Что такое пробой кабеля

Определение места повреждения кабеля

Как правило, соединения потребителей с источниками электроэнергии (трансформаторными и распределительными подстанциями) осуществляется при помощи кабельных линий (КЛ). Это связано с тем, что у данного способа есть масса преимуществ перед воздушными линиями (ВЛ). Но, если случилась авария на КЛ, то поиск места повреждения кабеля без специальных приборов, практически невозможен. Сегодня мы рассмотрим несколько способов, позволяющих локализовать аварийный участок кабельной трассы, проложенной в земле.

Причины и виды повреждений кабельных линий

Существует много факторов, негативно влияющих на целостность силовых кабелей, к наиболее распространенным из них можно отнести следующие:

Заметим, что при открытой прокладке кабельных трасс некоторые перечисленные выше причины повреждений встречаются крайне редко. В частности, снижается вероятность влияния подвижки грунта и механические воздействия вследствие земляных работ. Помимо этого зоны повреждения открытых КЛ, в большинстве случаев, можно обнаружить при визуальном осмотре, без задействования спецметодов.

Разобравшись с причинами, перейдем к видам повреждений, поскольку от этого напрямую зависит, каким методом будет локализирован аварийный участок КЛ.

Чаще всего ремонтным бригадам приходится сталкиваться со следующими видами неисправностей:

Кратко о ремонте кабельной линии

Ремонтные работы на кабельных линиях принято классифицировать на плановые и аварийные. Что касается объема таких работ, то у первых он, как правило, капитальный, у вторых – текущий.

При капитальных работах производится плановая замена КЛ, прокладка новых трасс и т.д. При необходимости также выполняется ремонт и/или модернизация сопутствующего оборудования. К последним относятся вентиляционные системы и освещение кабельных туннелей, а также насосы для откачки грунтовых вод. Учитывая специфику плановых работ, при их проведении не требуется локализация дефектных участков.

Совсем иначе обстоит дело при аварийном ремонте. Чтобы не раскапывать всю трассу, следует точно определить место обрыва провода, пробоя изоляции и т.д. Для этой цели применяются различные способы, для которых задействуется спецоборудование. Подробно об этом будет рассказано ниже.

Методики определения повреждения кабеля в земле

Как правило, дефектоскопия кабеля осуществляется в два этапа:

Соответственно на первом этапе применяются относительные способы, а на втором широко используются технологии с повышенной точностью поиска повреждений. Перечислим основные методики дефектоскопии и особенности их применения.

Индукционный метод

Эта технология позволяет определить локацию, где произошел пробой изоляционного слоя токопроводящих элементов кабеля. Для этого при помощи специального генератора в КЛ подается переменный ток с силой до 20,0 ампер и частотой от 800,0 до 1200,0 герц. В результате, вокруг КЛ формируется электромагнитное поле определенной интенсивности. Если поместить в него антенную рамку подключенную к наушникам через усилитель, то можно услышать звук определенной частоты над неповрежденными токопроводящими элементами.

По характеру звукового сигнала можно определить не локацию дефекта, позиции муфт для соединения, топографию трассы (трассировку), включая наличие защитных труб. Ниже представлен рисунок, где показан уровень изменения сигнала над различными участками КЛ.

Поиск повреждений кабеля индукционным методом

Обозначения:

Импульсный метод

Как уже упоминалось выше, данный способ относится к относительным, то есть, позволяющим установить дефектную зону повреждения (как правило, межфазное КЗ). Принцип работы заключается в подаче специальным прибором эталонного высоковольтного импульса в КЛ и последующим определением удаленности аварийного участка по отраженному сигналу импульсных токов.

Экран прибора ИКЛ с отображением отраженного импульса в случае замыкания (а) и обрыва (b) кабеля

В приведенном на рисунке примере расстояние до дефектного участка определяется следующим образом:

t_x – интервал времени между посланным и отраженным электрическим сигналом, измеряется в микросекундах. Как видно из рисунка, он равен 3,5 мкс. Учитывая, что скорость распространения импульса (v) примерно равна 160,0 м/мкс, то для решения необходимо применить следующую формулу: l_x = ( t_x*v ) / 2, где l_x – расстояние от генератора импульсов до поврежденного участка кабеля. В результате мы получим ( 3.5 * 160 ) / 2, то есть, 280,0 метров.

Обратим внимание, что в некоторых приборах по форме отраженного сигнала можно судить о характере дефекта.

Акустический метод

Технология основана на формировании в дефектном участке искровых разрядов, сопровождающимися звуковыми импульсами. Зафиксировать их можно используя обычный стетоскоп, прикладывая акустическую головку к земле, либо применяя специальный акустический приемник. Над дефектным участком разряды звуковых частот будут максимально громкими.

Различные схемы, применяемые при акустическом методе поиска повреждений кабеля

Обозначения:

Видео по теме:

Емкостной метод

Технология данного метода позволяет проводить поиск повреждения, в частности обрыва токоведущих элементов кабеля, путем измерения емкости жил. Как известно данный параметр напрямую зависит от длины кабеля. С упрощенной схемой высоковольтных колебаний для такого устройства можно ознакомиться ниже.

Мост переменного тока, используемый в емкостном методе обнаружения повреждения кабеля

Обозначения:

Подобным способом производим определение емкости на другом конце КЛ, то есть, подключаем к нему генератор и повторяем измерения. В результате, вычисляем расстояние до поврежденной зоны: L = L_k * С₁ / ( C₁ + C₂ ), где С₁ и С₂ – емкости поврежденных токоведущих элементов кабеля, измеренные в начале и конце КЛ.

Метод колебательного разряда

Данный способ позволяет более эффективно определить расстояние до дефекта кабеля, известного, как заплывающий пробой. Для этой цели в поврежденную линию подаются импульсные колебательные разряды, после чего на экран спецприбора (например, ЭМКС58) выводятся данные о расстоянии до дефектного места.

Экран прибора РЕЙС-305 с указанием расстояния до поврежденного участка кабеля

Принципа работы данного метода во многом напоминает импульсный способ дефектоскопии.

Метод петли

Данный способ хорошо работает в тех случаях, когда в месте нарушения изоляции нет обрыва токоведущих элементов кабеля, а переходное сопротивление в месте дефекта не более 5,0 кОм. При несоответствии последнего условия может быть выполнен прожиг кабеля (прожигание изоляции для уменьшения переходного сопротивления). Упрощенный пример электрической схемы для метода петли показан ниже.

Устройство для поиска повреждения кабеля методом петли

Обозначения:

Метод накладной рамки

Данный вариант поиска повреждения в КЛ можно рассматривать в качестве одной из разновидностей индукционного способа, когда необходимо найти пробой между токоведущим элементом кабеля и его металлической оболочкой (броней). Данная технология рассчитана на поиск дефектных мест при открытой прокладке кабельных трасс, но ее можно успешно использовать и КЛ уложенных в грунт. В последнем случае требуется выкопать шурфы в зоне локализации дефекта.

Локализация повреждения кабеля методом накладной рамки

Обозначения:

Поиск обрыва кабеля в бетонной стене и под гипсокартоном с помощью трассоискателя

Источник

Причины повреждений и пробоев кабельных линий

Как показывает опыт эксплуатации, достаточно много недостатков кабелей не определяются при профилактических испытаниях повышенным напряжением постоянного тока.

К этим недостаткам, которые значительно снижают надежность кабелей, относятся: осушение изоляции из-за перемещения или стекания пропиточного состава, электрическое старение изоляции, высыхание изоляции кабелей, работающих в тяжелых тепловых режимах, обычно связанное с разложением пропиточного состава (кристаллизация) и т.д.

Не только старение, но и крупные дефекты не всегда выявляются при профилактических испытаниях. Не определяются повреждение в оболочках кабелей, если изоляция не отсырела. Повреждение и местные дефекты в изоляции могут быть обнаружены при испытании лишь в том случае, если оставшийся неповрежденный участок изоляции не превышает 15-20% ее толщины.

В момент аварии кабель часто получает вторичные повреждения (обжигается дугой, деформируется внутренним давлением, поглощает влагу через поврежденное место и т.д.).

Оболочка кабеля является одним из более важных конструктивных элементов силового кабеля. Изоляция кабеля может оставить высокие диэлектрические свойства только в том случае, если отсутствует возможность проникновения у нее воздуха или влаги.

Свинцова или алюминиевая оболочки являются герметизирующим покровом кабеля.
Длительная допустимая механическая нагрузка для свинца 0,1 кг/мм2, для алюминия 0,8 кг/мм2. В отличие от свинца алюминий является вибростойким материалом, но намного уступает ему в стойкости к действию грунтовой коррозии.

Кроме заводских дефектов, которые приводят к повреждениям кабелей имеются:

1) механические повреждения, которые были нанесены при прокладке или последующих раскопках и других строительных работах, выполняемых в зоне кабельных трасс;
2) спиралеподобные вспучины (иногда трещины) как результат длительного действия циклов нагрева и охлаждения или значительных перегрузок кабеля более допустимых норм.
3) межкристаллические разрушения свинцовой оболочки под действием сотрясений и вибраций.
4) грунтовая, химическая коррозия под воздействием разнообразных химических реагентов, которые содержатся в почве.
5) разрушение оболочек кабелей блуждающими токами электрифицированного транспорта;

Местные механические повреждения оболочек легко устанавливаются по внешнему виду, так как они сопровождаются повреждением джутовой оплетки и стальной брони. В большинстве случаев оказывается поврежденной и изоляция кабеля.

Механические повреждения носят локальный характер и после устранения поврежденного участка и монтажа вставки кабельная линия может продолжать быть в работе.

Межкристаллическое разрушение свинцовой оболочки – это рекристаллизация свинца, рост кристаллов и потеря связи между кристаллами. По внешнему виду в начальной стадии на оболочке появляется сетка мелких трещин. В последующем трещины все более увеличиваются и растрескивание оболочки сопровождается выпадением из нее групп кристаллов или даже отдельных кусков оболочки.

Масштаб межкристаллических разрушений (длина поврежденного участка кабеля) зависит от характера влияния, вызывающего сотрясения и вибрацию кабеля.

Чаще всего это вертикальный участок кабеля при переходе кабельной линии в воздушную, где сотрясения образуются проводами воздушной линии. Это могут быть участки кабелей на подходах к вращающимся машинам, создающие значительные вибрации, переходы кабельных линий под железнодорожными путями или шоссе, места прокладки кабелей по мостам, где вибрация и сотрясения создает двигающийся транспорт.

Наличие в продуктах коррозии перекиси (двуокиси) свинца указывает на ее электрическое происхождение от блуждающих токов. Характерным является цвет продуктов коррозии. Двуокись свинца, образуемая при протекании блуждающих токов имеет коричневый цвет (бурый осадок).

Продукты химической коррозии чаще всего имеют белый цвет, иногда с бледно-желтым или бледно-розовым оттенком.

При многократных изгибах кабеля, связанных из разматыванием, прокладкой, протяжкой в трубах и т.д., в местах возникших гофр алюминиевая оболочка дает продольную трещину или подрезается стальной бронелентой.
При установке муфт необходимо обращать внимание на состояние высыхания изоляции, разложения пропиточного материала и выпадения канифоли. У кабелей на напряжение 10 кВ и выше необходимо обращать внимание на электрическое старение изоляции и наличие у нее путей ионизации и частичных разрядов (ветвистые побеги, присутствие воскообразных веществ).

Это обусловлено тем, что при температурах выше 135-140° в бумажнопропитанной изоляции быстро развиваются процессы необратимого старения бумажной основы изоляции (разрушение волокна целлюлозы, из которых состоит бумага).

Настолько же опасные и длительные аварийные перегрузки кабелей, когда нагрел жил и изоляции существенно превышает длительнодопустимые по нормам.
При вскрытии таких кабелей (после аварийного или профилактического пробоя) особенное внимание следует обращать на состояние фазной изоляции и бумажных лент, непосредственно примыкающих к жиле.

Опасные местные перегревы кабелей возможны в местах, где кабели проложены в земле с нарушением основных норм прокладки: с примыканием одного к другому или при выполнении в земле «запасов» в виде колец (запрещено правилами). В этих случаях, как установлено, кабели могут нагреваться к температурам, превышающих 100°.

В кабелях на напряжение 20-35кВ расчетные электрические градиенты приблизительно в два раза выше, чем в кабелях на 6 кВ. Потому уже при незначительном осушении, особенно на вертикальных участках, в них начинается ионизация воздушных включений и начинаются частичные разряды.

Необходимость замены вертикальных участков кабелей должна подтверждаться результатами рассечения, разборки и оглядел образцов кабелей.

Опасная степень электрического старения подтверждается наличием черных ветвистых побегов на бумажных лентах.

При обзорах токопроводящих жил кабеля необходимо обращать внимание на следующих наиболее часто встречающиеся дефекты:

— неправильную форму круглой или секторной жилы (например, один угол сектора острее, чем другой);
— выпирание или западание отдельных проволакиваний, пилообразный профиль жилы;
— наличие заусенцев на жилах.

Эти дефекты приводят к искривлению электрического поля, образованию местных повышенных напряженностей, что особенно опасно для кабелей на напряжение 10 кВ и выше. Жилы с отдельно выпирающими проволакиваниями или из заусенцами опасны в том отношении, что во время изгибов кабеля или при тепловых деформациях может быть смята, продавлена или разрезана примыкающая к жиле бумажная изоляция.

Наличие таких дефектов, значительно снижающих надежность кабеля, недопустимо.

Возможны и более грубые дефекты в жилах. Например, пересечение отдельных проволакиваний. В этом случае жила принимает неправильную форму, а в слое изоляции образуются глубокие складки. Кабели с такими дефектами не пригодны для прокладки.

При рассечении кабелей после аварийных пробоев следует учитывать ряд других изменений, связанных с горением дуги и образованием в кабеле значительных внутренних давлений.

Большим давлением может существенно деформироваться свинцовая оболочка кабеля, могут быть смещены и даже выброшены (вместе с газами) заполнители, смещенные бронеленты.
При профилактических испытаниях и пробоях, из-за малой мощности испытательных установок, такие деформации не возникают (прожигающая и ударная установки не учитываются).

Источник

Определение мест повреждения кабеля

Мы проводим поиск кабельных линий, трассировку, поиск мест повреждения. В работе используем приборы :

Методы поиска : акустический, индукционный, с применением прожига и дожига изоляции.

Также наша электролаборатория производит испытание высоковольтного кабеля

Стоимость работ

Повреждение кабельных линий: способы и методы обнаружения

Большинство крупных электрических соединений между потребителями энергии и источниками осуществляется при помощи кабельных линий. Чаще всего это система параллельных друг другу кабелей, муфт и крепежей. Повреждение даже в самой малой степени чревато как минимум экономическими потерями.

Наиболее частые повреждения

Кабельные линии возможно протянуть подземным или надземным способом. При этом характер их повреждений будет схожим. Чаще всего происходит следующее:

Любое повреждение требует скорейшего устранения. Так как происходит нарушение схем подачи энергии, ставится под сомнение надежность всего электроснабжения конечных пользователей. Это оказывает влияние и на технико-экономические показатели всей сети в целом.

На фото видно, что мы имеем дело с низкоОмным пробоем, такое место повреждения найти проще всего.

Причинами повреждений могут быть:

Поиск повреждения кабеля

Большая часть кабельных линий прокладывается под землей. Выгода такого способа в следующем:

При всех наглядных плюсах у такого способа размещения трассы есть и свой минус. Самый большой из них – сложное отыскание мест повреждений кабельных линий, поскольку открытая прокладка позволяет проводить регулярный визуальный осмотр и своевременно осуществлять ремонт. Для подземной же это довольно затруднено.

Отыскание повреждений кабельных линий начинается с определения предварительной зоны, где произошло нарушение. Только после этого уточняется конкретное место, а затем и тип повреждения. В зависимости от того, с какой по характеру поломкой пришлось столкнуться специалистам, они подбирают оптимальную методику.

Методы выявления повреждений

После того, как определено место повреждения кабеля или трассы, этот участок отсоединяют от запитки и от подключенного оборудования. При этом все методики можно разделить на относительные и абсолютные. Первые не очень точны. Фактически они всего лишь более точно определяют зону, где случилось повреждение. Вторая группа методов способна указать точное место аварии.

На этом фото можно увидеть показания рефлектометра рейс-405, примерное расстояние до места обрыва.

У каждого из них имеются свои особенности. В конкретном случае может использоваться свое сочетание методов. Для быстрого устранения любых форм аварий лучше всего обратиться к профессионалам. Ведь для подобных работ требуются специалисты не только с соответствующим образованием, квалификацией и допусками, но еще и опытом. Немаловажно в этом случае и техническое оснащение.

Подготовка к поиску

Как это ни странно, но поиск начинается с проведения испытаний. Для этого проверяют:

Все эти характеристики проверяются в отношении обоих концов участка трассы, вышедшей из строя или демонстрирующей признаки неполадок.

При этом нужно создать условия, когда сопротивление между жилами и оболочкой будет минимальным. Замеры производятся мультиметром. Условия создаются при прожигании изоляционного слоя специальной аппаратурой – кенотронами, трансформаторами или высокочастотными генераторами.

В результате работы оборудования в кабель подается высокое напряжение, создающее пробой в изоляционном слое поврежденного участка. Через такой пробой происходит утечка тока через расплавленную изоляцию. Фактически состояние изоляции сознательно ухудшается для того, чтобы его можно было обнаружить одним из далее рассматриваемых методов.

Относительные методы поиска

К таким методам относят те, которые могут иметь некоторую погрешность.

Этот способ подходит для выявления повреждений любых типов, за исключением заплывающего пробоя. В процессе осуществления поиска измеряется временной период между стартом импульса тока и моментом фиксации его возврата от места повреждения.

Возможно это благодаря тому, что скорость таких импульсов в кабельных трассах неизменна. Это 160 м/мкс. Все замеры осуществляются линейкой приборов ИКЛ. Получаемые с их помощью значения позволяют установить не только место, но и характеристики повреждения. Например, отрицательные – показатель короткого замыкания, а положительные – обрыва жил.

Этим способом пользуются на линиях, состоящих из нескольких кабелей. При этом один или два могут быть повреждены, а третий – обязательно исправен. В случае использования этого метода создается мост постоянного тока между имеющейся исправной жилой и поврежденной.

При помощи замеров и соответствующих расчетов можно легко выяснить приблизительное расстояние до точки разрыва или пробоя. Недостатком такого способа являются довольно обширные временные затраты на проведение измерений и вычислений.

Способ позволяет определить расстояние до зоны с повреждением от конца участка трассы. Точно так же, как и в случае с предыдущим методом, создается мост электротока постоянного или переменного характера. Далее производятся замеры, выявляющие емкость оборванной жилы, высчитывается расстояние до зоны обрыва.

Все вышеуказанные методы позволяют выявить участок, но не с конкретную точку. Для уточнения следует использовать далее один из абсолютных способов.

Абсолютные методики поиска

Это наиболее точные способы выявления зон повреждения. Их использование становится доступным после того, как определен участок трассы, имеющий подозрительные показания.

При выполнении поиска может использоваться специальный генератор импульсов, а также приемники колебаний звукового характера. Применяется эта методика в случае повреждений практически любых видов и непосредственно на самой линии.

В зоне нарушения изоляции создается искровый разряд, звук от колебаний которого фиксируется приборами. При этом слышимость определяется глубиной залегания кабельной трассы и плотности поверхностного грунта. Идеальным считается расстояние с поверхности до кабеля от 1 до 5 метров.

Невозможно точно определить точку повреждения при использовании методики на открытых линиях, либо линиях, проложенных в каналах и туннелях. В этом случае свойства распространения звука кардинально меняются, что не дает возможности точно рассчитать место повреждения.

Метод особо действенен в следующих случаях:

Специальным прибором, имеющим чувствительную рамку, регистрируются изменения в электромагнитном поле зоны, где проложена кабельная линия, по которой пропускается ток звуковой частоты. Следует знать, что точность определения зависит от присутствия помех и глубины расположения линии.

Такой способ чаще всего применим на открытой линии. Для подземной нужно будет отрыть несколько шурфов. Сам метод аналогичен индукционному. Но в данном случае измерения производятся рамкой с поворотом вокруг оси кабеля.

Только профессионалы смогут с точностью подобрать необходимое сочетание методов для быстрого выполнения работ. Это обусловлено тем, что используются более совершенные знания, а также обширный опыт работ и современное оборудование. Совокупность всех представленных фактором не только повышает скорость осуществления процедур, но и точность установления зон.

А вот и результат нашей работы, найденный обрыв. Как выяснилось кабель перебили экскаватором, при организации новой стройплощадки.

Требования к персоналу

При проведении настолько сложных работ нельзя пользоваться подручными методиками. Недопустимо осуществление поиска людьми, имеющими лишь приблизительное понимание опасности в случае возникновения аварий на кабельных трассах.

Специалисты, занимающиеся проведением испытаний, должны иметь группу по энергобезопасности не ниже третьей, а руководители – не ниже четвертой. Даже охрана должна иметь не ниже второй группы по ЭБ.

Все работники должны обладать соответствующим образованием. Им необходимо получить допуски и пройти обучение по технике безопасности и охране труда. Но даже при наличии всех «корочек» только большой опыт работы сможет дать необходимые полноценные навыки, которые доведут соблюдение всех мер безопасности до автоматизма.

Фотографии с последних объектов :

Источник