Контрольные вопросы.

1. Для чего производят ступенчатую разделку кабелей?

2. Расшифруйте марку муфты или заделки, для которой производилась разделка кабеля.

3. Расшифруйте марку кабеля, на котором производилась разделка.

Практическое занятие №2 Определение мест повреждения кабелей

Цель работы: 1. Изучить методы определения мест повреждения в кабельных линиях.

2. Научить пользоваться прибором Р5-5 для отыскания неисправностей в кабельных линиях.

Краткие теоретические сведения.

Выбору метода определения зоны повреждения кабелей предшествует выяснение характера повреждений, определяемых путем измерений мегаомметром на 1000…2500 В.

При этом измеряют сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы относительно земли, сопротивление изоляции между каждой парой токоведущих жил. Для обнаружения обрыва жил испытание следует проводить с обоих концов, закорачивая все три фазы на конце, противоположном подключению мегаомметра.

При наличии короткого замыкания определяют переходное сопротивление. Если оно велико (более 5 МОм), а кабель не выдержал испытания, то для более точного определения места повреждения производят прожигание кабеля. Прожигание кабелей производится как на постоянном токе от специальных установок, так и на переменном токе от трехфазных повышающих трансформаторов. Целью прожигания кабелей является создание переходного сопротивления определенного значения в месте повреждения кабеля.

Выбор метода отыскания мест повреждения кабелей зависит от вида повреждения, пробивного напряжения в месте повреждения и переходного сопротивления. Отыскание места повреждения производят обычно в два этапа. На первом этапе отыскивают зону повреждения, для чего применяют импульсный метод, метод колебательного разряда, емкостный метод и метод петли. На втором этапе определяют точное место повреждения, для чего применяют метод накладной рамки, акустический и индукционный методы. Область применения различных методов приведена в табл. 2.1.

Метод колебательного разряда является одним из наиболее применимых методов при заплывающих пробоях, которые наблюдаются в кабельных муфтах. Суть заплывающего пробоя заключается в том, что при имеющейся мощности выпрямительной установки при прожиге кабеля с увеличением его длины для заряда емкости кабеля до напряжения пробоя потребуется большее время. В результате этого частота разряда уменьшается, и место пробоя успевает заплывать.

Для определения места повреждения при большой длине кабеля необходимы выпрямительные установки большой мощности, которые и используются при использовании метода колебательного разряда. Суть метода заключается в измерении периода (полупериода) свободных колебаний, возникающих в заряженной кабельной линии при пробое изоляции в месте повреждения.

Таблица 2.1. Область применения методов определения мест повреждения кабельных линий.

Вид повреждения	Напряжение пробоя, кВ	Переходное сопротивление в месте повреждения, Ом	Метод определения
			Зоны повреждения	Точного места повреждения
Замыкание жилы на землю	От нуля испытательного	0-10	Импульсный петлевой	Индуктивный метод накладной рамки
		40-200	Импульсный колебательного разряда, петлевой	Акустический
		200-5000	Колебательного разряда, петлевой	Акустический
Замыкание жил между собой или на землю в одном месте		0-40	Импульсный петлевой (при наличии целой жилы)	Индукционный
		40-200	Импульсный колебательного разряда	Индукционный, акустический
		200-5000	Колебательного разряда	Индукционный, акустиче ский
		0-200	Импульсный	Акустический (с предварительным разрушением мостика)
Двойное замыкание на землю в разных местах		200-5000	Петлевой, колебательного разряда
Обрывы жил без замыкания на землю	При напряжении до испытательного пробоя	Выше 106	Импульсный, емкостный, колебательного разряда	Акустический
Обрывы жил с замыканием на землю	Меньше испытательного	0-200	Импульсный	Индукционный
		Выше 200	Колебательного разряда	Акустический
Заплывающий пробой изоляции		Выше 106	Колебательного разряда	Акустический

При измерении на жилу кабеля подается высокое напряжение, но не выше допустимого, отрицательной последовательности (рис 2.1). В месте повреждения в момент пробоя напряжение падает до нуля, что соответствует моменту времени t₁=l_x/v, где t₁ – время прохождения волны до места повреждения; l_x – расстояние от конца кабеля до места повреждения; v-скорость распространения волны, равная для силовых кабелей 160±1 м/мкс. Затем потенциал жилы резко возрастает и возникает волна напряжения положительной полярности, которая приходит к концу кабеля и, не меняя знака, возвращается к месту повреждения. В момент времени t₂=2l_x/v волна достигает места пробоя, потенциал жилы вновь резко падает до нуля и волна уходит к концу линии с переменой знака. В момент времени t₃=3l_x/v волна отрицательной полярности приходить к концу линии, возвращаясь к месту пробоя с тем же знаком. В момент времени t₄=4l_x/v волна приходит к месту повреждения и в момент пробоя напряжение опять падает до нуля. На этом завершается полный период, за время которого волна 4 раза проходит расстояние от конца кабеля (места подключения кабеля к испытательной установке) до места повреждения. Поэтому

l_x=Tv/4=40T,

где Т – период колебаний.

Для повышения точности обычно измеряют время первого полупериода, так как в связи с затухающим характером колебаний форма и значение напряжения сильно искажаются на экране осциллографа. Шкала прибора проградуирована в километрах, измерение времени (обычно полупериода t₂) производится по электросекундомеру. Схема подключения прибора ЭМКС-58М, позволяющего определять расстояние от 40м до 10 км для кабелей до 10 кВ, изображена на рис. 2.2.

Индукционный метод применяют для отыскания мест пробоя изоляции жил между собой или на землю, а также при обрыве линии с одновременным пробоем изоляции жил между собой или на землю.

При пропускании по кабелю однофазного переменного тока вокруг кабеля образуется магнитное поле, значение которого зависит от значения тока. Если в поле кабеля внести рамку (антенну) из проволоки, то изменяющееся поле будет наводить в ней ЭДС и при замыкании контура рамки в телефоне возникнет ток и появится звучание. Чем выше частота тока, тем отчетливее звук. Чтобы звучание от испытуемого кабеля отличалось от звучания других кабелей, по испытуемому кабелю с помощью генератора звуковой частоты пропускают ток с частотой 800-1200 Гц.

Отыскание мест повреждения по цепи жила-земля является особенно сложным из-за растекания тока в месте повреждения по оболочке кабеля в обе стороны на десятки метров. Поэтому практические однофазные повреждения путем прожига переводят в двух-трехфазные и определяют повреждение по цепи жила-жила или искусственно создают цепь жила-оболочка кабеля, разземляя последнюю с двух сторон и подключая генератор к жиле и оболочке.

Наводимая в рамке ЭДС зависит от токораспределения в кабеле и взаимного пространственного положения рамки и кабеля. Зная характер распределения поля для данного токораспределения в кабеле и при соответствующей ориентации рамки, по изменению силы звука в телефоне можно определить место повреждения.

Метод накладной рамки применяют для определения непосредственно на кабеле при открытой прокладке места короткого замыкания жила-жила или жила-оболочка. Сущность метода аналогична индукционному. После подключения генератора на кабель накладывают рамку с телефоном и поворачивают вокруг оси. Если измерение производится до места повреждения, то за один поворот рамки будет прослушиваться два максимума и два минимума сигналов от поля пары токов: жила-жила или жила-оболочка. За местом повреждения поле создается одиночным током в телефоне при повороте рамки будет слышен монотонный звук. Импульсный метод применяют для отыскания зоны таких неисправностей, как одно-, двух- или трехфазное короткое замыкание, замыкание жил на землю, обрыв жил.