Методы поиска повреждения в кабельной линии

Традиционно для электроснабжения используются кабели с пропитанной бумажной-изоляцией. Известно большое количество различных видов кабелей высокого напряжения. Кабели подразделяются по следующим признакам:

• по роду тока, например, для передачи мощности переменным током и кабели для передачи мощности постоянным током;
• по количеству токоведущих жил;
• по количеству фаз переменного тока: трехфазные кабели и трехфазные группы однофазных кабелей;
• по типу изоляции: кабели с твердой изоляцией (сшитый полиэтилен, этиленпропиленовая резина) и кабели с бумажно-масляной изоляцией (пропитка маслом, масло низкого давления, масло высокого давления).

Для разбора основных тезисов по поиску места повреждения кабельной линии разберем, пример, с наиболее частовстречающимся распространенным повсеместно, бронированным высоковольтным кабелем АСБ.

  Более подробно с возможностями кабельной электролаборатории можно ознакомиться на странице с описанием услуг.

  С услугой по поиску места повреждения можно прочитать на соотвествующей странице.

• Три алюминиевые токопроводящие жилы
• Фазная изоляция каждой жилы из пропитанной бумаги.
• Заполнение.
• Поясная изоляция.
• Экран.
• Оболочка из алюминия или свинца.
• Защитный слой или подушка под броню.
• Броня из двух стальных лент.
• Наружное покрытие.

Повреждения кабелей могут быть одноместными и многоместными. Каждое из повреждений кабеля может иметь низкое или высокое переходное сопротивление, и поэтому они называются, соответственно, низкоомными или высокоомными (с сопротивлением более 100 Ом).

Случаются неустойчивые повреждения, носящие дуговой характер или это так называемые «заплывающие» дефекты, когда кабель способен к самозалечиванию на какой-то промежуток времени. Способностью к «восстановлению» обладают маслонаполненные кабеля или заливные компаудные муфты, особенно старого советского производства. Такое повреждение все равно вновь проявляет себя и вызывает определенные трудности при его поиске.

Виды повреждений

• Короткое замыкание между жилами и оболочкой, то есть однофазные или однополосные замыкания и междуфазные с землей и без земли. Такие повреждения называют продольными. 
• Обрыв или нарушение главной изоляции кабеля или его внешней оболочки, эти повреждения относят к поперечному типу. 

С точки зрения места возникновения повреждения бывают:

• непосредственно в кабеле;
• в концевой или соединительной муфте;
• в дополнительном оборудовании (например, в коробке транспозиции экранов).

Если исключить внешние повреждения от воздействия посторонних факторов, например, обрыв в связи с производством работ, проводимых в непосредственной близости с кабельной линией, то в самый вероятный дефект находится в кабельной муфте.

Кабельная муфта самое уязвимое, самое слабое звено во всей кабельной линии.

Как в концевой, так и в соединительной кабельной муфте может произойти все что угодно:

• междуфазное с «землей» замыкание;
• между фазное со всеми тремя жилами.

По характеру повреждения  замыкание бывает различное. Например, просто металлическое замыкание, но это самое редкое повреждение, потому как релейная защита не дает перегореть кабелю полностью.

Чаще всего повреждения случаются во время плановых испытаний. Как это происходит. Например, эксплуатируемый кабель вывели для ремонта.  Во время повышения испытательного  напряжения, например, при достижении 10 -15 кВ  произоисходит пробой. Изоляция в месте пробоя может иметь вполне приемлемый вид, который вряд ли отличается от целой изоляции, но такой кабель в работу вводить уже нельзя.

  Пробой случился при напряжении выше номинального, но никто не даст гарантию, что не будет реального пробоя, который произойдет в процессе эксплуатации кабеля, когда ток утечки не разогреет место и не случится короткое замыкание.

Для поиска повреждений более целесообразно и экономически выгодно применять передвижные мобильные электроизмерительные лаборатории.

Что собой представляют электролаборатории

Обычно ЭТД - это автомобиль, на шасси которого установлен кунгфургон с начинкой из испытательного оборудования. Внутри находится собственная генераторная установка, которая обеспечивает работу в чистом поле.

• Фургон поделен на два отсека, в одном находится оператор с приборами и органы управления высоковольтным оборудованием, которое сосредоточено во второй части фургона.
• Для определения расстояния машина оборудована приборами для определения дистанции до места повреждения.
• Место оператора от высоковольтной части ограждено.
• В двери той части кузова, где размещено оборудование установлены блокировки, которые отключают напряжение при попытке открыть их в процессе испытаний.
• Для соединения приборов используются только гибкие кабеля, каждый из которых находится на предназначенной для него катушке.
• Для подключения установки используется 380 В. Присоединение ЭТЛ к питающей сети осуществляет персонал организации-заказчика, которому необходимы услуги лаборатории.
• Подключения высоковольтного испытательного оборудования производят работники электролаборатории с соблюдением требований наряда-допуска.
• Корпус ЭТЛ заземляется от электроустановки, на которой производятся испытания.

Автомобиль оборудован съемным сигнальным фонарем, который устанавливается при производстве испытаний.  Когда он горит - это означает, что производятся испытания и высоковольтное оборудование в действии. При подаче испытательного напряжения, раздается кратковременный звуковой сигнал и загорается фонарь.

  Выходить и заходить в лабораторию во время проведения испытаний запрещено.

Электротехническая лаборатория обладает всеми возможностями для предварительного и локального поиска повреждений в кабельной линии

Конструктивные особенности электроизмерительной лаборатории для оптимального подключения и выполнения рабочих испытательных процессов любого вида

Никто не мешает иметь комплект испытательного оборудования.

  Однако переносные испытательные установки надо перевозить, зачастую они обладают большим весом, например, как громоздкие установки для прожига.

  Для переносного оборудования требуется собирать схемы, огораживать место испытания.

Иметь собственные переносные испытательные устройства не всегда выгодно экономически. Если на предприятии небольшое кабельное хозяйство, то выгоднее позвать исполнителя со стороны.

Собственные устройства для высоковольтного испытания и прожига требуют регулярной проверки в Ростехнадзоре и технического обслуживания. Для того, чтобы произвести проверку нужно затратить определенную сумму денег.

Конечно, если кабельное хозяйство солидное, а нагрузки значительные, то выбирается либо переносной комплект, либо автомобиль с испытательным оборудованием. Особенно, если с испытанием кабелей приходится сталкиваться по нескольку раз в месяц.

Стандартный алгоритм поиска повреждений включает:

• Определение обстоятельств, которые сопровождают повреждение. Необходимо знать какая защита сработала при отключении, была ли «земля» или нет.
• По прибытии на место, помимо мероприятий обеспечивающих безопасное проведение работ, необходимо произвести замер сопротивления мегомметром между всеми фазами и между фазами и «землей». Требуется зафиксировать данные, это нужно для  наблюдения динамики изменений сопротивления изоляции в процессе испытаний.
• Если кабель вышел из строя при испытании, во время подъема испытательного напряжения или на старте испытаний, в этом надо удостовериться и еще раз выполнить испытания с подъемом напряжения, то есть надо убедиться в достоверности наличии пробоя. 

С прожига кабельной линии начинается поиск повреждения.

• Очень часто случается, что кабель выходит из строя, а испытания производят гораздо позже. Поэтому желательно выполнить пробой еще раз. Если сопротивление изоляции мегаомы, то кабель необходимо испытать и посмотреть при каком значении напряжения пробивается та или иная жила кабеля. Какая жила повреждена больше всего, она и будет отправной точкой. Конечно, со временем может оказаться, что хуже стали другие жилы. Тогда комбинацию жил можно будет изменить. Однако на состояние жил надо обязательно обращать внимание.
• После всех измерений и испытаний необходимо убедиться годится ли сопротивление изоляции в настоящий момент для последующих действий. Изоляция R = 0 МОм, килоом или омы, последнее наилучший вариант для испытаний.
• Для того, чтобы привести сопротивление кабеля к той величине, которая годится для проведения поиска можно использрвать устройство прожига, например, АПУ-1-3М.

Когда прожиг произведен, в работу вступают дистанционные методы определения места повреждения. 

Дистанционные методы поиска

1. Импульсный.
2. Волновой.
3. Петлевой.
4. Ёмкостной.
5. Колебательного разряда.

Используются различные типы рефлектометров, например, RIF-9, он подает в кабель зондирующий импульс, который отражается от всех неоднородностей, что в нем есть. Импульс возвращается обратно и прибор измеряя время между посылкой сигнала и его возвращением рисует рефлектограмму. Изменения в графике показывают на каком расстоянии находится повреждение.

Точно показать на карте или схеме, где находится место повреждения невозможно.

Поэтому требуется выехать в район на местности, где находится кабель. Дистанционный метод необходим для предварительного места определения где проложен кабель.

  Если место прохождения трассы кабеля неизвестно, ее важно уточнить, использовав для этого или соседний кабель, или поврежденный, подав на кабель сигнал со специального генератора. Для этого используют, например, генератор КП-500К, который подает в кабель напряжение со звуковой частотой.

  Применяя комплекты для поиска кабельных линий определяют трассу. Комплекты называемые «слухачами» используются для поиска как не эксплуатируемых, так и действующих кабелей. С помощью сигнала можно определить местоположение трассы кабеля.

  Сделав засечки с помощью подручных средств, вы обозначите место прохождения трассы. Это простое дейстиве существенно облегчит работу в дальнейшем.

После выполнения трассирования, применяются топографические методы для точного определения места повреждения.

Топографические методы

1. Индукционный. В кабель подается сигнал, который слышен до места повреждения, после места его звучание прекращается. КП-500К.
2. Акустический. Посылка в кабель высоковольтных импульсов, щелчок в месте повреждения слышен довольно четко и громко. Прибор: ГП-36.
3. Потенциальный. Метод основан на измерении разности потенциалов на поверхности земли до повреждения и после повреждения по трассе. Прибор: КП-500К.

После определения места повреждения трасса вскрывается. Место пробоя, где был щелчок, явственно очень хорошо видно. Иногда в этом месте находится соединительная муфта, тогда все определено. Муфта или место пробоя вырезаются, устанавливается ремонтная вставка, проводится высоковольтное испытание повышенным напряжением.

После испытаний кабель вводится в эксплуатацию.

Особенность установки ремонтной муфты.

Перед тем как произвести ремонт оба конца кабеля надо разделать, развести в стороны и закоротить перемычками в воздухе и выполнить высоковольтное испытание. Зачем?

  Повреждение не всегда бывает одно, иногда их два или несколько. Пока ток короткого замыкания был в кабеле, он мог причинить еще что-то. Могут появится места в кабеле, которые ток кз мог прожечь, перегреть или испортить иным способом.

Лучше, до ввода в работу, испытать разделенный на участки кабель, чем испытывать кабель полностью впоследствии. Все равно после соединения и установки муфты придется  испытать кабель повышенным напряжением. Не зная наверняка о том целые ли участки кабеля вы соединили, вы будете грешить на качество установленной соединительной муфты.