Определение места повреждения кабельных линий с использованием рефлектометра РЕЙС-105Р. Учебно-методическое пособие

Влияние длительности зондирующего сигнала

При локализации мест повреждения длительность зондирующего импульса определяет разрешающую способность – минимальное расстояние между двумя неоднородностями или местами повреждений, когда отражения от них различимы каждое в отдельности, и дальность действия – максимальное удаление определяемого повреждения, когда наблюдается отраженный сигнал.

Взависимости от амплитудно-частотной характеристики кабеля, определяемой его типом (погонным затуханием) и длиной, параметры отраженного сигнала при одинаковых параметрах зондирующего сигнала могут существенно отличаться друг от друга.

Единообразный характер амплитудно-частотных характеристик кабельных линий (АЧХ КЛ) обеспечивает возможность согласования частотного спектра зондирующего импульса, определяемого длительностью, с АЧХ КЛ. Задача согласования сводится к подбору длительности зондирующего импульса, при которой основная часть амплитудного спектра отраженного импульса по основной части энергии (90 %) расположена в той же полосе частот, что и спектр зондирующего импульса.

Вприборе предусмотрена возможность такого согласования посредством автоматического изменения длительности зондирующего импульса при переключении диапазона измерения расстояния. Имеется также возможность ручной установки длительности.

Чем короче зондирующий импульс, тем выше разрешающая способность.

Чем шире зондирующий импульс, тем больше дальность обнаружения повреждения.

С ростом длительности зондирующего импульса при постоянной амплитуде повышается перекрываемое затухание, т.е. дальность измерений, так как увеличивается амплитуда отраженного импульса. Одновременно уменьшается разрешающая способность, так как отраженный импульс расширяется и отражения от соседних неоднородностей накладываются друг на друга.

31

Следует отметить, что в работе [4] приведено подробное описание последовательности операций при анализе сложных РФГ, позволяющих значительно уменьшить влияние синхронных и несинхронных помех:

Отсчет расстояния до места повреждения

После локализации повреждения необходимо произвести отсчет расстояния. Точность измерения расстояния зависит от правильности установленного коэффициента укорочения.

Реальная точность отсчета расстояния зависит также от точности совмещения нулевого и измерительного курсоров с точкой перегиба рефлектограммы в начале линии (началом фронта зондирующего сигнала) и местом повреждения (началом фронта отраженного сигнала).

Для снятия отсчета необходимо вывести РФГ на экран таким образом, чтобы на экране наблюдались зондирующий и отраженный от повреждения импульсы. Затем следует совместить нулевой курсор с началом фронта ЗИ, а измерительный курсор – с началом отраженного импульса (рис. 3.4 – неправильная установка курсоров, рис. 3.5 – правильная установка курсоров).

Рис. 3.4

Рис. 3.5

32

При окончательной установке курсоров в ячейке «L=» таблицы индицируется величина измеренного расстояния (между курсорами); в полученный результат входит длина присоединительного кабеля, если он использовался для подсоединения линии. Для повышения точности установки курсоров необходимо пользоваться растяжкой.

Если линия протяженная, а прибор указал место повреждения в конце ее, то для увеличения точности желательно произвести измерения с другого конца (на меньшем диапазоне абсолютная погрешность меньше).

Для оценки точности определения расстояния до места повреждения кабелей с применением рефлектометра РЕЙС-105Р авторами были выполнены экспериментальные измерения для нескольких отрезков кабелей различных марок. Результаты опытов подтвердили высокую точность прибора. Данные результатов измерений и их анализ приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Результаты экспериментов по определению потребностей выявления места повреждения кабелей с применением рефлектометра РЕЙС-105Р

Определение характера повреждения (неоднородности) по виду рефлектограммы и полярности отраженного сигнала

Определение характера повреждения (неоднородности) производится по виду рефлектограммы и полярности отраженного сигнала.

Вид рефлектограммы обрыва и короткого замыкания приведен на рис. 3.6.

33

Рис. 3.6

На рефлектограмме (рис. 3.6, а) представлен случай отражения сигнала от точки большого сопротивления (второй курсор), что соответствует обрыву кабеля на расстоянии 72,657 м. Состояние, описываемое рефлектограммой, получило название характерного обрыва

(complete open).

Отражение со сменой полярности сигнала, представленное на РФГ (рис. 3.6, б), соответствует короткому замыканию в кабеле и, как следствие, малому сопротивлению неоднородности. Такое состояние получило название характерного короткого замыкания (dead short).

Вид рефлектограммы муфты и конца линии показан на рис. 3.7.

Рис. 3.7

Рефлектограмма имеет небольшое S-отражение (рис. 3.7, а), что соответствует установленной муфте. Муфта находится на отметке 17,188 м. Если муфт будет несколько, то увидим несколько характер-

34

ных отражений. Дефектная отпайка в муфте будет иметь больший размах по амплитуде.

Конец линии (рис. 3.7, б) имеет тот же вид, что обрыв в кабеле. Вид рефлектограммы утечки и увеличения продольного сопро-

тивления изображен на рис. 3.8.

На рефлектограмме (рис. 3.8, а) представлен случай частичного замыкания (partial short) или утечки, за которой следует конец линии.

На РФГ (рис. 3.8, б) представлен вариант частичного обрыва (partial open), что вызвало увеличение продольного сопротивления кабеля.

R

Рис. 3.8

Вид рефлектограммы кабельной вставки и изменения волнового сопротивления приведен на рис. 3.9.

На рефлектограмме (рис. 3.9, а) представлен случай линии с кабельной вставкой, имеющей большее волновое сопротивление, чем кабель. Длина кабельной вставки соответствует 25 м.

Рис. 3.9

35

На рефлектограмме (рис. 3.9, б) приведен вариант падения волнового сопротивления кабеля на отметке 17,188 м.

Вид рефлектограммы ответвления от линии и ответвления с КЗ на конце показан на рис. 3.10.

Рис. 3.10

Наличие направленных и пассивных ответвителей может привести к ошибке измерения вследствие множественного отражения. Два разнонаправленных отраженных сигнала отображают два сегмента ответвителя (рис. 3.10, а). Длина ответвления составила 31,25 м.

В случае, когда видно два однонаправленных отраженных сигнала, ответвление короткозамкнуто на конце (рис. 3.10, б).

При отсутствии согласования выходного сопротивления рефлектометра с волновым сопротивлением линии (Rвых > W или Rвых < W) на РФГ появляется несколько сигналов, отраженных от конца кабеля. При согласованном включении (Rвых = W) на РФГ отобразится только один такой сигнал.

Для случаев, когда линия не согласована на конце (Rн > W или Rн < W), на РФГ появляется отраженный сигнал.

Хорошо согласованное соединение кабеля с рефлектометром полностью поглощает сигнал отражения, и на рефлектограмме отсутствует отраженный сигнал.

36

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие виды повреждений характерны для кабельных линий с пропитанной бумажной изоляцией?

2.Каким образом определяется вид повреждения кабельной линии?

3.В чем основное отличие относительных и абсолютных методов определения места повреждения кабельной линии?

4.Объясните принцип и практическую реализацию импульсного метода определения мест повреждения кабельной линии.

5.При каких значениях переходного сопротивления изоляции в месте повреждения эффективно применение импульсного метода (метода импульсной рефлектометрии)?

6.Какую полярность на рефлектограмме имеет отраженный импульс при наличии в испытательном кабеле обрыва?

7.Каким образом выполняется подготовка рефлектометра РЕЙС-105Р к работе?

8.Какую полярность имеет отраженный импульс при наличии в кабеле короткого замыкания?

9.Как влияет увеличение коэффициента укорочения на величину диапазона измерения расстояния?

10.Каким образом можно убедиться в правильности измерения длины кабеля при автоматическом режиме измерения?

11.На какие показатели рефлектометра влияет характеристика «длительность зондирующего импульса»?

12.Как увеличение длительности зондирующего импульса влияет на разрешающую способность рефлектометра?

13.По каким признакам можно судить о том, что рефлектометр РЕЙС-105Р включился?

14.Как производится включение рефлектометра РЕЙС-105Р?

15.Каким знаком производится предупреждение оператора, выполняющего работу с рефлектометром РЕЙС-105Р, об автоматическом отключении последнего?

16.Какие курсоры могут появиться на экране рефлектометра РЕЙС-105Р?

17.Каким образом производится выключение рефлектометра РЕЙС-105Р?

37

Тестовые материалы по теме «Определение места повреждения силовых кабелей

с использованием рефлектометра РЕЙС-105Р»

Вопрос 1

Какие показания будут у мегаомметра при наличии в исследуемой кабельной линии короткого замыкания между фазами?

1.190 кОм.

2.Около 0 кОм.

3.Около ∞ кОм.

Вопрос 2

Какие показания будут у мегаомметра при наличии в исследуемой кабельной линии повреждения вида «обрыв»?

1.100 кОм.

2.Около 0 кОм.

3.Около ∞ кОм.

Вопрос 3

К какой группе методов определения места повреждения силовых кабелей относится импульсный метод?

1.К группе относительных методов.

2.К группе абсолютных методов.

3.К группе дистанционных методов.

4.К группе топографических методов.

Вопрос 4

Какую полярность имеет отраженный импульс при коротком замыкании между жилами кабеля, если определение места повреждения выполняется рефлектометром РЕЙС-105Р?

1.Полярность, противоположную по отношению к зондирующему импульсу.

2.Полярность ту же, что и зондирующий импульс.

Вопрос 5

Какую полярность имеет отраженный импульс при обрыве жилы кабеля, если определение места повреждения выполняется рефлектометром РЕЙС-105Р?

1.Полярность, противоположную по отношению к зондирующему импульсу.

2.Полярность ту же, что и зондирующий импульс.

38

Вопрос 6

Как изменяется диапазон измерения расстояния у рефлектометра РЕЙС-105Р при увеличении коэффициента укорочения?

1.Диапазон измерения расстояния увеличивается.

2.Диапазон измерения расстояния уменьшается.

3.Диапазон измерения расстояния не изменяется.

Вопрос 7

Какие показатели рефлектометра РЕЙС-105Р изменяются при изменении величины длительности зондирующего импульса?

1.Разрешающая способность.

2.Диапазон расстояний до места повреждения.

3.Коэффициент укорочения.

Вопрос 8

Как изменяется разрешающая способность рефлектометра РЕЙС-105Р при увеличении длительности зондирующего импульса?

1.Разрешающая способность уменьшается.

2.Разрешающая способность увеличивается.

3.Разрешающая способность не изменяется.

Вопрос 9

В каком месте рефлектограммы должен находиться измерительный курсор для случая максимальной точности определения расстояния до места повреждения кабеля?

1.В точке начала фронта зондирующего сигнала.

2.В верхней точке отраженного импульса.

3.В точке начала фронта отраженного сигнала.

Вопрос 10

Укажите метод определения места повреждения силового кабеля, при котором измерения выполняются непосредственно на трассе кабельной линии.

1.Импульсный.

2.Импульсно-дуговой.

3.Индукционный.

39

Вопрос 11

Укажите метод определения места повреждения силового кабеля, при котором измерения выполняются либо в начале, либо в конце кабельной линии.

1.Импульсный.

2.Импульсно-дуговой.

3.Индукционный.

Вопрос 12

Укажите особенность рефлектограммы, характерную для случая, когда выходное сопротивление рефлектометра РЕЙС-105Р больше волнового сопротивления линии.

1.На рефлектограмме отображается несколько сигналов, отраженных на конце линии.

2.На рефлектограмме отображается один отраженный сигнал.

3.На рефлектограмме отсутствует измерительный курсор.

Вопрос 13

Чем отличаются рефлектограммы, полученные при определении места повреждения кабеля рефлектометром РЕЙС-105Р, при повреждениях вида «короткое замыкание» и «обрыв»?

1.Полярностью отраженного импульса относительно полярности зондирующего импульса.

2.Амплитудой отраженного импульса.

3.Числом отраженных импульсов.

Вопрос 14

Как увеличение коэффициента укорочения электромагнитной волны в кабеле влияет на скорость распространения импульсного сигнала в нем?

1.Скорость не изменяется.

2.Скорость изменяется.

3.Скорость увеличивается.

Вопрос 15

При каком условии в правом верхнем углу дисплея рефлектометра РЕЙС105Р появляется изображение элемента питания?

1.При разряде встроенных аккумуляторов до 3,7 В.

2.При разряде встроенных аккумуляторов до 4,2 В.

3.При разряде встроенных аккумуляторов до 4,7 В.

40