Методы диагностики кабельных линий

Для испытания кабельных линий повышенным напряжением применяют выпрямленное напряжение от передвижных испытательных установок. Выпрямленное напряжение, по сравнению с таким же по величине переменным напряжением, оказывает малое воздействие на неповрежденную изоляцию кабельных линий. Испытание выпрямленным напряжением выявляет не все ослабленные места изоляции КЛ. В частности, не выявляются: электрическое старение изоляции; осушение изоляции из-за перемещения или стекания пропиточного состава; высыхания изоляции из-за тяжелого теплового режима работы кабельных линий. Испытания повышенным напряжением являются разрушающими, так как при приложении испытательного напряжения изоляция КЛ в месте дефекта доводится до полного разрушения (пробоя). После пробоя необходим ремонт линии в том или ином объеме. Для линий напряжением до 1 кВ вместо испытания повышенным напряжением допускается проверка их мегомметром напряжением 2500 В.

Метод колебательного разряда базируется на измерении периода (полупериода) собственных электрических колебаний, которые возникают в КЛ в момент ее пробоя, т.е. при разряде электрической дуги в месте повреждения. Для определения места повреждения по данному методу, линию необходимо доводить до пробоя в момент измерений, что достигается подачей на линию повышенного напряжения (ниже испытательного). Метод предназначен для определения места повреждения кабельных линий при наличии "заплывающего" пробоя или в тех случаях, когда в месте повреждения отмечаются электрические разряды. "Заплывающий" пробой характеризуется следующими друг за другом пробоями с разными промежутками времени под воздействием повышенного напряжения. При снижении напряжения пробои прекращаются. В некоторых случаях поврежденная линия начинает выдерживать более высокое напряжение, вплоть до испытательного, т.е. изоляция линии временно восстанавливается. Это наблюдается преимущественно в муфтах. В процессе определения места повреждения напряжение установки поднимается до пробивного, в момент пробоя прибор производит измерение. При определении места однофазного повреждения целые жилы КЛ должны быть изолированы. При повреждении между жилами напряжение испытательной установки подается на одну жилу, а две других заземляются через сопротивление более 1000 Ом.

Мостовой метод предусматривает использование измерительных мостов постоянного или переменного тока. Для измерения расстояния до места повреждения собирается мостовая схема из регулируемых резисторов измерительного моста, поврежденной и здоровой жил, соединенных накоротко с противоположного конца линии. При определении места повреждения путем изменения R1 и R2 добиваются равновесия моста. Расстояние до места повреждения определяется как lx = 2LR1/(R1+R2), где L – длина линии; R1 и R2 – сопротивление резисторов, присоединенных к поврежденной и неповрежденной жилам соответственно.

При применении мостового метода необходимо иметь одну неповрежденную жилу или жилу с переходным сопротивлением, не менее чем в 100 раз большим переходного сопротивления других жил. Методом надежно определяются однофазные и многофазные повреждения устойчивого характера.

При обрывах жил определение места повреждения производится путем измерения емкости линии при помощи моста переменного тока. Как правило, применяется универсальный кабельный мост, который допускает измерение на постоянном и переменном токе.

Индукционный метод относится к топографическим методам и основан на принципе прослушивания с поверхности земли звука, который создается электромагнитными колебаниями при прохождении по жилам КЛ тока звуковой частоты (800 - 1200 Гц). С этой целью генератор звуковой частоты присоединяется к двум жилам кабельной линии. Для прослушивания звука используются специальная приемная рамка с усилителем (кабелеискатель) и телефонные наушники. При движении оператора с кабелеискателем по трассе звук в наушниках будет периодически изменяться из-за наличия скрутки жил. Кроме того, звук будет усиливаться над соединительной муфтой, изменяться в зависимости от изменения глубины прокладки линии, наличия труб и т.п. Только над местом повреждения будет отмечаться резкое возрастание звука с последующим его затуханием на расстоянии 0,5 - 1,0 м от повреждения. С помощью индукционного метода определяются двух- и трехфазные повреждения устойчивого характера при значении переходного сопротивления не более 20 - 25 Ом. С целью увеличения чувствительности метода и исключения индустриальных помех (соседние кабели, электрифицированный транспорт и т.п.), увеличивают частоту генератора до 10 кГц, применяют кабелеискатели с высокоизбирательными антеннами и используют настроенные рамки. Индукционный метод широко используется для определения трассы кабеля и глубины его залегания в земляной траншее Метод используется также для определения положения соединительных муфт на трассе. Метод накладной рамки является разновидностью индукционного метода. При этом вместо приемной рамки к кабелеискателю присоединяется так называемая накладная рамка, выполненная в виде металлической обоймы, внутри которой расположена измерительная катушка. Накладная рамка вращается оператором вокруг поврежденного кабеля при включенном генераторе звуковой частоты. Звук в наушниках до места повреждения будет дважды изменяться, достигая максимума и минимума, над местом повреждения в наушниках будет прослушиваться монотонное звучание. Метод накладной рамки применяется на открыто проложенных КЛ, при замыкании одной жилы на оболочку и при повреждении изоляции двух или трех жил с большим переходным сопротивлением. При применении метода для линий, проложенных в земле, производится вскрытие трассы с помощью шурфов.

Акустический метод основан на прослушивании над местом повреждения звуковых колебаний, возникающих в месте повреждения по причине искрового разряда от электрических импульсов, посылаемых в кабельную линию. В качестве источника импульсов служит испытательная установка. Схема определения места повреждения зависит от вида повреждения КЛ. Если произошел "заплывающий" пробой, то источником импульсов служит испытательная установка, напряжение которой поднимается до пробоя в месте повреждения. При устойчивых замыканиях в месте повреждения для образования импульса используется испытательная установка, разрядник и накопительная (зарядная) емкость или емкость неповрежденных жил. В этом случае одновременно с разрядником происходит разряд в месте повреждения КЛ. В процессе определения места повреждения звук разряда периодически посылаемых импульсов прослушивается в месте повреждения оператором с помощью стетоскопа или кабелеискателя с пьезодатчиком, который преобразует механические колебания, возникающие в грунте при разряде импульса, в электрические. Максимальный звук соответствует месту повреждения. Метод используется при "заплывающих" пробоях, одно- и многофазных повреждениях устойчивого характера (но не металлических замыканий), при обрывах жил с заземлением в месте повреждения. Современные кабелеискатели являются акустико-индукционными и могут использоваться для акустического и индукционного методов измерения. Определенные трудности, возникающие при дистанционном и топографическом методах определения места повреждения, возникают при однофазных замыканий на землю. В частности, импульсный метод дает надежные результаты только при малом значении переходного сопротивления в месте повреждения. По этой причине были разработаны новые приборы, принцип работы которых базируется на импульсной локации во время горения дуги. В результате область использования импульсного метода значительно расширился. В частности, с его помощью можно определять дефект кабельной линии при увлажненной изоляции и даже "заплывающий" пробой. При однофазных повреждениях КЛ (при металлическом замыкании на землю) акустический метод непригоден.