Проложенные под землёй кабельные линии (КЛ) могут выйти из строя. Причин повреждения множество: от нарушения режима работы сети до неправильно проведённых монтажных работ на относительно удалённом участке. Механические повреждения в изолирующих частях и токопроводящих жилах невозможно предугадать. Между тем, в случае возникновения неисправности необходимо найти и устранить повреждение как можно скорее: дефект в определённой точке токопровода может сорвать работу всей электрической сети, в результате чего различные предприятия и обслуживающие компании понесут значительные убытки. Современное трассопоисковое оборудование позволяет в скорейшие сроки и с максимальной точностью найти повреждённый участок кабельной линии и быстро исправить неполадку. Подробнее о трассоискателях и кабелеискателях мы рассказываем в нашей статье.
Анализ состояния кабеля проводится как при плановых измерениях, проводимых коммунальной службой, так и при непосредственно ремонтно-восстановительных работах. В первом случае производится проверка изоляции и шлейфа, определяется степень асимметрии. При ремонтных работах требуются грамотные специалисты и набор профессионального оборудования – они определят повреждение, установят точное расстояние до дефекта и локализуют его на месте.
Нередки случаи появления целого множества повреждений. В этом случае непросто установить, какое из них первично и какое причиняет системе наибольший ущерб. При возникновении череды неисправностей в кабеле придётся измерить не только его первичные параметры, но и вторичные. К ним относятся перекрёстные наводки, наведённые шумы и так далее. В последнее время для удобства работы всё чаще используются комплексные измерители. Инновационные анализаторы способны идентифицировать повреждение и измерить все параметры линии.
Виды повреждений и основные методы поиска
Причины появления дефектов весьма разнообразны, а риски не всегда предсказуемы. Подземный кабель может потерять свою эксплуатационную способность в результате механических воздействий или возникновения коррозии. Иногда причиной неполадок оказывается заводской брак или попросту старение изолирующего материала. Изоляция может осушиться в результате перегрева кабеля. Также к срывам в работе электрической сети приводит неправильный монтаж муфт.
На кабельных линиях встречаются следующие виды повреждений:
- Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ). Являются самым распространённым видом повреждений, составляют 70-90% от всех случаев неисправности. Здесь одна из фаз трёхфазной электрической системы замыкается на землю или на элемент, связанный с землёй. В большинстве случаев происходит дуговое замыкание, при котором напряжение между фазовыми элементами и землей превышают нормальное в 2-4 раза. В результате может возникнуть пробой изоляции в другой точке сети;
- Межфазное короткое замыкание. При нём происходит соединение двух разноимённых фаз. Теоретически, такое замыкание может случиться в совершенно любой точке сети. Причин межфазного КЗ очень много: от попадания грязи в провода до дуговых замыканий;
- Обрыв жил кабеля. Чаще всего происходит из-за перемещения слоёв почвы в местах установки муфт, вследствие чего в муфтах происходит растяжка. Обрыв может произойти в разных фазах, от одно до трёх сразу, с заземлением оборванных жил или без;
- Заплывающий пробой изоляции. Проявляется в виде короткого замыкания при высоком напряжении, исчезает при возвращении стандартных значений.
Определение локации проблемы происходит в два шага: сперва находится проблемная зона на всей протяжённости трасы, далее в установленном участке с помощью специального оборудования ведётся поиск конкретного места аварии. Ниже мы рассмотрим методы диагностирования проблемы подробнее.
Дистанционные (относительные) методы
Дистанционными методами определяются такие параметры, как длина кабельных линий, расстояние до места повреждения и неоднородности линии, тип повреждения и характеристики самого кабеля (ёмкость и сопротивление элементов). Основными дистанционными методами обнаружения повреждений являются импульсный, ёмкостный, волновой и петлевой.
При импульсном методе в кабельные линии посылаются зондирующие импульсы, отражающиеся от различных неоднородностей в волновом сопротивлении. Отражённые импульсы поступают в приёмник, преобразующий данных в числовые значения, после чего они передаются на индикатор. Время прохождения импульса до проблемного места и обратно прямо пропорционально расстоянию до повреждения. С помощью импульсного поиска также определяется расстояние до муфт и повреждения различных фаз. Вид отражённого сигнала зависит от типа дефекта, например, при коротком замыкании он теряет полярность.
Ёмкостный метод основан на определении ёмкости оборванной кабельной жилы и применяется в случаях, когда необходимо установить расстояние от конца линии до места обрыва. Так как ёмкость кабеля пропорциональна его длине, для измерений используется мост постоянного или переменного тока. Для поиска незаземлённого повреждённого участка ёмкость кабеля определяется с обоих концов КЛ.
Волновой метод обнаружения неисправностей используется тогда, когда сопротивление в дефектной зоне не превышает 100 килоом. Он осуществляется путём пробоя зарядника высоковольтной выпрямительной установки: в линию от заряженного конденсатора посылается электромагнитная волна высокого напряжения, создающая пробой в повреждённой точке. Это вызывает волновой колебательный процесс непосредственно в цепи конденсатор-линия. Пробой происходит в случае, если повреждение в дефектном участке превышает 0 ом. Волна будет отражаться от повреждения и перемещаться обратно к конденсатору вплоть до затухания. Если сопротивление окажется близким к нулю, то волна встретится с коротким замыканием.
Петлевой метод применяется на линиях, состоящих из нескольких кабелей, в условиях замыкания в одной или двух фазах. Такой способ получил распространение для определения дефектов в пластмассовой изоляции. При использовании данного метода создаётся мост постоянного тока между исправной и повреждённой жилами. Недостатком этого способа является малая точность и относительно большие временные затраты на измерительные мероприятия.
Топографические (абсолютные) методы
Топографические методы обнаружения позволяют точно определить место неисправности, когда найдена дефектная зона. Основными топографическими методами обнаружения повреждение выступают акустический, индукционный и потенциальный.
Акустический метод – это один из самых популярных способов, применяющийся для обнаружения любых повреждений непосредственно на линии. Он требует использования импульсного генератора или звуковых приёмников колебаний. В зоне неисправности подаётся искровой заряд и специальные приборы принимают звук его колебаний. У этого метода есть некоторые ограничения и недостатки: во-первых, слышимость зависит от плотности грунта и глубины расположения КЛ. Во-вторых, прибегание к нему возможно лишь на закрытых линиях – на открытых или туннельных трассах звук будет распространяться совершенно иначе.
Индукционный метод применяется для определения мест повреждения на самом кабеле, а также для обнаружения изоляционных пробоев. Он может использоваться как для жил, залегающих на землю, так и для жил, залегающих на ближайший кабель. Способ подходит для установления глубины залегания кабеля и месторасположения муфт. Метод основан на контроле магнитного поля кабеля, которое создаётся протекающим током от генератора: оценивая его уровень, оператор определяет глубину КЛ, а по изменениям и уровню он находит конкретное повреждённое место. При этом, на точность определения могут влиять различные помехи. Также следует помнить, что чем глубже залегает кабель, тем менее точными окажутся результаты.
Потенциальный метод, таже называемый методом пошагового напряжения, позволяет обнаружить повреждения в покрытии кабеля, контактирующего с грунтом. В грунтовом массиве с помощью электромагнитного поля создаются распределённые электрические токи, в результате чего появляется разность потенциалов. Иногда токи возникают самостоятельно в виде утечек в изоляции. Для измерений используется переменный и постоянный ток с повышенным звуковым диапазоном. Место дефекта устанавливается по характеру изменения напряжения вдоль коммуникации.
Заключение
В любой момент в кабельной трассе могут возникнуть повреждения, способные сорвать всю работу электрической сети. Необходимо вовремя локализовать проблему, чтобы оперативно приступить к её устранению. Периодически коммунальные службы, обеспечивающие стабильное поступление электроэнергии, проводят проверки, определяя проблемные места и устраняя неполадки. Существует множество различных методов поиска дефектной зоны и места повреждения на самом кабеле или в креплениях. Выбор методики зависит от характера повреждения и характеристиках КЛ. Разнообразие способов обнаружения позволяет максимально точно определить неисправность и в кратчайшие сроки провести ремонтные работы.
