Как найти повреждение изоляции 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:

• Подвижка грунта, может быть вызвана аварией водопроводных, канализационных или тепловых сетей, а также сезонными явлениями, например, весенним оттаиванием.
• Превышение допустимых норм эксплуатации КЛ, что может привести к термической перегрузки линии, вызванной увеличением токовой нагрузки.
• Образование в КЛ высокого уровня электрического тока от транзитного КЗ.
• Механическое повреждение при земляных работах без учета прохождения подземных коммуникаций и глубины трассы.
• Ошибки при прокладке КЛ. В качестве примера можно привести нарушения технологии соединения жил кабельными муфтами.
• Заводской брак.

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:

• Дефект, вызванный полным или частичным обрывом КЛ. Чаще всего причиной аварии является проведение земляных работ без определения прохождения кабельных трасс. Несколько реже причиной данного повреждения может стать КЗ в соединительных муфтах.
• В силовых кабелях (более 1кВ), часто встречается пробой одной из жил на землю (однофазное замыкание). Ток утечки, как правило, это вызвано снижением качества изоляции в процессе эксплуатации КЛ.
• Межфазные повреждения, а также виды металлических замыканий, могут возникнуть в любых линиях, причина повреждений такая же, как и в предыдущем пункте.
• Плановое испытание кабеля, при котором задействуется высокий уровень напряжения, показывают низкую надежность изоляции, и приводит к возникновению пробоя. При определенных обстоятельствах такая линия может продолжать эксплуатироваться, но из-за низкого уровня ее надежности, авария может проявиться в любое время.

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:

1. Устанавливаются границы зоны, в пределах которой находится аварийный участок.
2. Производится поиск точного места повреждения в определенной зоне.

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:

1. Задающий генератор.
2. Расположение соединительных элементов.
3. Защита кабеля.
4. Дефектное место.

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:

1. Поиск устойчивого короткого замыкания между токоведущей жилой и оболочкой кабеля.
2. Схема для поиска заплывающих пробоев.
3. Применение работоспособных токопроводящих элементов (задействована емкость жил).
4. Схема для поиска обрыва.

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:

• R₁, R₂, R₃ – регулируемые резисторы.
• C_э – эталонный высоковольтный конденсатор.
• L – расстояние до места обрыва.
• L_к – общая длина КЛ.
• 1 – токоведущие элементы кабеля.
• 2 – защитная оболочка.
• 3 – место обрыва.

Подбирая сопротивление переменных резисторов, добиваются минимального отклонения стрелки прибора Г, что указывает на равновесие между плечами моста, что говорит о следующем соотношении R₁ / R₂ = С_x / С_э , это позволяет установить емкость поврежденной жилы С_x = С_э* (R₁ / R₂) .

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:

• Г – гальванометр.
• R1 и R2 – переменные резисторы, измерение сопротивления которых осуществляется после уравновешивания моста.
• L_k – длина КЛ.
• L – расстояние до дефектного участка.
• 1 – токопроводящие элементы кабеля.
• 2 – перемычка между целой и дефектной жилой.

После уравновешивания моста, расстояние до обрыва вычисляется по формуле: .

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:

1. Накладные рамки.
2. Место пробоя изоляции.

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

Источник

Как найти повреждение изоляции кабеля

Термин «изоляция» в среде электриков и связистов часто применяется в значении «сопротивление изоляции». То есть элемент конструкции кабеля и сопротивление изоляции линии обозначаются одним и тем же словом, и понимаются по смыслу. Говорят: «померь изоляцию», «проверь изоляцию», но и «протри изоляцию»

В измерении сопротивления изоляции есть ещё одна тонкость. Электрическая изоляция проверяется не столько измерением сколько испытанием. Например, маленьким цифровым тестером можно померить сопротивление в 100 и даже 1000 Мегаом, но такое измерение не является правильным. Измерение должно проводится с подачей на испытуемый участок повышенного напряжения. Для связи это обычно 120 или 400 Вольт, для электриков 500, 1000, 2500 В. Эти напряжения, как правило образуются преобразователями специальных измерительных приборов — мегомметров. Функция мегомметра в связных приборах есть в составе комплексных кабельных измерителей, например, таких как ПКП или ИРК-ПРО

Изоляция — самый болезненный для связных линий параметр. Ибо даже небольшая с точки зрения обывателя царапина может отключить телефоны в небольшом микрорайоне. Легко мерится, но далеко не всегда легко находится. Нормы на этот параметр есть на странице → Справочные данные о кабелях связи ТПП и КСПП. Нормы на смонтированные линии связи

Повреждения изоляции кабельных линий.

В зависимости от того изоляция между какими жилами или элементами кабеля повреждена телефонисты различают три типа повреждений электрической изоляции: короткое замыкание, сообщение и земля.

Короткое это нарушение изоляции между двумя жилами одной пары. Короткое замыкание у телефонистов несколько отличается от аналогичного понятия в радиотехнике, так уменьшение изоляции между жилами в сотни мегом у связистов уже короткое. А короткое в 1 – 2 мегома уже делает абонентскую линию нерабочей.

Сообщение – нарушение изоляции между двумя жилами разных пар. В эксплуатации определяют тип повреждения ещё на кроссе, и сообщение определяют по наличию постороннего напряжения на паре. Один из нюансов заключается в том, что если на кроссе отключить пару, сообщающуюся с искомой, то станционный прибор или компьютер покажет что в линии всё нормально. Как правило, чистое сообщение в кабеле возникает при попадании воды в муфту или в кабель. Для абонентов это повреждение вызывает эффект «круглого стола» или «конференции». Слышны переговоры каких-то посторонних людей, которые, в свою очередь слышат вас и можно при этом лихо обложить кого-нибудь матом или самому услышать что-нибудь этакое. Следует различать сообщение с таким понятием, как прослушивание, или правильнее, пониженное переходное затухание, но об этом в разделе измерения переменным током.

Земля – нарушение изоляции по отношению к заземлению. Иногда на кроссе определяя повреждение, как землю, путают его с сообщением. Происходит это из-за того, что станционный прибор не видит постороннего напряжения на линии, а повреждённая жила сообщается с «+» другой пары. Для приборов типа ИРК-ПРО особой разницы нет, а вот более старым может мешать постороннее напряжение присутствующее на такой паре.

Повреждения изоляции линий связи

Как это всё ищут. Чем ниже изоляция, тем проще найти повреждение. А если в том же кабеле присутствуют целая жила с хорошей изоляцией, то всё довольно просто. Коротим на противоположном конце линии повреждённую жилу с чистой, со своей стороны включаем три провода прибора (ИРК-ПРО, ПКП, ПКМ или другой с мостовой схемой): два провода «А» и «В» идут на «чистую» и повреждённую жилу соответственно, «С» заземляется.

Мостовая схема сравнения плеч

На картинке урезанный вариант мостовой схемы измерения Муррея. Прибор сравнивает сопротивление между проводами «А» и «В» (жёлтая и красная стрелки). По полученному результату и судят о расстоянии до повреждения. В современных приборах это всё упрощено до безобразия. Вносим в прибор, длину или тип кабеля – получаем ответ в метрах или процентах от общей длины, если длину и тип кабеля не ввели.

При казалось бы простом принципе тестером эту операцию проделать невозможно. Причина в том, что R_повр. постоянно «плавает» и фокус именно в одновременном сравнении сопротивлений.

• Всё это хорошо работает при повреждении изоляции до 10 мегом. Если сопротивление больше, погрешность измерений резко возрастает. Так же сильно растёт погрешность, если чистую жилу найти не удаётся и приходится мерить с тем, что есть.

• Если все жилы «землят» одинаково применение мостовых методов бессмысленно. Причём ИРК-ПРО, например, всё равно выдаёт какой-то результат, не верьте — обманывает.

• Если сопротивление изоляции этих жил отличается более чем в 3 раза, имеет смысл померить с использованием коэффициента К, но в этом случае рекомендуют провести измерения несколько раз и с обеих сторон линии. Как правило, разброс показаний очень большой и судить о месте повреждения можно лишь ориентировочно.

• Если «земля» на всех жилах менее 10 кОм имеет смысл использовать рефлектометр.

Особенности включения прибора при разных типах повреждения изоляции кабеля.

Сообщение в кабеле с включенным питанием остальных пар ищется так же, как и земля. Современным приборам всё равно куда пойдёт ток утечки, пройдя через R_повр., они мерят соотношение плеч. Если же кабельная линия полностью отключена, то такой номер не пройдёт. Придётся искать, какая жила, с какой сообщается. Далее на найденную жилу подключают к проводу «С» прибора или заземляют.

Сообщение

Короткое мерится похожим образом. Только шнур «С» подключается к жиле этой же пары, провод «А» включается уже в жилу другой пары и коротятся на другом конце уже другие жилы.

Короткое

Обладатели ПКП могут посетить страничку методикой работы ПКП-5 или конкретно методы Муррея, и Купфмюллера.

Изоляция экрана

Норма 5 Мом/км прописана в документах очень давно, как обязательная изоляция защитной оболочки кабеля. Относится также к броне оптоволоконного кабеля. Норма в некоторых документах имеет оговорку, при невозможности найти повреждение допускается изоляция 1 Мом/км. Не влияет на другие параметры, но, тем не менее является доказательством герметичности оболочки. В реальности в новом кабеле изоляция экрана от 40 до 30000 Мом. И раньше и сейчас измерение этого параметра часто игнорировалось при приёмо-сдаточных измерениях, а зря.

Несколько лет назад кабель выпускался без наполнителя, без буквы «З» в маркировке. Негерметичность оболочки проявлялась очень быстро либо падением изоляции жил, либо сильным расходом воздуха при установке магистрали под избыточное давление (установки КСУ и аналогичные). То есть все «дырки вылазили» почти сразу. С появлением кабелей с гидрофобным наполнителем ситуация изменилась, а эксплуатирующие организации частенько не обращают внимание на то, что строители сдают им кабеля с «задранной» оболочкой. Кабель с гидрофобом несмотря на довольно большую дыру очень долго сохраняет изоляцию жил, даже если кабель лежит во влажном грунте. То есть, по привычке померили изоляцию, ёмкость, шлейф, иногда переходное затухание: остались довольны и всё. Если вам сдают кабель с гидрофобом, проверяйте экран обязательно. Мне приходилось находить повреждения при изоляции экрана в 1,2 Мом, при этом дырка оказалась 7 мм в диаметре. Естественно, что обещанных кабельным заводом 25 лет безоблачной эксплуатации вы с такой «дыркой» не дождётесь.

Поиск повреждений оболочки кабеля (изоляции экрана)

Если кабель проложен в грунте, проще всего искать комплектом генератор-кабелеискатель-штыри описанным на соответствующих страницах.

Если кабель разветвлён, то есть сначала 100х2, перчатка, 50х2 + 30х2 + 20х2, то муфту-перчатку лучше вскрыть. Здесь вообще метод деления на части часто оказывается самым эффективным.

Можно воспользоваться мостовыми схемами измерения в случаях, если смонтированный кабель не имеет муфт или состоит из одинаковых и по парной ёмкости и произведённых одним кабельным заводом длин кабеля.

Объяснюсь. Сопротивление цепи экрана ни где не нормируется, то есть в 1км ТППэпЗ 50х2х0.5 экран может иметь сопротивление от 6 до 20 Ом и зависит от толщины алюминиевого покрытия. То есть один завод делает кабель с экраном в 8 Ом/км, другой 14. Естественно, о какой-то точности при таком разбросе говорить не приходится.

И, всё таки, если вы имеете однородный кабель мостовой схемой воспользоваться можно.

Если у вас есть ИРК-ПРО можно воспользоваться возможностью прибора измерять несимметричный кабель или искать повреждение по вспомогательным жилам. Вместо вспомогательных жил используется одна пара кабеля. Если экран кабеля однороден, получается достаточно точно. В ИРК-ПРО-Альфа на экране даже схема соответствующая рисуется. Измерение проводится в два этапа, на индикаторе появляются соответствующие подсказки и если предварительно ввести длину кабеля, то результат высветится в метрах.

Метод может быть использован для поиска повреждений оболочки оптоволоконного кабеля, но для этого уже нужно разматывать вспомогательный кабель поверх трассы, потому, что в современных оптических кабелях не закладывается дополнительных жил, необходимых для измерения мостовыми методами.

Поиск повреждений экрана кабеля связи методом Муррея

Кто больше привык доверять методу Муррея может попробовать ещё один способ:

1. Мерим шлейф пары. Сразу можно вычислить длину, если она неизвестна. Предположим 344.8 (Ом), длина 2км.

2. Мерим шлейф цепи жила-экран. Получается почти в 2 раза меньше 183.7 (Ом).

3. Вычисляем сопротивление 1 жилы. Оно равно в нашем случае 344.8/2=172.2 (Ом).

3. Далее находим сопротивление экрана. Отнимаем от сопротивления жила-экран сопротивление жилы. 183.7-172.2=11.5 (Ом).

Следующим шагом является «создание» жилы с сопротивлением равным сопротивлению экрана.

4. Для этого десяток (иногда требуется 2) кабеля закорачиваем между собой и с экраном кабеля.

5. На другом конце мерим шлейф и изменяем количество запараллеленных жил. Добиться в данном случае надо шлейфа ровно в два раза большего, чем сопротивление экрана. В нашем случае: 11.5х2=23.0 (Ом). Например закоротили все 20 жил: получили шлейф 18.7 (Ом) — мало, откидываем 1 жилу: 19.2 — опять мало. Иногда участвующих в измерении жил может быть 10, иногда 15. (количество требуемых жил можно вычислить, но проще распараллеливать по одной).

6. Далее, добившись нужного шлейфа производим измерение методом Муррея или, для ИРК-ПРО, режим «утечка». В данном случае экран — это повреждённая жила. Предположим результат 75% или коэффициент 0.75

7. Полученный результат умножаем на известную длину кабеля: 2000х0.75=1500 (метров).

Иногда не удаётся добиться жилами сопротивления равного сопротивлению экрана. Это может получиться при измерении КСПП, жил всего 4. Мерим сначала с 3-мя, затем с 4-мя жилами результат усредняем. (погрешность будет больше).

Источник