Тема 31. Утримання кабелів під надлишковим газовим тиском
1. МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЗА СТАНОМ КАБЕЛЮ
2. МЕТОД УТРИМАННЯ ОБОЛОНКИ КАБЕЛЮ ПІД НАДЛИШКОВИМ ТИСКОМ
3. МЕТОДИ І ЗАСОБИ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЯ ПОШКОДЖЕННЯ КАБЕЛЯ
1. МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЗА СТАНОМ КАБЕЛЮ
В процесі експлуатації кабельних ліній для попередження пошкодження ланцюгів застосовують способи постійного контролю справності кабелю.
Один із способів контролю — застосування системи електричної сигналізації, що діє при пониженні опору ізоляції жил кабелю. З цією метою застосовується чутлива сигнальна установка, що складається з моста постійного струму, в діагональ якого включений індикатор (електронна лампа або транзистор). Вільна жила або середня точка робочої пари (мал. 31.1) підключається в одне| з плечей| моста, |
Рис. 31.1. Схема сигнальної установки
який налаштований| в рівновагу. При пониженні ізоляції жили рывновага| моста порушується і в індикаторі з'являється струм, від якого спрацьовує сигнальне реле, що включає світловий або звуковий сигнал. Такого роду пристрої можуть спрацьовувати при пониженні ізоляції до 50--60 МОм, а в деяких схемах до 200 MOm, що дозволяє виконати роботи по попередженню пошкодження, оскільки при такому опорі ізоляції кабельні ланцюги працездатні.
Недоліком такої системи є відсутність вказівок про місце пошкодження, що віднімає багато часу для визначення місця пошкодження шляхом додаткових вимірювань. Для усунення|| цього недоліку застосовуються системи з установкою сигналізаторів пошкодження ізоляції (СПЫ) в кабельних муфтах { мал. 31.2). Сигналізатора включається між сигнальною жилою кабелю і землею. Якщо в жилі знизиться опір ізоляції (наприклад, при проникненні вологи у всередину кабелю), то спрацює відповідний сигналізатор, більш близько розташований до місця пошкодження. Система передбачає можливість «визначення на ОПП| після отримання сигналу про пошкодження номера сигналізатора, що спрацював, а отже, і ділянки пошкодження кабелю.
Рис.31.2. Принцип включення сигналізаторів пошкодження
Електричні способи контролю за станом кабелю мають істотний недолік. Взимку при грунті, що промерз, і влітку в суху. погоду невеликі пошкодження оболонки можна не виявити, оскільки опір ізоляції жив помітно не міняється. При відтаванні грунту або після дощів волога, що поступає через пошкоджену оболонку, виведе кабель з ладу.
Ефективнішим способом контролю за станом кабелю є що містять його під постійним надмірним газовим тиском. Цей спосіб дозволяє оберігати кабель від проникнення вологи і виявити пошкодження на початку його виникнення. Тому на всіх кабелях з герметичними оболонками прагнуть застосовувати спосіб контролю, заснований на змісті кабелю під постійним надмірним газовим тиском, а електричні способи контролю застосовувати лише в тих випадках, коли не можна містити кабель під постійним газовим тиском.
2. МЕТОД УТРИМАННЯ ОБОЛОНКИ КАБЕЛЮ ПІД НАДЛИШКОВИМ ТИСКОМ
Утримання кабелів зв'язку під постійним надлишковим газовим тиском є найбільш ефективним засобом підвищення надійності кабельних ліній, тому що дозволяє систематично контролювати стан оболонки кабелів, визначати, місце її ушкодження й охороняє кабель від проникнення вологи. Для утримання міжміського кабелю під тиском кабельна лінія розділяється на секції герметичності. Довжина секції герметичності складає для коаксіальних кабелів КМ-8/6, КМ-4 і МКТС-4— 18 км, симетричних МКС-4Х4 і 7х4—20 км. Герметичність кінців секцій забезпечується газонепроникними муфтами, що встановлюються у підсилювальних пунктах перед їх включенням в кінцеві пристрої.
Постійний надлишковий тиск у кабелі може підтримуватися двома способами: автоматичним підкачуванням газу в міру його витоку чи періодичним підкачуванням газу. В даний час найбільше поширення одержав перший спосіб. Для цієї мети використовується установка УСКД. Раніше застосовувалася АКОУ.
Схема утримання міжміського кабелю з довжиною секції герметичності 18 км під постійним надлишковим тиском з використанням установок УСКД приведена на мал. 31.3. В якості джерел стиснутого газу застосовуються балони високого тиску чи компресорні установки. Ємність балонів 40 л, тиск газу 14700 кПа (150 кгс/см2).
Тиск компресора 294—786 кПа (3—8 кгс/ см2).
Рис.31.3. Схема утримання кабелів під надлишковим газовим тиском:
1-кабель; 2 — розгалужуюча муфта; 3 — розподільні кабелі; 4 — газопровід; 5 — муфта ГМС; 6 — муфта ОГКМ; 7 — бокс; 8 — АКОУ: 9 — балон; 10 — муфта сполучна
Допускаються наступні величини тиску в різних кабелях:
КМ-8/6— 44(0,45); КМ-4—64(0,66); МКС-7Х 4—62(0,65); МКС-4Х4—72 (0,73); МКС-1Х4—108(1,1) кПа (кгс/ см2).
Ефективність утримання кабелю під надлишковим тиском у значній мірі залежить від кількості газу, що міститься в кабелі (на одиницю довжини), а також від швидкості поширення газу. При розгерметизації кабельної лінії, тобто появі отвору, струмінь вихідного через нього газу охороняє кабель від проникнення вологи. Чим більше отвір, тим швидше буде знижуватися тиск у районі ушкодження, і тому чим більше запас газу (в кабелі) і чим швидше він буде поширюватися від джерел підкачування до району ушкодження, тим триваліше буде захисна дія надлишкового тиску.
Кількість і швидкість поширення газу в кабелі залежить від його типу і конструкції, особливо від щільності сердечника. Вільний об’єм газу в 1 км кабелю складає: КМБ-8/6—860; КМБ-4—450; МКС-7Х 7— 150; МКС-1Х4—35 л. Користуючись цими даними, можливо визначити, скільки необхідно газу для накачування кабельної лінії будь-якої довжини до заданого надлишкового тиску.
Для змісту кабелю під постійним газовим тиском кабельна лінія розділяється на герметичні ділянки (газові секції). Довжина газової секції залежно від типу лінії може бути різною. Для міжміських кабелів вона звичайно робиться рівній довжині підсилювальної ділянки, на міських телефонних мережах вона приймається рівній довжині кабелю або може доходити до 10—20 км, для цього окремі короткі міські кабелі з'єднуються між собою по 4—5 штук за допомогою свинцевих трубок. | '
Герметичність кінців ділянок (газових секцій) забезпечується газонепроникними муфтами, які на міжміських кабелях встановлюються в підсилювальних пунктах перед включенням у крайові пристрої. На міських телефонних мережах такі, муфти встановлюють в шахтах перед рукавичкою, в якій лінійний кабель распаивается на 100X2 кабелі, а на іншому кінці —| у шафових колодязях на 100X2 кабелях, що включаються в бокси.
На міжміських кабелях застосовуються газонепроникні муфти, залиті всередині епоксидним компаундом, створюючим газонепроникну пробку. У інших типах муфт газонепроникна пробка утворюється з пластмасових дисків, через які пропускаються мідні жили. Такі муфти виготовляються в майстернях. Для коаксіальних кабелів застосовуються спеціальні газонепроникні муфти заводського виготовлення з концентричним розташуванням дротів.
На кабелях міських телефонних мереж газонепрониктні муфти| виготовляються безпосередньо на кабелі шляхом заливки, внутрішнього простору муфти масою типу МКС, що складається з. каніфолі, парафіну і церезину. Усередині газових секцій створюється надмірний тиск, перевершуючий атмосферний на 0,04-f--f-0,05 МПа. Цей тиск створюється компресорними установленими| балонами із стислим газом, встановленими на станціях| по кінцях газових секцій.
Повітря, що подається в кабель, повинне бути сухим, щоб не знизити| опір ізоляції кабелю. Для осушення повітря, що нагнітається в кабель, звичайно використовується хлористий кальцій або силикогель|.
У кабельних муфтах через кожні 1,3—2 км для сигналізациї про| пониження тиску встановлюються сигналізатори пониження тиску, а на обслуговуваних ПП| і крайових станціях — сигнальний пристрій, що дає світловий або звуковий сигнал при спрацюванні| сигналізаторів.
Сигналізатор (мал. 33.4) є скляною трубкою-капіляром завдовжки 210—230 мм, в яку упаяні два контакти..
Рис.31.4. Сигналізатор пониження тиску
Трубка з одного боку запаяна, а з іншого боку відкрита; невідкритий кінець встановлюється повітряний фільтр для оберігання від попадання в капіляр сторонніх частинок. У капілярі розміщені| два стовпчики ртуті, один з яких (великий) — робочий — служить для замикання контактів сигналізатора, а другий (малий) є захисною пробкою, що оберігає робочий стовпчик від окислення. Простір між стовпчиками ртути1 і між запаяним кінцем і робочим стовпчиком заповнено вуглекислим газом.
При надмірному повітряному тиску 0,015 МПа робочий; стовпчик ртуті знаходиться в своєму розпорядженні ближчим до запаяного кінця, контакти, знаходяться в розімкненому стані. При зниженні| тиску стовпчик ртуті рухається до відкритого кінця трубки і при тиску. близько 0,027-т-0,О35 МПа замикає контакти сигналізатора. У разі подальшого падіння тиску стовпчик ртуті продовжує пересуватися до відкритого кінця трубки і при тиску 0,01ч-0,02 МПа контакти знов розмикаються. При пошкодженні кабелю тиск знижуватиметься по обидві сторони від місця пошкодження і першим спрацює найближчий до місця пошкодження сигналізатор, який замкне сигнальний ланцюг.
Застосовують різні схеми включення сигналізаторів. Для сигналізації використовуються три дроти (мал. 31.5), всі непарні
Рис.31.5. Схема включення сигналізаторів пониження тиску
сигналізатори включаються між жилами а і з, а завиванні парні — між жилами б і с. Таке включення дозволяє Визначити шляхом вимірювання шлейфів два сповіщувача|, що перших спрацювали.
Для визначення номера сповіщувача|, що спрацював, на станції застосовують автоматичний пристрій, контролюючий роботу сигналізаторів, включених в сигнальні жили (мал. 31.6).,Для.
Рис.31.6. Скелетна схема пристрою, що визначає номер сигналізатора, що спрацював
стійкої роботи автоматичного пристрою послідовно з сигналізаторами включаються опори. Величина опорів вибирається, виходячи з надійності роботи вимірювального реле, включеного в діагональ моста автоматичного пристрою, який повинен правильно фіксувати сигналізатори, що спрацювали, незалежно від температурних змін опору сигнальних жив.
При спрацьовуванні якого-небудь сигналізатора приводиться в дію шукач (перемикач), який підключає по черзі до балансного плеча моста опори, відповідні опорам в ланцюзі сигналізаторів. Як тільки буде найдений| сигналізатор, що спрацював ,| шукач зупиниться, спрацює світлова|| і акустична сигналізація. Деякі установки дозволяють визначати номер другого, суміжного з першим, сигналізатора, а також фіксувати час між спрацьовуванням першого і другого сигналізаторів.
3. МЕТОДИ І ЗАСОБИ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЯ ПОШКОДЖЕННЯ КАБЕЛЯ
Для здійснення безупинного контролю за герметичністю оболонки кабелю, а також визначення району ушкодження використовуються методи обліку витрати газу і манометричний.
Метод обліку витрати газу заснований на обліку витрати газу, що подається в кабель з обох кінців ділянки для компенсації витоку, викликаної ушкодженням оболонки. Враховуючи, що при сталому режимі розподілу тиску в кабелі об’єм газу, подаваємий з обох кінців ділянки для компенсації витоку, обратно пропорційний відстані до місця витоку, по витраті газу за одиницю часу визначають район ушкодження. При цьому методі відпадає необхідність у спеціальних сигнальних жилах. Метод дозволяє визначити район ушкодження, якщо на ділянці мається тільки одне місце витоку.
Манометричний метод заснований на одночасному вимірі манометрами тиску в декількох місцях ділянки, розташованих на однаковій відстані друг від друга. За результатами вимірів будують графік розподілу тиску, що характеризується двома похилими кривими, що розходяться від місця витоку газу. Перетинання цих кривих відповідає району витоку газу (мал. 31.7).
Для визначення місця порушення герметичності кабелю (після встановлення району ушкодження) найбільш ефективним є метод використання індикаторних газів, здатних переміщатися в ґрунті (чи іншому газі) убік менших концентрацій. Поширюючи по кабелі, індикаторний газ виходить крізь ушкоджену оболонку в ґрунт і через якийсь час досягає поверхні землі, де його можна знайти за допомогою індикаторних приладів. В якості індикаторного газу для визначення місця ушкодження звичайно використовується фреон-22 (дифторхлорметан).
Рис.31.7. Манометричний метод визначення району ушкодження кабелю
Метод полягає в наступному. По всій довжині району ушкодження кабелешукачем уточнюється і позначається вішками траса кабелю. Через 1,5—2 м над кабелем пробивають шурфи діаметром 2—3 см. і глибиною 25—30 см. Попередньо обстежують галоидним течьошукачами ушкоджену ділянку для встановлення величини природного «фона», створенного галоідоутримуючими домішками ґрунту.
У найближчу до границі району ушкодження муфту упаюють вентиль і знижують у цьому місці надлишковий тиск (відкривають вентиль на 20—30 хв). Протягом 5—10 хв у кабель уводять фреон-22 під тиском 50—60 КПа. Для забезпечення руху індикаторного газу по кабелю вздовж ушкодженої ділянки після фреону-22 у кабель нагнітають сухе повітря під тиском 50—60 КПа. Через 12—15год. після вводу фреону приступають до обстеження траси, для чого в шурфах виносним щупом течьошукачами беруть проби повітря. Максимум газу спостерігається безпосередньо над місцем ушкодження кабелю. При несприятливих умовах проходження фреону в ґрунті місце ушкодження кабелю може бути виявлене через 5—7 діб.
Як джерела стиснутого газу для іспиту герметичності кабелю і утримання його під постійним надлишковим тиском використовуються компресорні установки, балони високого тиску й установки для ручного накачування кабелю.
Компресорні установки призначені для нагнітання газу в кабель і наповнення ним балонів високого тиску. Останні виготовляються на робочий тиск 10, 15 і 20 МПа і складаються з опорного башмака, циліндричного корпуса, у горловині якого є внутрішня різьба для опорного вентиля. На горловині укріплене кільце з різьбою, на яку нагвинчується запобіжний ковпак.
Ток сповіщувача при наявності домішки фреону різко зростає, опір падає, що реєструється стрілочним приладом. Крім того, зменшення опору змінює частоту коливань звукового генератора (чим більше іонний струм, тим вище частота), що дозволяє використовувати також звуковий індикатор.
Визначення місця ушкодження оболонки кабелю і її негерметичності проводиться в два етапи: спочатку за допомогою установок утриманя кабелю під тиском визначається район ушкодження кабелю, а потім шляхом подачі індикаторного газу точно знаходиться місце негерметичності оболонки.
Обладнання УСКД дозволяє визначити район ушкодження кабелю манометричним методом (див. мал. 31.8) з точністю до 1 км. Точне місце ушкодження оболонок і її негерметичності визначається подачею в кабель індикаторного газу. Поширюючись по кабелі, газ виходить крізь ушкоджену оболонку на поверхню землі, де і виявляється індикаторними приладами. Для зазначеної мети використовуються вуглекислий газ, родон, радіоактивний газ і фреон. Найбільше застосування одержав газ фреон. Він інертний до металів, нетоксичний і не займається.
Рис.31.8. Вимірювальний блок і виносний щуп галоїдного течешукача|