рефлектометр (Рейс-105; Рейс-205 или другой) к жилам кабеля просмотреть эпюры по фазам и определить предварительное расстояние до места повреждения.

Рисунок 3 – Измеритель неоднородностей линийР5-10

Назначение: прибор микромилли-секундного диапазона со сменными блоками питания, обеспечивающими работу от сети постоянного тока, переменного и от автономного источника питания; предназначены для обнаружения и определения характера воздушных и кабельных линий электропередачи и связи (обрыв, короткое замыкание); обнаружения сосредоточенной неоднородности волнового сопротивления (ассиметрия в проводах, нарушение контакта, вставки; определения расстояния до повреждения или неоднородности.

4. После предварительного определения места повреждения кабеля проводится поиск точного места повреждения индукционным или акустическим методами. Для этого используются поисковые комплекты «Успех АТГ-410»; «Успех АТГ-515»; «Атлет ТЭК-120А (200А; 500А)».

Рисунок 4 – Трассокабелеискатель «Атлет ТЭК –200»

Назначение: комплект предназначен для определения местоположения и глубины залегания скрытых коммуникаций (силовые и сигнальные кабели, трубопроводы) на глубине до 6 м и удалении более 5 км от места подключения генератора, определения мест повреждения кабельных линий, обследования участков местности перед проведением земляных работ, проведения работ по поиску скрытой проводки.

Поиск места повреждения индукционным методом.

Этот метод применяется для непосредственного отыскания на трассе кабеля мест повреждения при пробое изоляции жил между собой или на «землю», обрыве с одновременным пробоем изоляции между жилами или на «землю», для определения трассы кабеля и глубины его залегания, 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. Подключаем генератор к жилам кабеля по принятой схеме (в зависимости от типа повреждения). Согласовываем нагрузку. При помощи электромагнитного датчика (ЭМД), приемного блока (ПБ) и головных телефонов (ГТ) ищем место повреждения кабельной линии. В месте повреждения сигнал от генератора резко возрастает, а затем затухает.

Поиск места повреждения акустическим методом.

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 всех видов повреждения с условием, что в месте повреждения может быть создан электрический разряд. Для 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 может колебаться в пределах от 1 до 5 метров. В качестве генератора импульсов применяются генераторы типа ГВИ-2000 (5000); ГИ-20-2 (70-2). В качестве приемника акустического сигнала используют датчики пьезо - или электромагнитной системы, преобразующие механические колебания грунта в электрические сигналы, поступающие на вход усилителя. Над местом повреждения уровень сигнала максимальный.

Включаем генератор типа ГВИ-5000 (ГИ-20-2), подключенный к жилам кабеля и при помощи акустического датчика (АД), ПБ и ГТ прослушиваем кабельную линию в предполагаемом месте повреждения. В точке повреждения кабеля будут прослушиваться характерные «щелчки» с заданной частотой.

Рисунок 5 – Генератор импульсивный ГИ-20-2

Назначение: генератор импульсивный высоковольтный ГИ-20-2 в составе блока управления БУ ГИ-20-2 и высоковольтного блока БВ ГИ-20-2 предназначен для подачи на объекты испытания импульсов высокого напряжения для определения мест повреждений высоковольтных силовых кабелей акустическим или импульсно дуговым методом.

Поиск места повреждения емкостным методом.

Поиск места повреждения ведется методом контактной разности потенциалов (методом шаговых напряжений) в активном режиме. В месте понижения сопротивления изоляции появляется ток утечки, создаваемый генератором. Этот ток в свою очередь создает разность потенциалов между двумя точками грунта вблизи трассы.

При поиске места понижения сопротивления изоляции один из контактных штырей следует устанавливать точно над кабелем, а второй- слева или справа перпендикулярно трассе на расстоянии 0,8 - 1 м от первого. Сигнал будет максимальным, если один из штырей находится точно над повреждением, а второй - слева или справа.

Эти три метода поиска места повреждения кабеля являются самыми высокоэффективными и дают точность обнаружения 0,2 – 0,5 метра. Поиск неисправности кабеля в целом оценивается в 12-15 тыс. рублей. Применение предложенных методик позволит снизить затраты в среднем на 35 %.

Также есть различные приборы для поиска повреждений, например:

Дефектопоисковый комплекс Сталкер ВЛ на 2 секции шин - предназначен для определения в распределительных сетях 6/10 кВ воздушных (кабельных) линий с изолированной нейтралью однофазного замыкания на землю и локализации места без отключения линии, позволяя отказаться от метода кратковременных отключений фидеров подстанций и распределительных устройств.

Рисунок 6 –Дефектопоисковый комплекс Сталкер ВЛ на 2 секции шин

Рефлектометр цифровой РЕЙС-305 является малогабаритным мощным цифровым рефлектометром, очень простым в применении, который разработан специально для обнаружения всех видов повреждений в силовых и других кабельных линиях.

Рисунок 7 –Рефлектометр цифровой РЕЙС-305

Мощная и эффективная установка Viola-TD в двухмодульном исполнении используется для проверки кабельной оболочки, испытания кабелей среднего напряжения и электрооборудования, а также для диагностики кабелей, например, измерения тангенса угла диэлектрических потерь и уровня частичных разрядов. Имеет двухмодульное исполнение, функции автоматического распознавания пробоя, сохранения результатов, измерения токов утечки. Отличается высокой безопасностью. Ход испытаний и диагностики автоматический, программное обеспечение на русском языке. Имеется встроенный отсек для хранения кабеля и возможность доукомплектации.

Рисунок 8 –VIOLA-TD Установка высоковольтных испытаний и измерения tg

В настоящее время распространилась продажа передвижных электротехнических лабораторий.

Например:

Рисунок 9 –Прогресс-4: Передвижная лаборатория в расширенной комплектации для диагностики электротехнического оборудования и кабельных линий

Мобильная электротехническая лаборатория ПРОГРЕСС-4 осуществляет полный комплекс оценки состояния трансформаторов. Кроме того, используется для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий и оборудования, а также имеет функционал для определения места повреждения силовых кабельных линий напряжением до 110 кВ.

Основные функции:

• измерение сопротивлений изоляции обмоток и вводов;

• измерение диэлектрических характеристик изоляции обмоток и вводов;

• измерение сопротивления обмоток постоянному току;

• измерение потерь холостого хода;

• измерение сопротивлений короткого замыкания;

• измерение коэффициента трансформации;

• испытание изоляции обмоток трансформатора повышенным напряжением 50 Гц;

• испытание изоляции силовых кабелей с контролем тока утечки;

• испытание оборудования распределительных устройств;

• измерение сопротивления изоляции кабеля и оборудования;

• прожиг изоляции кабеля;

• определение места повреждения акустическим методом;

• определение трассы кабельной линии;

• определение глубины прокладки кабельной линии;

• определение искомого кабеля в пучке кабелей;

• определение пробивного напряжения трансформаторного масла;

• измерение диэлектрических характеристик трансформаторного масла;

• определение влагосодержания трансформаторного масла;

• анализ газов, растворенных в трансформаторном масле.

Для отображения результатов работы используется ПК типа ноутбук, на котором установлено специализированное программное обеспечение, присутствует функция записи, отображения и сохранения итогов проделанной работы, а также диагностики с отображением протоколов измерений и диагностической оценкой степени дефектности высоковольтного оборудования.