Определение мест повреждений кабельных линий

Виды повреждений кабельных линий. По характеру по­вреждений в трехфазных кабельных линиях различают следую­щие их виды: повреждение изоляции, вызывающее замыкание одной фазы на землю; повреждение изоляции, вызывающее за­мыкание двух или трех фаз на землю либо двух или трех фаз между собой; обрыв одной, двух или трех фаз без заземления или с заземлением как оборванных, так и необорванных жил; заплы­вающий пробой изоляции; повреждения линии одновременно в двух или более местах, каждое из которых может относиться к одной из вышеуказанных групп.

Аналогичные виды повреждений могут быть и в четырех-жильных кабельных линиях до 1000 В.

Наиболее распространенным видом повреждения кабельных линий является повреждение изоляции между жилой и металли­ческой оболочкой кабеля или муфты, т.е. однофазное повреж­дение.

Для определения места повреждения необходимо иметь ма­лое переходное сопротивление в месте повреждения кабельной линии. Снижение переходного сопротивления до необходимого уровня осуществляется прожиганием изоляции в месте поврежде­ния кенотронно-газотронной установкой.

При прожигании мест повреждений кабельных линий, про­ложенных в туннелях, коллекторах, подвалах и других помеще­ниях, необходимо выставлять наблюдателей для обнаружения мест повреждений и предотвращения возможности возгорания кабелей.

Перед производством измерений кабельная линия должна быть отсоединена разъединителями от питающего источника, а от линии должны быть отсоединены все электроприемники.

После проведения всех необходимых измерений составляет­ся схема вида повреждения кабельной линии, которая заносится в протокол измерения.

Методы определения мест повреждений кабельных линий. В кабельных линиях определяют сначала зону повреждения, а затем уточняют место повреждения непосредственно на трассе.

Для определения зоны повреждения линии применяют сле­дующие методы: импульсный, колебательного разряда, петли и емкости.

Для определения места повреждения непосредственно на трассе рекомендуется применять следующие методы: индукцион­ный, акустический и метод накладной рамки.

Импульсный метод применяется для определения расстоя­ния до места повреждения в кабельных и воздушных линиях (при однофазных и межфазных замыканиях, а также при обры­вах жил).

Работы производят с помощью приборов ИКЛ-5, Р5-1А, Р5-5, которые посылают в кабель кратковременный импульс пе­ременного тока. Дойдя до места повреждения, импульс тока от­ражается и возвращается обратно. Характер повреждения кабеля (короткое замыкание или обрыв) определяют по изображению, появляющемуся на экране электронно-лучевой трубки. Расстоя­ние до места повреждения можно определить, зная время прохо­ждения импульса и скорость его распространения.

При измерениях приборами ИКЛ-5, Р5-1А погрешность обычно не превышает 1,5 %, а прибором Р5-5 — 0,5 %, что впол­не допустимо. Достоинствами этого метода являются быстрота, наглядность и простота измерений; возможность определения лю­бых видов повреждений, в том числе в разных местах кабеля при условии, что переходное сопротивление не превышает 200 Ом. При этом, как правило, достаточно произвести измерения только на одном конце линии, не производя никаких присоединений на противоположном ее конце, а путем непосредственного измерения расстояний от конца линии до места повреждения кабеля по эк­рану или шкале калиброванной задержки независимо от длины и типа кабельной линии.

Метод колебательного разряда заключается в измерении периода (полупериода) свободных колебаний, возникающих в за­ряженной кабельной линии при пробое изоляции в месте повреж­дения от выпрямительной установки. При пробое изоляции про­исходит разряд в кабеле колебательного характера. Период колебаний Т этого разряда соответствует времени четырехкратно­го пробега волны до места повреждения, поэтому

Т = 2t = 4l_x/v,

где 1_Х — расстояние до места пробоя, м; v — скорость распро­странения волны колебания, равная 160-Ю³ км/с.

Обычно прибором ЭМКС-58М измеряют только время полу­периода колебания. Тогда l_x = t / 2v.

Расстояние до места повреждения фиксируется по шкале прибора, градуированной в километрах.

Метод петли применяют для определения зоны поврежде­ния при одно- и двухфазных замыканиях при наличии одной не­поврежденной жилы или параллельного кабеля с неповрежден­ными жилами.

Метод основан на прин­ципе измерительного моста по­стоянного тока, позволяющего определить отношение сопро­тивлений поврежденной жилы кабеля от места измерения до точки замыкания и обратной петли. Для этого поврежден­ную и неповрежденную жилы кабеля соединяют на одном конце линии перемычкой в форме петли (рис. 10.1). В ре­зультате образуется четырех -плечевой мост: регулируемые сопротивления г\, г 2 и сопро­тивления жил кабеля (повреж­денной и неповрежденной).

 

 

 

 

Рис. 10.1. Схема определения места повреждения кабеля

методом петли:

1 — фазы испытываемой кабель­ной линии; 2 — перемычка (зако-ротка); г\, г₂ —регулируемые пле­чи моста; L — длина кабельной линии; 1_Х — расстояние от конца линии до места повреждения

После уравновешивания моста с помощью сопротивлений. _L и г₂ расстояние от места измерения до места повреждения линии определяется по формуле

l_x = 2Lr_x 1{г_х + г₂), м, где L — длина кабельной линии, м.

Метод емкости применяют для определения зоны повреж­дения при обрывах одной или нескольких жил кабельной линии, если хотя бы с одной стороны от повреждения изоляция не про­бита. Основа метода — зависимость емкости кабеля от его длины. Емкость оборванной жилы измеряют с помощью моста перемен­ного тока (рис. 10.2, а) или баллистического гальванометра на постоянном токе (рис. 10.2, б).

 

               

 

Рис. 10.2. Схемы определения зоны повреждения методом емкости: 1 — жилы испытываемого кабеля; 2 — место обрыва жилы; Пх, П2 — переключатели; С_х — емкость в оборванной фазе; С_э> -Кф — регулируемые емкость и сопротивление; Rj_, R₂ — регулируе­мые сопротивления по мостовой схеме; Т — телефон; G — гальвано­метр; Б — источник питания; Д_ш — резистор

 

В первом случае плечи моста переменного тока образуются регулируемыми комбинированными сопротивлениями ii^ и R₂, емкостью измеряемой жилы С_х и эталонной емкостью С_э с регу­лируемым сопротивлением Л_ф. К одной диагонали моста подводят переменное напряжение звуковой частоты (обычно 1000 Гц), ко второй — подключают телефон или усилитель переменного тока со стрелочным индикатором. Регулируя сопротивления Щ и R₂, эталонную емкость С_э и сопротивление Л_ф, получают практически равные по величине и фазе падения напряжений на сопротивле­ниях i?! и i?2- Это соответствует минимальной слышимости (или минимальному отклонению стрелки индикатора), т.е. равновесию плеч моста Ri/R2=C_x/C₃. Из полученного соотношения определя­ют емкость измеряемой жилы относительно земли:

Например, при обрыве жилы кабеля без заземления изме­ряется емкость оборванной жилы с обоих концов. Считая, что длина кабеля пропорциональна измеренным емкостям С_х и С₂, имеем

в результате получаем

ixt/Wt+Ci). Для уточнения на трассе места повреждения кабеля поль­зуются индукционным (при повреждениях между жилами) и аку­стическим (при заплывающих пробоях) методами. При индукци­онном методе применяют генератор звуковой частоты. По поврежденным жилам кабеля пропускают ток звуковой частоты. Образующиеся вокруг кабеля электромагнитные колебания улав­ливаются приемной рамкой и прослушиваются телефоном на всей неповрежденной трассе кабеля (за местом повреждения звук в те­лефоне пропадает).

Испытание кабельных линий

Для предупреждения внезапного выхода из строя кабеля, муфт и заделок проводят профилактические испытания кабель­ных линий. Цель этих испытаний — доведение ослабленных мест до пробоя и предупреждение тем самым аварийного выхода кабе­ля из строя.

Испытания вновь проложенных и бывших в употреблении кабельных линий повышенным напряжением проводят обычно постоянным током (при переменном токе значительно увеличива­ется мощность испытательной установки). При этом выпрямлен­ное напряжение изменяют ступенями от нуля до значения, уста­новленного нормами. Более подробные указания приведены в ПТЭ и СНиП 3.05.06—85.

Если к концу испытания нарастание токов утечки не пре­кращается, то это служит признаком дефектов в кабеле, и испы­тание продолжают до пробоя кабельной линии.

Кроме плановых испытаний кабелей в процессе эксплуата­ции проводят и внеочередные их испытания, например после ре­монтных работ на линиях, земляных работ вблизи кабельных трасс, размывов почвы и т.п.

Кабели напряжением до 1 кВ не испытывают повышенным напряжением. После выполнения мелких ремонтов, не связанных с перемонтажом этих кабелей, сопротивление их изоляции изме­ряют мегомметром на 2,5 кВ в течение 1 мин. Оно должно быть не ниже 0,5 МОм.

Испытания повышенным напряжением кабелей более 1 кВ (кроме резиновых кабелей 3—10 кВ) проводят в сроки, устанав­ливаемые системой планово-предупредительного ремонта, но не реже 1 раза в 3 года. После капитального ремонта кабельные ли­нии с рабочим напряжением до 10 кВ испытывают напряжением

115

6f_HoM> ^{a П}Р^И профилактических испытаниях — напряжением (5—6)t/_H0M. Эти испытательные напряжения достаточны для вы­явления слабых мест в кабеле и муфтах. Продолжительность ис­пытания каждой фазы составляет 5 мин. Кабели 3—10 кВ с ре­зиновой изоляцией испытывают напряжением 2t/_HOM в течение 5 мин не реже 1 раза в 5 лет. До и после испытания кабелей на напряжение более 1 кВ повышенным выпрямленным напряжени­ем измеряют сопротивление их изоляции мегомметром на 2,5 кВ.

Изоляцию кабельных линий испытывают с помощью специ­альных передвижных, стационарных и переносных высоковольт­ных выпрямительных установок. Все установки содержат транс­форматор, высоковольтный выпрямитель и регулятор.

Состояние кабеля определяют по току утечки. При удовле­творительном состоянии кабеля при подъеме напряжения за счет зарядки его емкости ток утечки резко возрастает, а затем быстро снижается до 10—20 % от максимального.

Результаты испытания кабеля считаются удовлетворитель­ными, если во время испытания не происходит пробоев изоляции кабеля, не наблюдаются скользящие разряды, толчки тока утеч­ки или нарастание его установившегося значения, а сопротивле­ние изоляции после испытания остается прежним.