3.2. Метод колебательного разряда
При определении расстояний до мест однофазных повреждений с переходным сопротивлением в месте повреждения, равным десяткам и сотням мегаом («заплывающий пробой»), используется метод колебательного разряда.
Схема подключения приборов при определении расстояния до места «заплывающего пробоя» показана на рис. 15.
Место повреждения пробивается напряжением высоковольтной испытательной установки. Электромагнитный импульс, возникающий в месте пробоя, распространяется в разные стороны со скоростью 160 м/мкс. Достигнув начала линии, он фиксируется измерителем расстояния до места повреждения кабеля ( t 1 , рис. 16). Расстояние до места повреждения кабеля при этом определяется по формуле:
где:
t 1 - передний фронт прямоугольного импульса измерителя при приходе на него прямого сигнала;
t 3 - задний фронт того же импульса при переходе на измеритель отраженного от места повреждения сигнала.
На эпюре колебательного процесса при пробое места повреждения видны всплески сигнала в момент времени tn 1 и tn 2 , что обусловлено некоторой неоднородностью волнового сопротивления неповрежденного участка кабеля, которые могут вызвать ложные срабатывания измерителя, что приведет к неправильному измерению расстояния до места повреждения.
Для исключения ложных срабатываний в измерителях предусматривается плавное изменение уровня входного сигнала и введение импульсов задержки, которые нейтрализуют сигналы помех.
Рис. 15. Схема подключения приборов при измерении расстояния до места «заплывающего» пробоя в трехфазном кабеле:
1 - высоковольтная испытательная установка; 2 - резистор, ограничивающий ток заряда конденсаторов С; 3 - измеритель расстояния до места повреждения в кабеле ЦРО200; 4 - соединительный кабель; 5 - провод защитного заземления измерителя ЦРО200; 6 - цепь заземления высоковольтной выпрямительной установки; 7 - поврежденный силовой кабель
Рис. 16. Эпюры напряжений колебательного процесса при пробое заряженной кабельной линии, снятые на зажимах кабеля, и эпюры напряжений после дифференцирования колебательного процесса входными цепями измерителя:
t0 - время начала пробоя в поврежденной жиле кабеля; t1 - время прихода электромагнитной волны к началу кабеля; tn1, tn2 - время прихода отраженной от неоднородности электромагнитной волны; t2 - время прихода отраженной волны к месту пробоя; t3 - время прихода отраженной от места пробоя электромагнитной волны к началу кабеля
В настоящее время для измерения расстояния до места пробоя («заплывающий пробой») промышленностью выпускается измеритель расстояния до места повреждения кабеля ЦР0200 взамен выпускаемого ранее измерителя Щ4120.
3.3. Волновой метод
Волновой метод применяется в случае, если сопротивление в месте повреждения составляет от нуля ом до сотен килоом.
На рис. 17 показана принципиальная схема подключения приборов при измерении расстояния до места повреждения с переходным сопротивлением от единиц до сотен килоом при установке измерителя ЦР0200 и присоединительного устройства тока в передвижной измерительной лаборатории.
Рис. 17. Схема, используемая для определения расстояния до места повреждения КЛ волновым методом
1 - высоковольтная испытательная установка; 2 - резистор, ограничивающий ток заряда батареи конденсаторов; 3 - управляемый разрядник; 4 - высоковольтный экранированный кабель; 5 - батарея конденсаторов; 6 - поврежденный кабель; 7 - присоединительное устройство (датчик тока); 8 - экранированный соединительный кабель
В основу данного метода положено известное явление отражения электромагнитных импульсов от мест повреждения КЛ.
Заряженная от высоковольтной испытательной установки батарея конденсаторов разряжается при возникновении пробоя (при большом переходном сопротивлении в месте повреждения) или при достижении напряжения срабатывания разрядника (при малых сопротивлениях в месте повреждения кабеля).
В обоих случаях электромагнитный импульс поочередно отражаясь от места повреждения и источника (батареи конденсаторов) вызывает затухающий колебательный процесс в цепи разряда конденсатора, период которого пропорционален расстоянию от источника импульсов (батареи конденсаторов) до места повреждения. Эпюры тока в цепи конденсатора и напряжения на входе измерителя представлены на рис. 18.
Рис. 18. Эпюры тока в цепи конденсатора и эпюры напряжения на выходе присоединительного устройства
t0 - момент начала пробоя в поврежденной жиле кабеля; D t - время пробоя; t1, t2, t3, ... - момент прихода отраженных импульсов к началу кабеля
На эпюрах видно, что интервал времени t 0 - t 1 между первым прямым и отраженными импульсами не равен интервалам времени между последующими прямыми и отраженными импульсами ( t 1 - t 2 ; t 2 - t 3 и т.д.) Разность D T определяется временем пробоя места повреждения или разрядника (крутизной фронта импульса).
Следовательно для того, чтобы измерить точно расстояние до места повреждения, следует измерить временной интервал t 1 - t 2 или t 2 - t 3 , или t 3 - t 4 и т.д.
В кабельных линиях могут иметься значительные неоднородности волнового сопротивления по длине линии, вызванные соединением кабелей различных типов и сечений, а также соединительными муфтами.
Такие неоднородности вызывают дополнительные отражения электромагнитных волн, что приводит к ложным измерениям.
Ложные измерения вследствие таких помех могут быть исключены путем регулируемого уменьшения чувствительности прибора и путем введения регулируемых по времени импульсов задержки срабатывания схемы прибора как в цепи пуска прибора (в интервале времени t 0 - t 1 ), так и в цепи останова прибора (в интервале времени ( t 1 - t 2 ).
Для определения этих видов повреждений применяется измеритель расстояния до места повреждения кабеля ЦРО200, использующий волновой метод и обладающий вышеперечисленными возможностями.