Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Виды повреждения кабельных линий

1.1 Однофазные повреждения

1.2Междуфазные повреждения

1.3 Разрыв (растяжка) жил кабельных линий

1.4 Повреждения изолирующей пластмассовой наружной оболочки кабельных линий

1.5 Предварительное определение вида повреждения кабельных линий

2. Методы определения расстояния до места определения повреждения кабельной линии (относительный метод)

2.1 Импульсный метод

2.2 Метод колебания разряда

2.3 Волновой метод

2.4 Петлевой метод

Список использованной литературы

Введение

кабельный повреждение жила изолирующая оболочка

При определении мест повреждения кабельных линий необходимо соблюдать серьезные требования: погрешность не должна превышать 3 м (при этом учитываются трудности производства земляных работ на городских проездах с усовершенствованным покрытием); выполнение ОМП должно ограничиваться несколькими часами; должны соблюдаться правила безопасности персонала.

Указанные требования усиливаются необходимостью быстрейшего ремонта КЛ при ее повреждении, так как при выводе линии в ремонт нарушается надежность электроснабжения потребителей, и возрастают потери электроэнергии в сети. Для кабельных линий, проложенных в земляной траншее, следует учитывать опасность проникновения влаги в изоляцию в результате нарушений герметичности, возникающих в месте повреждения. Проникновение влаги может быть весьма интенсивным и распространяться на значительную длину вдоль линии [1]

При быстром определении места повреждения ремонт линии ограничивается заменой участка кабеля длиной 3 - 5 м и монтажом двух соединительных муфт, в благоприятных случаях может быть установлена одна муфта. Если работы по определению места повреждения затягиваются, что ведет к проникновению влаги, то возникает необходимость замены участка кабеля с увлажненной изоляцией длиной уже в несколько десятков метров. Это, в свою очередь, увеличивает объем земляных работ и ведет к удорожанию ремонта линии.В соответствии с установившейся практикой определяют место повреждения в два приема: сначала определяют зоны повреждения кабельной линии, затем уточняется место повреждения в пределах зоны. На первом этапе определение места повреждения производится с конца линии, на втором этапе непосредственно на трассе линии.

1.Виды повреждений кабельных линий

Нарушение электрической прочности изоляции происходит по различным причинам. Основными из них являются: механические или коррозийные повреждения защитных оболочек (свинцовой, алюминиевой, пластмассовой), что приводит к нарушению герметичности и попаданию влаги в изоляцию; заводские дефекты (трещины или сквозные отверстия в защитных оболочках); дефекты монтажа соединительных и концевых муфт кабелей (непропаянные шейки муфт, надломы изоляции, неполная заливка мастикой и т.п.); осушение изоляции вследствие местных перегревов кабеля; старение изоляции.

1.1 Однофазные повреждения

Однофазные повреждения - самый распространенный вид повреждений силовых кабельных линий напряжением 1 - 10 кВ. При этом виде повреждений одна из жил кабеля замыкается на его экранирующую оболочку. Однофазные повреждения можно разделить на три группы по значению переходного сопротивления в месте замыкания. К первой группе относятся повреждения с переходным сопротивлением, равным десяткам и сотням мегаом (заплывающий пробой). Ко второй группе относятся повреждения с переходным сопротивлением от единиц ом до сотен килоОм и к третьей группе - повреждения с сопротивлением, близким к нулю.

1.2. Междуфазные повреждения

Междуфазные повреждения составляют около 20 % всех видов повреждений кабельных линий. Их можно разделить на две группы. К первой относятся повреждения с переходным сопротивлением в месте дефекта, близким к нулю, и ко второй группе - с сопротивлением от единиц килоом до сотен мегаом. В первом случае часто все три жилы свариваются между собой и с экранирующей оболочкой. При большом токе короткого замыкания кабель может перегореть на две части.

При междуфазных повреждениях, относящихся ко второй группе, обычно между жилами и оболочкой кабеля имеется переходное сопротивление и замыкание между собой двух жил происходит через экранирующую оболочку. Замыкание двух жил между собой без замыкания на оболочку происходит редко.

1.3. Разрыв (растяжка) жил кабельных линий

Данный вид повреждения образуется из-за перемещения слоев почвы в местах расположения муфт, вследствие чего происходит вытягивание жил кабеля, а в муфтах, как правило, разрыв жил (растяжка). Разрыв жил кабельных линий может произойти и в целом месте из-за различных механических воздействий или заводского брака [2]

1.4 Повреждения изолирующей пластмассовой наружной оболочки кабельных линий

В пластмассовой наружной защитной оболочке силовых кабелей могут возникать повреждения, вызванные механическими воздействиями при прокладке кабеля или перемещении почвы. Влага, попадающая через эти повреждения на экранирующую оболочку кабеля, вызывает ее коррозию и выход кабеля из строя, что может произойти под рабочим напряжением. Поэтому выявление повреждений защитной пластмассовой оболочки является важной задачей. Следует учесть, что определить повреждения данного вида можно только в том случае, если все муфты на трассе кабеля изолированы от земли.

1.5 Предварительное определение вида повреждения кабельных линий

В настоящее время для определения места повреждения силовых кабельных линий используются передвижные измерительные лаборатории с набором стационарно размещенного оборудования и переносных приборов. Перечень оборудования и приборов, необходимых для определения места повреждения силовых кабелей, указан в разд.

После выполнения всех мер безопасности при работах на кабельных линиях, приступают к определению вида повреждения. С помощью омметра и мегаомметра на разземленном кабеле производят измерение сопротивления изоляции между жилами; каждой жилой и оболочкой кабеля. Данными приборами выявляются однофазные и междуфазные повреждения с сопротивлением в месте дефекта от нуля до сотен килоОм. При большом сопротивлении часто не удается определить вид повреждения указанными приборами, тогда используют высоковольтную испытательную установку. Поочередно, испытывая все три жилы кабельной линии выпрямленным напряжением постоянного тока относительно оболочки кабеля, выявляют вид дефекта кабеля.

Таким способом выявляются повреждения вида: «заплывающий пробой», однофазные и междуфазные, разрывы (растяжки) кабеля, повреждения в концевых воронках.

2.Методы определения расстояния до места повреждения кабельных линий (относительные методы)

Методы определения расстояния от места измерения (начала кабеля) до места повреждения называются относительными методами. Относительные методы не гарантируют высокую точность определения места повреждения, но указывают зону, в которой имеется повреждение, и дают возможность использовать в этой зоне абсолютные методы, т.е. методы с помощью которых непосредственно можно определить место повреждения.

2.1 Импульсный метод

С помощью импульсного метода можно измерить полную длину кабельной линии, определить расстояние до места повреждения, имеющего переходное сопротивление менее 200 Ом, а также расстояние до разрывов (растяжек) жил кабеля.

Принцип импульсного метода заключается в том, что в поврежденную кабельную линию посылаются импульсы напряжения (зондирующие импульсы), которые, распространяясь по линии, частично отражаются от неоднородностей волнового сопротивления и возвращаются к месту, откуда они были посланы. Схема подключения измерителя с использованием импульсного метода показана на рис. 1.

Неоднородности волнового сопротивления фиксируются на экране электронно-лучевой трубки.

Рис. 1. Схема подключения измерителя неоднородностей линии к поврежденному кабелю:

1 - измеритель неоднородностей линии P5-10, Р5-11; 2 - соединительный кабель; 3 - провод защитного заземления; 4 - поврежденный силовой кабель

Неоднородности выявляются: в муфтах, соединяющих кабели между собой, в однофазных и междуфазных повреждениях кабеля с переходным сопротивлением в месте повреждения менее 200 Ом, в растяжках жил кабеля, в конце кабельной линии.

Импульсные характеристики кабельной линии с различными видами повреждений показаны на рис 2.

Рис. 2. Импульсная характеристика кабельной линии при:

а - измерении расстояния до обрыва или полной длины кабеля;б - измерении расстояния до короткого замыкания в кабеле;1 - начало кабельной линии; 2 - отражение импульса от муфты;3 - отражение импульса от обрыва или полной длины кабельной линии

При определении расстояния до места обрыва (растяжки) или измерении полной длины кабеля отраженный сигнал от этих неоднородностей волнового сопротивления будет иметь полярность посланного зондирующего импульса, т.е. выброс будет вверх.

При коротком замыкании жилы кабельной линии отраженный сигнал от места короткого замыкания изменяет полярность посланного зондирующего импульса, т.е. выброс будет вниз. При значительных помехах (наводки от блуждающих токов) подключение измерителей осуществляется по схеме: поврежденная жила - здоровая жила.

В случае если невозможно снизить сопротивление в месте повреждения ниже 200 Ом, можно провести сравнение импульсных характеристик поврежденной и неповрежденных жил кабеля.

На тех участках импульсных характеристик, где имеются заметные различия, можно предполагать наличие повреждения. В искателях P5-10, P5-11 с помощью переключателя на электронно-лучевой трубке можно увидеть импульсную характеристику любой жилы кабеля. В искателях других модификаций (Р5-5, Р5-9) сравнение импульсных характеристик жил кабеля осуществляется переключением измерительного шланга непосредственно на жилах кабеля.

2.2 Метод колебательного разряда

При определении расстояния до однофазных мест повреждения с переходным сопротивлением в месте повреждения, равным десяткам и сотням мегаом («заплывающий пробой»), используется метод колебательного разряда.

Схема подключения приборов при определении расстояния до места «заплывающего пробоя» показана на рис. 3.

С помощью высоковольтной испытательной установки на поврежденной жиле кабеля поднимается напряжение до пробоя. Короткое замыкание в заряженной жиле кабеля приводит к появлению электромагнитных волн, которые распространяются от места пробоя в месте дефекта к началу и к концу кабельной линии. Эпюры напряжения колебательного процесса при пробое заряженной кабельной линии, снятые на зажимах кабеля, и эпюры напряжений после дифференцирования колебательного процесса входными цепями измерителя показаны на рис. 4.

Пробой на трассе кабельной линии происходит в момент времени t₀ и начинает распространяться к началу линии с известной скоростью V = 160 м/мкс. В момент времени t₁ волна достигает начала кабеля и запустит измеритель. Отраженная волна достигнет места пробоя в момент времени t₂ и, отразившись от него, вернется к началу кабельной линии в момент времени t₃ и произведет остановку измерителя. Измеряемое расстояние можно вычислить следующим образом [3]

На эпюре колебательного процесса при пробое кабельной линии видны выбросы в момент времени t_n1 и t_n2, вследствие отражения от неоднородностей волнового сопротивления, которые могут вызвать ложные срабатывания измерителя, что приведет к неправильному измерению расстояния до места пробоя. Для исключения ложных срабатываний в измерителях предусматривается плавное изменение уровня входного сигнала и введение импульсов задержки, которые исключают сигналы помех.

Рис. 3. Схема подключения приборов при измерении расстояния до места «заплывающего» пробоя в трехфазном кабеле:

1 - высоковольтная испытательная установка; 2 - зарядный резистор;3 - измеритель расстояния до места повреждения в кабеле ЦР0200;4 - соединительный кабель; 5 - провод защитного заземления измерителя ЦР0200;6 - цепь заземления высоковольтной выпрямительной установки;7 - провод высокого напряжения; 8 - присоединительное устройство;9 - поврежденный силовой кабель

Рис. 4. Эпюры напряжений колебательного процесса при пробоезаряженной кабельной линии, снятые на зажимах кабеля ,и эпюры напряжений после дифференцирования колебательного процесса входными цепями измерителя:

t₀ - время начала пробоя в поврежденной жиле кабеля;t₁ - время прихода электромагнитной волны к началу кабеля;t₂ - время прихода отраженной от неоднородности электромагнитной волны; t₂ - время прихода отраженной волны к месту пробоя; t₃ - время прихода отраженной от места пробоя электромагнитной волны к началу кабеля.

 настоящее время для измерения расстояния до места пробоя («заплывающий пробой») серийно выпускается измеритель расстояния до места повреждения кабеля ЦР0200 взамен выпускаемого ранее измерителя Щ4120.

2.3 Волновой метод

Волновой метод применяется в случае, если сопротивление в месте повреждения составляет от нуля ом до сотен килоОм. На рис. 2 показана схема подключения приборов при измерении расстояния до места повреждения с переходным сопротивлением от единиц до сотен килоОм при установке измерителя ЦР0200 и присоединительного устройства тока в передвижной измерительной лаборатории. Расстояние до места повреждения определяется следующим способом.

От высоковольтной выпрямительной установки через зарядный резистор заряжается конденсатор. При пробое или замыкании (если разрядник управляемый) разрядника в линию посылается высоковольтная электромагнитная волна от заряженного конденсатора, которая создает пробой в месте повреждения кабельной линии, что вызывает волновой колебательный процесс в цепи конденсатор-линия.

При достижении электромагнитной волной, посланной от конденсатора, места повреждения произойдет пробой в случае, если сопротивление в месте повреждения не равно нулю ом, после чего отраженный от повреждения фронт волны вернется к месту посылки-конденсатору, отразится от него и вернется к месту повреждения. В случае, если сопротивление в месте повреждения близко к нулю, пробоя не произойдет, и электромагнитная волна будет отражаться от короткого замыкания. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока за счет потерь амплитуда электромагнитной волны не затухнет[4]

На эпюрах (рис. 5.) показаны импульсы напряжения, полученные на выходе присоединительного устройства при пробое в месте повреждения.

Рис. 5. Эпюры тока в цепи конденсатора (С - рис. 2)и эпюры напряжения на выходе присоединительного устройства:

t₀ - момент времени посылки высоковольтной волны от заряженного конденсатора; ?Т - задержка по времени пробоя в месте повреждения;t₁, t₂, t₃, t₄ … - момент времени прихода импульсов тока к началу кабеля, отраженных от места повреждения

На эпюрах видно, что интервал времени t₀ - t₁ между посланным импульсом и его первым отражением не равен интервалу времени t₁ - t₂ между импульсами первого и второго отражения волны. Это происходит вследствие того, что пробой в месте повреждения кабеля происходит с задержкой по времени ?Т.

Время ?Т может меняться в зависимости от сопротивления в месте повреждения, от влажности, от искрового промежутка, от крутизны фронта падающей волны и т.д.

Следовательно, для того, чтобы измерить точно расстояние до места повреждения следует измерить временной интервал t₁ - t₂ или t₂ - t₃ или t₃ - t₄ и т.д. В случае, если сопротивление в месте повреждения близко к нулю и пробоя в месте дефекта не происходит, можно измерить любой временной интервал между отраженными импульсами (t₀ - t₁; t₁ - t₂ и т.д.).

В кабельных линиях могут иметься значительные неоднородности волнового сопротивления по длине линии, вызванные соединением кабелей различных типов и сечений, а также соединительными муфтами. Такие неоднородности вызывают дополнительные отражения электромагнитных волн, что приводит к ложным измерениям.

Ложные измерения вследствие таких помех могут быть исключены путем регулируемого уменьшения чувствительности прибора и путем введения регулируемых по времени импульсов задержки срабатывания схемы прибора как в цепи пуска прибора (в интервале времени t₀ - t₁), так и в цепи останова прибора (в интервале времени t₁ - t₂).

Для определения этих видов повреждений применяется измеритель расстояния до места повреждения кабеля ЦР0200, использующий волновой метод и обладающий вышеперечисленными возможностями.

2.4 Петлевой метод

При определении места повреждения защитной пластмассовой изоляции используется петлевой метод. Схема подключения приборов при использовании петлевого метода показана на рис. 6. Необходимым условием для определения расстояния до места повреждения пластмассовой защитной оболочки является снятие заземления с концевых воронок и полная уверенность в том, что все муфты, установленные по трассе кабеля, изолированы от земли. В противном случае применить петлевой метод невозможно. Схема работает следующим образом.

Переключатель устанавливается в положение 1. Ток от генератора протекает по цепи: экранирующая оболочка кабеля (длина l_X), сопротивление в месте повреждения и заземленный вывод генератора.

При этом с помощью вольтметра производят измерение напряжения на участке l_X (U₁) и показания его записывают. Далее переключатель устанавливают в положение 2. При этом ток от генератора будет протекать по цепи: неповрежденная жила кабеля, экранирующая оболочка кабеля (участок L - l_X), сопротивление в месте повреждения и заземленный вывод генератора. С помощью вольтметра производят измерение падения напряжения на участке L - l_Х (U₂).

Составляется уравнение [4]

откуда

Точность определения расстояния до места повреждения пластмассовой изоляции данным методом невелика и составляет около ±15 % измеряемой длины.

Рис. 6. Схема подключения приборов и установки закоротокпри использовании петлевого метода:

1 - генератор постоянного тока; 2 - измерительный вольтметр;3 - алюминиевая оболочка кабеля; 4 -пластмассовая оболочка кабеля;5 - место повреждения пластмассовой оболочки кабеля; 6 - переключатель

Список используемой литературы

1. ПРАВИЛА техники безопасности при эксплуатации электроустановок. -М.: Энергоатомиздат, 2016.

2. УКАЗАНИЕ о мерах безопасности при отыскании мест повреждения и испытаниях кабельных линий высокого напряжения 315.00.00.000 СКТБ ВКТ.

3. В.С. ДЕМЕНТЬЕВ, В.К. СПИРИДОНОВ, Г.М. ШАЛЫТ. Определение места повреждения силовых кабельных линий. - M. - Л.: Госэнергоиздат, 2018

4. Г.М. ШАЛЫТ. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М.: Энергоатомизда, 2017

Размещено на Allbest.ru