Локализиране на кабелни повреди: методи за предварително определяне и точно локализиране

Локализиране на повреда в кабел: методи за предварително локализиране и прецизно локализиране е двустепенна дисциплина за намиране на повреда в подземен силов кабел: първо стесняване до кратък участък по трасето (предварително локализиране), след което маркиране на точната точка за изкопаване (прецизно локализиране). Подземните кабели не могат да се инспектират визуално, затова работният процес се основава на измервания от краищата на кабела, а след това на обхождане по трасето с приемник.

Защо двустепенен подход

Измерванията на разстояние от края на кабела са точни до няколко процента от дължината, което при дълъг захранващ кабел все още може да означава десетки метри окоп — твърде грубо, за да се разкопае пътя само веднъж. Предварителното локализиране стеснява повредата до правилния шахт или участък; след това прецизното локализиране я определя приблизително до метър, използвайки повърхностно откриване. Пропуснете някоя от стъпките и губите ден или копаете върху погрешна оценка.

Първо определяне на типа повреда

Правилният метод зависи изцяло от типа повреда, затова тестовете за съпротивление на изолацията и за непрекъснатост в началото ви казват с какво имате работа, преди да изберете техника.

• Отворена верига: прекъснат проводник без непрекъснатост.
• Късо съединение или повреда с ниско съпротивление: контакт между проводник и проводник или между проводник и обвивка с ниско съпротивление на повредата, често под няколко стотин ома.
• Повреда с високо съпротивление: пробив на изолацията, който провежда само при високо напрежение; съпротивлението може да бъде няколко килоома до мегаом и е невидимо за нисковолтови уреди.
• Повреда на обвивката: повреда на външната покривка, позволяваща изтичане на ток към земя, локализирана чрез методи за градиент на напрежението, а не посредством рефлектометрия.

Тези прости проверки класифицират повредата и насочват цялата работа. За освежаване на знанията относно изолацията вижте нашата бележка за класовете на изолация при двигатели.

Предварително локализиране: рефлектометрия във времевата област (TDR)

TDR, или кабелен радар, инжектира нисковолтов импулс и измерва времето на отраженията. Преобразува времето на ретурното пътуване в разстояние, използвайки скоростта на разпространение в кабела (VOP), обичайно около половината от скоростта на светлината за силови кабели. Отворена верига отразява импулса с една и съща полярност; късо съединение или повреда с ниско съпротивление го отразяват инвертирано. TDR е бърз и неразрушаващ, но сам по себе си не може да засече повреда с високо съпротивление, защото малък импулс няма да пробие изолацията, за да създаде отражение.

Предварително локализиране при повреди с високо съпротивление: арково отражение и импулсни методи

Повечето експлоатационни повреди са с високо съпротивление, затова доминират два високоволтови метода:

• Арково отражение (ARM): генератор на импулси подава високоволтов импулс, който йонизира повредата във временна дъга, а TDR улавя отражението по време на нея. Нанасянето една върху друга на следите от здравия кабел и от периода на дъгата показва къде се разминават — това е разстоянието до повредата.
• Метод на импулсния ток (ICE): генераторът на импулси многократно разрежда в кабела, докато куплър записва преходната вълна на тока, отразяваща се между повредата и края на кабела. Подходящ е за повреди с високо съпротивление, прекъсващи и мигащи повреди, както и за дълги кабели, където арковото отражение се затруднява.

Мостът на Мъри, разновидност на Уитстън-моста за съотношение на съпротивления, все още помага, когато е наличен здрав паралелен проводник.

Точно локализиране: генераторът на импулси (thumper) и акустичното откриване

На приблизително определеното място генератор на импулси, често наричан thumper, разрежда високоволтов кондензатор в кабела на всеки няколко секунди. В мястото на повредата разреждането образува дъга, която произвежда механичен удар и електромагнитен транзиент. Операторът обхожда с два сензора:

• Акустичен наземен микрофон: улавя удара през почвата; най-силен е директно над повредата.
• Електромагнитен (импулсен) приемник: открива магнитния импулс, а закъснението между него и по-късния акустичен сигнал намалява към нула, когато се намирате точно над повредата.

Комбинирането на двата сигнала позволява определяне на повредата до около един метър. При повреди в обвивката, проучване по градиент на земята (step-voltage) проследява течението на утечката до пробива, вместо да се слуша за дъга.

Тип повреда спрямо най-подходящия метод

Поддържащи изолационни и диагностични тестове

Локализирането на повредата е половината от работата; трябва също да знаете дали останалата част от кабела е подходяща за повторно включване под напрежение. Две диагностични процедури са стандартни за средноволтови кабели:

• Тестване при много ниска честота (VLF): прилага променлив ток при 0,1 Hz за изпитване на издържливост или за провокиране на слаби места без обемните източници, които би изисквало изпитване на мрежова честота. Широко използвано за проверка на ремонтиран кабел преди връщане в експлоатация.
• Tan delta (фактор на дисипация): измерва диелектричните загуби, за да класифицира общото стареене на изолацията и повреди от водни дървета (water-tree), като открива кабел, който деградира глобално, а не на единично място.

Тези тестове се вписват в по-широка рутина за мониторинг на състоянието; вижте нашия преглед на тестовете за частични разряди за онлайн страната на диагностиката на кабелите. Fabrico съхранява записите от тестовете, резултатите от VLF и tan delta и историята на ремонтите за всеки кабелен актив, така че тенденциите остават видими. Запазете демо на Fabrico, за да видите как се свързва историята на активите.

Често задавани въпроси

Защо TDR не може самостоятелно да открие повреда с високо съпротивление?

Стандартният TDR импулс е твърде слаб, за да предизвика пробив на повреда с високо съпротивление, затова там не се получава отражение. Арковото отражение решава това, като използва импулс, за да йонизира повредата във временна дъга, която TDR след това може да види.

Безопасен ли е thumper за използване на всеки кабел?

Кабелът трябва да бъде изключен от напрежение, изолиран и заземен, като енергията на импулса трябва да отговаря на неговия номинал. Твърде голяма енергия от thumper-а може да увеличи повредата или да повреди здрава изолация, затова операторите използват минималната енергия, която дава ясен сигнал.

Кога трябва да се провеждат VLF и tan delta?

Правете ги след ремонт, за да удостоверите кабела преди повторно подаване на напрежение, и периодично като част от мониторинга на състоянието. VLF осигурява изпитвателно или диагностично напрежение при 0,1 Hz, докато tan delta оценява диелектричните загуби, за да разкрие стареене, което единично локализиране на повреда не би открило.