Диагностика кабельных линий

 Диагностическое обследование кабельных линий (КЛ) заключается в определении мест с ослабленной изоляцией и отыскании зоны повреждения. В результате диагностики КЛ определяется возможность дальнейшей эксплуатации, необходимости вывода линии для проведения ремонта или замены поврежденного участка.

 Технология ДИАКС по диагностике КЛ отрабатывалась в США и Канаде на КЛ 140кВ. и выше, питания городов,  то есть при высокой внешней помеховой нагрузке, а также на гидростанциях, ТЭЦ  и кабельных сетях в России и республике Куба.

   Определение технического состояния кабельных линий можно разделить на два этапа:

1 Этап – это измерение электроразрядной активности (ЭРА) приходящий из КЛ (ЧР и  искрения в контактных соединениях) на концевые кабельные муфты.

2 Этап – это проведение локации источника сигнала по длине КЛ.

     Диагностика КЛ базируется на статистических данных, говорящих о том, что 99% всех повреждений КЛ связано с вмешательством в конструкцию КЛ. Основными местами повреждений являются кабельные муфты (концевые, соединительные и т.д.), то есть в местах разделки кабеля. Хотя, современные технологии разделки КЛ и монтажа муфт, позволяют снизить воздействие человеческого фактора, всё равно эти места остаются самыми повреждаемыми. 

     Исходя из понимания этой проблемы, основными местами важными для диагностики являются участки кабеля рядом с муфтами. Если КЛ доступна по всей длине (тоннели, кабельные полуэтажи), то локация источника дефекта может быть проведена с большой точностью и достаточно малыми временными затратами. В случае если КЛ проложена в земле, или доступ к ней ограничен по каким то причинам, то поиск места дефекта превращается в трудоёмкую операцию, описание которой будет приведено ниже.

Диагностика кабельных линий 6-35 кВ.

Для того чтобы сказать есть ли проблемы в КЛ (для бумаго-масляных и полиэтиленовых кабелей), достаточно на любом из концов установить датчик на саму КЛ или поводок заземления (Рис.1) По форме сигнала можно определить тип дефекта - искрение в контактах или ЧР в изоляции.

Рис.1  Измерения ЭРА в кабельной линии под рабочей нагрузкой.

   В случае с наличием источника ЧР, расстояние до него можно рассчитать по запаздыванию сигнала отраженного от другого конца КЛ см.рис.2, а затем уточнить расстояние, проведя все те же измерения с другого конца КЛ.

Рис.2  Определение координаты дефекта в кабельной линии при фиксации осциллограмм на двигателе.

    При измерениях на КЛ, проложенных в земле, необходимо понимать, что расстояние от конца КЛ до места дефекта, определённое электрическими измерениями может значительно отличаться от реальной топографии на местности из-за условий прокладки кабелей (обход тепловых и кабельных трасс, канализации и т.д.). Для уточнения расстояния, в случае необходимости ремонта, используется метод ввода сигнала от эталонного PD генератора в КЛ и его фиксация с обоих концов. Затем производится расчёт расстояния до введённого сигнала и сравнивается  с расстоянием источника реального сигнала. Вводится коррекция расстояния  и уточняется место дефекта. (Рис. 3).

Рис.3  Уточнение места дефекта, введением внешнего импульса от
градуировочного генератора.

1 – G (градуировочный генератор); 2 – осциллограф.

   Все работы проводятся на рабочем напряжении, КЛ находится под нагрузкой. Таким же образом уточняется место дефекта, в случае если кабель доступен для обследования ( кабельные п/этажи, тоннели и т.д.). Сигнал от эталонного генератора PD - импульсов вводится в КЛ, проводится сравнение и смещается в сторону дефекта до полного совпадения с реальным сигналом от дефекта.

   Кабельные  линии с изоляцией из сшитого полиэтилена и полиэтилен - резиновой изоляцией  практически не имеют частичных разрядов и, соответственно, их невозможно измерить на концах линии. Но в местах разделки кабельных линий, для установки муфт,  изоляция выполняется другими материалами и появляется возможность фиксации ЧР, если есть к ним доступ.

    В КЛ с такого типа  изоляцией можно активировать ЧР с помощью приложения короткого импульса обратной полярности.

    Амплитуда импульса не превышает рабочей амплитуды напряжения и не воздействует на неповреждённые участки изоляции, а в уже  имеющихся полостях  активирует частичные разряды которые «горят», поддерживаемые рабочим напряжением. В этот период и производится замеры. Поиск места дефекта таким методом более трудоемкий, чем локация мест дефектов в бумаго-масленых кабелях, но при необходимости -  единственный реальный способ измерения.

Диагностика КЛ 110кВ и выше.

Диагностика обычно производится с помощью ВЧ – рефлектометрии (Рис.4) или при доступности линии, простым топографическим методов – установкой датчиков непосредственно по длине линии.

Рис.4 Блок-схема проведения рефлектометрии для определения электрических координат неоднородностей в КЛ (муфт, дефектов теплового характера и т.д.).

    Дефекты в изоляции КЛ активируются при подаче рабочего напряжения, а при отключении производится автоматическая рефлектометрия КЛ (1000 измерений в мин.) Максимумы сигналов на рефлектограмме имеют различные источники происхождений – соединительные кабельные муфты, концевые кабельные муфты, дефекты изоляции в КЛ. По истечении времени (10-15 мин),  импульсы в дефектах затухают,  а отраженные импульсы от кабельных муфт  остаются неизменными. Проведя вычитание осциллограмм одной из другой (автоматически), можно получить характерные максимумы и рассчитать расстояние до них.

   Организационно и технически, эта работа трудоёмка, т.к. есть сложности ввода сигнала через концевые муфты 110кВ и выше, а так же сложное оперативное взаимодействие  при включении и выключении КЛ,   согласование с оперативном персоналом, диспетчером сети и т.д.  и требует повышенных мер безопасностей при измерениях.