4. Структурна схема пошуку місця пошкодження силових кабелів

Електричні мережі мають різноманітну структуру й умови роботи, що визначає характер можливих пошкоджень. У зв'язку з цим рекомендувати якийсь універсальний метод визначення місця пошкодження в кабельних лініях досить складно. Основною вимогою до методів ВМП є скорочення часу, праці й витрат на виявлення пошкодження. Другою, не менш важливою вимогою є скорочення збитків споживачів від недопостачання електроенергії.

Структурна схема ВМП наведена на рис 4.1[10]. Вона включає чотири послідовні операції: визначення пошкодженого елемента; пропалювання ізоляції в місці пошкодження; дистанційне ВМП; топографічне (трасове) ВМП.

Рис. 4.1- Структурна схема визначення місця пошкодження КЛ

Місця пошкодження визначаються як при виникненні аварійних ситуацій, так і при проведенні профілактичних випробувань. Під час аварії визначення пошкодженого елемента, як правило, здійснюється автоматично при спрацьовуванні релейного захисту. У тому разі, коли релейний захист відключає кілька елементів електричного ланцюга, функції визначення пошкодженого елемента покладають на систему ВМП.

Пошук пошкоджених елементів здійснюють також при проведенні профілактичних випробувань. Залежно від характеристик мережі й виду пошкоджень вибирають спосіб визначення пошкодженого елемента.

У кабельних мережах функції визначення пошкодженого елемента, як правило, виконує черговий персонал. Від його кваліфікації залежить правильність висновків про причини виникнення аварійної ситуації.

На даному етапі слід враховувати специфіку впливу різних зовнішніх факторів на величину опору ізоляції. Одним з таких факторів є температура. При її підвищенні в більшості діелектриків, використовуваних як електрична ізоляція, зростає кількість вільних носіїв зарядів, що приводить до зниження опору. У зв'язку з цим однозначно зробити висновок про стан якості ізоляції досить важко.

Іншим розповсюдженим фактором, що впливає на опір ізоляції, є її вологість. При підвищенні вологовбирання відбувається істотне зменшення опору ізоляції.

Більшість використовуваних електроізоляційних матеріалів є гігроскопічними, тобто здатними вбирати вологу з навколишнього середовища, що вносить додаткову похибку в реальну величину опору ізоляції. На практиці для оцінки стану ізоляції доцільно використовувати коефіцієнт абсорбції

, (4.1)

де й - значення опору ізоляції, вимірювані відповідно через 15 та 60 секунд після додавання напруги.

Значення К_абс для вологої ізоляції перебуває в межах 1,0 – 1,2 , для сухої – 1,2 -1,7 і вище.

Для виміру опору ізоляції обладнання в мережах 0,4 кВ використовують мегаомметри з вихідною напругою не менше 1000 В, а в мережах 6 кв і вище - мегаометри з вихідною напругою 2500 В. У зв'язку з процесом поляризації, що протікає в ізоляції, величина вимірюваного опору залежить від часу додавання напруги. Еквівалентна схема заміщення ізоляції устаткування представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2 - Схема заміщення ізоляції устаткування

Опір R обумовлений протіканням в ізоляції струму витоку. Ємність С_r – еквівалентна геометричній ємності устаткування, що піддається випробуванню (трансформатор, електродвигун). Величина її, як правило, незначна й перебуває в межах від декількох сотень до декількох тисяч пікофарад. У зв'язку з цим така ємність повністю зарядиться за час, обмежений 15 секундами ( ). Силові кабелі мають значну геометричну ємність, тому з метою зменшення похибки на величину коефіцієнта абсорбції їх рекомендується відключати від випробуваного устаткування. Значення коефіцієнта абсорбції для силових кабелів, як правило, не визначають.

Послідовний ланцюг dС і r еквівалентний опору ланцюга в результаті протікання абсорбційних струмів. При використанні для ізоляції якісних діелектриків, що не містять домішок і вологи, для заряду ємності буде потрібний значний проміжок часу. На практиці цей час обмежують 60 секундами ( ).

Наступною операцією, виконуваною при ВМП, є пропалювання ізоляції. Ця операція в основному здійснюється в кабельних мережах, тому що пропалювання пошкодженої ізоляції трансформаторів, розподільних пристроїв, як правило, не потрібне. Ці функції виконує повторна подача робочої напруги на пошкоджений елемент. Багаторазове вмикання пошкодженого елемента на робочу напругу умовно може бути віднесене до операції пропалювання ізоляції.

Метою даної операції є зменшення перехідного опору в місці пошкодження. Використання спеціальних методів і засобів для пропалювання ізоляції дозволяє знизити перехідний опір у місці пошкодження силового кабеля з декількох десятків мегаом до декількох десятків ом. Це розширює можливість використання для визначення місця пошкодження більшої кількості методів, деякі з яких можуть бути застосовані лише при перехідному опорі, що не перевищує декількох ом.

При виникненні аварійної ситуації основними вимогами до методів ВМП є скорочення часу для визначення місця пошкодження і прийнятна похибка виміру. Перша вимога може бути реалізована за допомогою дистанційних ВМП, які забезпечують порівняно швидкий вимір відстані від кінця (кінців) лінії до місця аварії. Однак точність даних методів обмежена рядом об'єктивних причин. У [10] наведені деякі з них. Наприклад, у виконавчій документації відстань зазначається лише в горизонтальній площині і не враховується, що кабель може змінювати своє положення також по вертикалі. Крім того, прокладання кабеля в траншеї здійснюється без натягу, так званою змійкою, що приводить до збільшення реальної довжини кабеля, врахувати яке досить складно. У зв'язку з цим визначити за документацією відстань до точки, що має цікавить, можна з похибкою не менше 1-2%. При довжині кабельної лінії 1000м похибка складе 10-20 м, що обмежує застосування таких методів. Використовувати їх доцільно тільки на лініях, довжина яких менше 100 м. Фактично дистанційні методи визначають не саме місце пошкодження, а ту зону, в якій воно перебуває.

Для визначення на трасі місця пошкодження слід використовувати методи, які одержали назву топографічних. Похибка цих методів не перевищує 3 метрів. Але, забезпечуючи необхідну точність, дані методи потребують більших витрат часу, тому що необхідно пересуватися по трасі кабельної лінії зі спеціальною апаратурою. Усунути цей недолік можна при використанні одночасно двох методів: дистанційного і топографічного. Дистанційний метод дозволяє оператору швидко визначити зону пошкодження, а за допомогою топографічного методу на трасі кабельної лінії уточнюється місце проведення розкопок. У технічній літературі дистанційні й топографічні методи часто називають відповідно відносними й абсолютними методами.