Пошкодження кабельних ліній: причини, види і їх пошук

Чому пошкоджується кабель?

Процес електропостачання споживачів повинен бути максимально безперервним. Тому якість кабелів завжди висока. Але після того як лінія кабельного електропостачання закопана і введена в експлуатацію з часом так чи інакше відбуваються аварії. Метали, використовувані в кабелях, такі як свинець, алюміній, мідь пластичні. Ізоляція так само відносно м`яка, оскільки кабель повинен гнутися і накручуватися на котушку. При просідання грунту або при стисненні кабелю, наприклад, кам`янистим ґрунтом з`являються деформації, що порушують правильність розташування ізоляції і струмоведучих жил.

Корозія покриттів, що захищають струмоведучі жили, теж вносить свою лепту в процес руйнування кабелю зовні. З`являється можливість надходження вологи всередину. Це істотно погіршує властивості ізоляції, і створює умови для замикань. Але і дрібні тріщини, не виявлені в процесі виготовлення і отвори в захисних покриттях струмоведучих частин, неякісні з`єднувальні муфти, зміна з часом властивостей ізоляції теж рано чи пізно виявляються і стають причиною аварій.

Статистика пошкоджень наступна:

• з`єднувальні муфти - 14%;
• кінцеві муфти - 17%;
• тіло кабелю - 69%.
• електричний пробій ізоляції без механічних впливів на кабель - 40%;
• механічні пошкодження, які призводять до пробою ізоляції - 60%.

огляд варіантів

Пошкодження однієї з фаз

Найчастіше аварії виникають у вигляді замикань між однією з фазних жив і екраном - оболонкою кабелю. У кабельних електромережах 1 - 10 кіловольт цей вид аварій трапляється найчастіше. У місці пошкодження між оболонкою і житлової з`являється як би резистор, опір якого визначає тяжкість аварійної ситуації. Це так зване «перехідний опір» класифікується за однією з трьох груп:

• перша група - величина опору більше кількох десятків кіло;
• друга група - від декількох Ом і до декількох десятків кіло;
• третя група - менше одного Ома.

 Пошкодження між фазними жилами

За статистичними даними на замикання між фазами припадає приблизно двадцять відсотків всіх аварій в кабельних електромережах. Як і для однофазного замикання, для замикання між фазами застосовується класифікація за величиною перехідного опору в місці аварії:

• перша група - опір менше одного Ома;
• друга група - опір більше декількох кіло.

Міжфазні замикання зазвичай є розвитком однофазних ушкоджень. Через невеликі відстані нагрів і руйнування відбуваються дуже швидко і часто призводять до перегорання кабелю або зварювання всіх жив з екраном.

Розтягування або розрив струмопровідних жив

Цей вид ушкоджень найбільш характерний для рухливих грунтів, коли в місці зсуву грунту виявляється кабельна муфта. Але кабельна лінія може пошкодитися не тільки в муфті, а й в будь-якому іншому місці. Все залежить від прикладеної сили і якості виготовлення кабелю.

Порушення цілісності зовнішнього пластикового покриття

Якщо з тих чи інших причин зовнішнє пластикове покриття тріскається, в тріщину починає надходити волога. Під пластиковою оболонкою розташована металева екрануюча оболонка, яка починає реагувати з водними розчинами на основі компонентів грунту і матеріалу покриття. Цей руйнівний процес триває в залежності від вологості грунту. Але зазвичай він протікає досить швидко, оскільки тане сніг і дощі живлять вологою цей процес цілий рік.

Кабелі розташовані під землею. Щоб усунути з`явилося пошкодження необхідно спочатку знайти його. Пошук ушкодження виконується за такою схемою:

1. Визначення елемента з пошкодженням
2. Пропалювання ізоляції на пошкодженій елементі
3. Дистанційне визначення місця пошкодження
4. Топографічне визначення місця пошкодження.

Оскільки в електромережах використовується релейний захист, яка контролює і відключає підконтрольні їй електричні ланцюги з порушеннями встановлених режимів, перший пункт реалізується вельми просто. За спрацьовування захисту визначається ділянку, в межах якого треба шукати пошкодження. Виконання другого пункту пошуку пов`язано з необхідністю отримання по можливості найменшого за величиною перехідного опору. Чи не більше кількох сотень Ом.

Це необхідно для ефективного виконання наступних пунктів. У місці пошкодження в ході пропалювання відбувається обвуглювання ізоляції з утворенням вуглецевих сполук. Оскільки вони електропровідні, опір зменшується. Для більшості методів визначення місця пошкодження необхідно опір менше одного Ома. Тому треба наповнити місце пропалювання частинками металу для максимального зменшення опору.

Існує кілька способів пропалювання, які використовуються в різних установках, призначених для цього. Деякі з таких пристроїв показані далі:

Третій пункт дає можливість швидко визначити зону, в якій знаходиться місце пошкодження. Це робиться шляхом вимірювань відстаней на трасі кабельної лінії на основі наявної документації. Застосовується також і спеціальне обладнання. Четвертий пункт дозволяє визначити пошкодження в межах кола діаметром 6 метрів. При цьому використовується спеціальна апаратура і методика визначення місця пошкодження.

Методи визначення місця пошкодження

В цілому методику можна проілюструвати схемою, показаної далі:

Для кабельних електромереж застосовуються такі методи визначення місця пошкодження:

• акустичний;
• імпульсний;
• індукційний;
• ємнісний;
• коливального розряду;
• петлевий.

Акустичний метод є універсальним і одним з основних. З його допомогою визначаються майже всі види пошкоджень. Суть методу в тому, що спеціальним генератором, підключеним до кабелю, створюються потужні імпульси. Вони викликають електричні розряди в пошкодженому місці, які створюють звукові коливання. Звук від цих розрядів поширюється від кабелю, що знаходиться під землею до поверхні. Оператор зі спеціальним мікрофоном відшукує по силі звуку місце пошкодження.

Устаткування для акустичного методу визначення місця пошкодження
Генератор	Гарнітура з підсилювачем

Імпульсний метод служить для визначення різних замикань і обривів. Він заснований на тестуванні кабелю спеціальним імпульсом. За відображенню його від місця пошкодження і знаючи місце відправлення цього імпульсу можна обчислити відстань до місця пошкодження.

Устаткування для імпульсного методу визначення місця пошкодження
показання приладу	прилад ИКЛ

Індукційний метод застосовується для відшукання різних замикань, а також для визначення відстані від поверхні землі до кабелю. Генератор звукової частоти, який створює електричне коло від місця приєднання до кабелю до місця пошкодження, використовує її як випромінювач електромагнітних хвиль звукового діапазону. З поверхні землі оператор вловлює ці хвилі за допомогою рамки.

Ємнісним методом відшукується обрив кабелю. Для цього вимірюється ємність відрізка кабельної лінії від місця приєднання обладнання до місця обриву. Ємність залежить від площі поверхні, яка в лінії залежить від довжини і діаметру. Тому за величиною ємності можна досить точно прорахувати за відповідними формулами довжину відрізка лінії між приєднаним приладом і місцем обриву.

Методом коливального розряду визначаються пошкодження в тих випадках, коли не виходить пропалювання ізоляції. Тоді в місці пошкодження з`являється так званий «запливати пробою». Для того щоб розрахунковим шляхом за формулами обчислити відстань від місця підключення пошукового обладнання до цього запливаючого пробою по кабельній лінії пропускається високовольтний імпульс. Через пошкодження цей імпульс має вигляд затухаючих коливань. Тому за його періоду можна розрахувати шукане відстань.

Метод коливального розряду при визначення місця пошкодження
показання приладу	Прилад ЦР0200 і його схема підключення

Петлевой метод застосовується для пошуку місця замикання. Обов`язкова умова для реалізації цього методу - пошкодження не більше ніж двох жил кабелю, які створюють петлю між точкою підключення приладу і точкою замикання. Прилад вимірює опір жив. Після цього за формулами визначається відстань до місця пошкодження.