Испытание кабелей - Отыскание участка повреждения кабеля Испытание кабелей

Страница 7 из 8

Методы, с помощью которых отыскивают участок повреждения кабеля, носятназвание относительные и к ним относятся: петлевой метод; емкостной метод;импульсный метод и метод колебательного разряда.

а)Петлевой метод.

Петлевой метод применяется только при определении расстояния дозамыкания одной или двух жил относительно оболочки при переходном сопротивлениипостояyному току в месте повреждения не более 5 кОм и при наличии хотя бы однойнеповрежденной жилы. Метод основан на принципе измерительного моста постоянноготока (см. рис. 14).

Петлевой метод

Измерения производят с помощью чувствительного кабельного моста,например Р-333, Р-336 и др.

Для проведения измерений поврежденную и неповрежденную жилы на противоположном конце соединяют перемычкой из медного многожильного проводасечением не менее 50 мм, к концам которой припаяны зажимы из латуни. Мостсоединяют с жилами кабеля (зажимы 2, 3) гибким медным проводом сечением 4 мм2 с латунными зажимами.

Плечи измерительного моста образуются регулируемыми сопротивлениями r1 и r 2,сопротивлениями жил гх и r2 соответственно,пропорциональных длинам кабеля Lх и L+L у. Регулировкой сопротивлений r1 и r2 устанавливают стрелкугальванометра в нулевое положение, что соответствует равновесию плеч моста

Расстояние до местаповреждения кабеля определяют по формуле

После определения Lх необходимо поменять местами концы проводов, идущие к кабелю, и произвести повторное измерение. При этом определяют расстояние L+Lу. Если сумма полученных результатов существенно отличается от двойной длиныкабеля, то измерения необходимо повторить, предварительно проверив все контакты.

Для повышения точностиопределения расстояния до места повреждения рекомендуется измерения производить с одного (1) и другого (2) концовкабеля. Правильность произведенных измерений можно оценить по соотношению

Чувствительность мостаи, следовательно, точность измерения зависит от соотношения напряжения питания моста к переходному сопротивлению изоляции вместе повреждения. Поэтому напряжение питания моста должно составлять 100-120,25-30 и 4-6 В при значениях переходных сопротивлений соответственно 5, 1 и 0,1 кОм.

При измеренияхвозможны ситуации, когда мост не уравновешивается. Это возможно в случаях, когда повреждение находится в самом начале кабеля состороны измерения, чаще всего в концевой разделке кабеля, а также при обрывесоединительных проводов.

Формулы,представленные выше, справедливы для однородных линий. В случае, если линия имеет различные сечения и материал жил, необходимо послеизмерений уточнить расстояние до места повреждения путем приведения длин участковк какому-нибудь одному сечению S и удельномусопротивлению

где Lпр(i), (i), S(i) - соответственно длина, удельное сопротивление исечение i-го участка линии.

Приведенное расстояниедо места повреждения определяется через приведенную длину линии и сопротивления плеч измерительного моста при его равновесии

Действительноерасстояние до места повреждения определяют по Lхпр путемобратного пересчета к действительным S(i) и р(i).

При использовании мостов сопротивлений постоянного тока петлевой методпозволяет определять расстояние до места повреждения кабеля с точностью до 0,1- 0,3%.

б) Емкостной метод.

Метод применяется дляопределения расстояния до места обрыва одной или нескольких жил кабельной линии путем измерения емкости кабеля. Измерениямогут проводиться как с помощью моста переменного тока (см. рис. 15), так и сиспользованием баллистического гальванометра на постоянном токе (см. рис. 16).

Емкостной метод

Рис. 15. Схема измерений при определении места обрыважил кабеля емкостным методом с помощью моста переменного тока 1000 Гц.

1 - жилы кабеля; 2 - место обрыва жилы; 3 -оболочка кабеля; Т - телефон.

Измерения напеременном токе рекомендуется производить при переходном сопротивлении замыкания места повреждения кабеля от 5 кОм до 20 МОм, а напостоянном токе при сопротивлении свыше 20 МОм.

Измерения напеременном токе заключается в измерении емкости участка кабеля до места обрыва С х с помощью моста переменного тока 1000 Гц(например, р-565). Плечи измерительного моста образуются нерегулируемыми сопротивлениями r1 и r4,регулируемым сопротивлением г2, регулируемой эталонной емкостью Сэт и емкостью измеряемой жилы Cх. Равновесие моста устанавливается rq и Сэт и проверяется по отсутствию звучания телефона Т.

Расстояние до местаповреждения определяется в зависимости от характера повреждения одним из способов представленных ниже.

Емкостной метод

Рис. 16. Схема измерений при определении места обрыважил кабеля емкостным методом на постоянном токе.

1 - жилы кабеля; 2 - место обрыва жилы; 3 -оболочка кабеля.

1. Разрыв жилы без заземления. Измеряют емкость поврежденной жилы с одного конца кабеля Cx(1), затем с противоположного Сx(2).Полную длину кабеля делят пропорционально полученным емкостям

2. Одна из частей оборванной жилы имеет замыкание на землю. Измеряют емкость незаземленной части жилы С х и емкость однойнеповрежденной жилы С. Расстояние до места повреждения будет определяться

3. Емкость жилы может быть измерена с одного конца, остальные жилы замкнуты на землю. Измеряют емкость незаземленного конца оборванной жилы Сх. Расстояние до места повреждения определяют ориентировочно по удельнойемкости жилы кабеля С 0 (cм. табл. 17)

При измерениях наибольшая точность будет обеспечиваться в 1-ом случае,во 2ом случае результаты измерений несколько завышаются, случай 3целесообразен при длине кабеля до 200 м.

Измерение емкости на постоянном токе с помощью баллистического гальванометра основан на том, что у последнего отброс стрелки пропорционаленколичеству электричества, проходящегочерез рамку при заряде или разряде емкости кабеля. При измерении, шунтом rш устанавливают минимальную чувствительностьгальванометра G, а переключатель S2 устанавливают в положение 1. При этом зарядный ток,протекая через гальванометр в емкость кабеля, отбрасывает стрелку на угол х. Шунтом повышают чувствительность для получения четкого замера. В качестве окончательногорезультата берут среднее значение по результатам 3 - 4 замеров угла . Перед каждым измерением емкость разряжается установкой переключателя S2 вположение 2. Измерение эт на эталонной емкости выполняют аналогично при неизменном положениишунтирующего сопротивления.

При измерениях напостоянном токе возможны случаи аналогичных рассмотренным выше. Определение расстояния до места повреждения производится потем же соотношениям.

в) Импульсный метод.

Импульсный методоснован на измерении времени tх прохождения импульса от одного конца кабельной линии до места повреждения и обратно, которое прискорости распространения этого импульса ч и расстояния до местаповреждения Lх определяется и, соответственно, . Скорость распространения импульса для большинства кабелей составляет 160±1 м/мкс, соответственно расстояниедо места повреждения можно оценить как Lх80·tх.

На основе данногометода работает серия приборов типа Р5-5, P5-8, Р5-9, Р5-10, с помощью которых можно отыскивать место повреждения, начиная с 1 м отначала линии (Р5-9) и относительно большим переходным сопротивлением в местезамыкания на землю (P5-8).

При включении приборав кабельную линию посылаются зондирующие импульсы, которые при прохождению по кабелю отражаются с изменением своихамплитудных значений и знаков в тех местах, в которых волновое сопротивлениеотличается от вол нового сопротивления кабеля (35 Ом). Чем больше отличается сопротивлениеот волнового, тем больше амплитуда отраженного импульса. Причем, в местезамыкания отраженный импульс меняет знак на противоположный. По амплитуде и знакуотраженного импульса определяют как место повреждения, так и характер повреждения.Однако, из за наличия мест ослабленной изоляции кабеля, вставок, муфт и т. п., вкоторых сопротивления также отличаются от волнового, амплитуды отраженных импульсовмогут быть сопоставимы с амплитудами отраженных импульсов от мест повреждения,что усложняет идентификацию места замыкания или обрыва в кабеле. Так,например, прибором Р5-5 практически можно идентифицировать отраженный импульс от местаповреждения с переходным сопротивлением, не превышающим 4-5-кратного значенияволнового сопротивления кабеля, т. е. 150-200 Ом.

Рис. 17. Экран электронно-лучевой трубки прибора Р5-5 при определении места повреждениякабеля.

а)- проверка совпадения зондирующего импульса с нулевой масштабной меткой; б)совмещение отраженного импульса (место короткого замыкания) с нулевой масштабной меткой.

Зондирующие иотраженные импульсы отображаются на экране электроннолучевой трубки. На развертке отраженных импульсов с интервалом 2 мкснанесены масштабные метки времени (см. рис. 17). Время прохождения импульса отместа повреждения определяется отсчетом по шкале калиброванной временнойзадержки при совмещении отраженного импульса с имеющейся на экране масштабной нулевоймет кой.

Для получения наэкране неподвижного изображения процесс подачи зондирующих импульсов и развертка отраженных импульсов периодически повторяютсяс часто той 500-1000 Гц. Развертка жестко синхронизирована со временем подачизондирующего импульса.

Погрешность измеренийна кабельных линиях указанными приборами достаточно высокая и не превышает 1 %.

г) Метод колебательногоразряда.

Данный методприменяется для определения расстояния до места повреждения в кабелях при замыканиях, носящих характер "заплывающего"пробоя. Сущность метода заключается в том, что при пробое кабеля возникает разряд, носящийхарактер затухающих колебаний с периодом Т, мкс. Измеряя период свободных колебаний,можно определить расстояние до места повреждения кабеля

где v - скорость распространения волны свободных колебанийравная 160±1 м/мкс для кабелей напряжением 3 - 35 кВ.

Характер изменения напряжения колебательного процесса фиксируемый на зажимах кабеля представлен на рис. 18.

При измерении на поврежденную жилу кабеля подается высокое напряжение Uz отрицательной полярности. В момент пробоя в месте повреждения возникает равная по величине, но противоположная по знаку волна напряжения, которая распространяется к концам кабеля. Через время t1 = Lх/v после пробоя волна достигает конца кабеля, с которого производится

Рис. 18. Напряжение колебательного процесса при пробое кабеля.

Полярность напряжения на измеряемом конце меняется на положительное. Волна, отражаясь от конца кабеля без изменения полярности, уходит к месту повреждения,которое достигает через время t2 = 2·Lх/v с момента пробоя. Вновьотражаясь, но уже с изменением полярности, волна к моменту времени t3 = 3· Lх/v достигает конца кабеля,изменяя полярность напряжения на измеряемом конце на отрицательное. Ко времени t4 = 4· Lх/v v волна возвращается к месту повреждения и первый период колебания завершается.Таким об разом, время двойного пробега волны (t3 – t1) = 2· Lх/v можно определить поизменению полярности напряжения на измеряемом конце кабеля. В момент времени t1 отрицательная полярность меняется на положительную, при t3 - положительная наотрицательную.

Схема включения прибора ЦР0200

Рис. 19. Схема включения прибора ЦР0200 при измерении расстояния до места повреждения кабеля.

1-провод высокого напряжения;2-высоковольтная выпрямительная установка; 3-зарядное сопротивление; 4-контур заземления подстанции; 5-цепи заземления прибора ЦР0200; 6-заземлениевысоковольтной выпрямительной установки; 7-прибор ЦР0200; 8-присоединительноеустройство (делитель напряжения); 9-соединительный кабель; 10-поврежденный кабель.

По изложенному принципу работают приборы ЭМКС-58M, Щ4120, ЦР0200. Схема включения последнего прибора представлена на рис. 19.

Расстояние до местаповреждения в кабеле определяется прибором ЦР0200 автоматически с выводом результата измерения на отсчетное устройство. Прииспользовании прибора необходимо выполнять ряд требований позволяющих добитьсямаксимальной точности измерения. В частности, высоковольтная выпрямительнаяустановка должна иметь заземленный плюс, т. е. создавать на кабеле зарядотрицательной полярности по отношению к земле. Несоблюдение полярности выпрямительнойустановки не обеспечивает правильности измерений. Цепи заземления должны быть повозможности короткими по отношению к заземленной муфте концевой разделки кабеля.Провода заземления не должны иметь витков, создающих индуктивное сопротивление.Присоединительное устройство необходимо устанавливать по возможности ближе кзажимам кабеля так, чтобы соединительный провод между кабелем и присоединительнымустройством был не более 3 м. Зарядное сопротивление должно быть расположено непосредственно у места подключения присоединительного устройства. Свободные жилыкабеля должны быть изолированы от земли.

Указанные выше приборыпозволяют с точностью до +5% определять расстояния до места повреждения кабеля и их применение является наиболееэффективным при "заплывающих" пробоях.

Порядок проведенияизмерений приборами подробно излагается в заводских инструкциях.