2 Методи діагностування кабельних ліній

У даній роботі розглядаються особливості методу імпульсної рефлектометрії, хвилевого методу, імпульсно-дугового методу, а також принципи роботи приладів, створених на основі цих методів. Розглядається проблема діагностики стану кабельних ліній, актуальність і перспективи створення вимірників часткових розрядів. Існує також мостовий метод вимірювання, але при його використанні необхідне відключення жил кабелю від навантаження, що призводить до призупинення роботи пристроїв СЦБ на час перевірки, тому цей метод нам не підходить.

2.1 Метод імпульсної рефлектометрії

Метод імпульсної рефлектометрії успішно використовується в практиці визначення місць пошкодження силових кабельних ліній вже декілька десятиліть. На основі методу імпульсної рефлектометрії працюють вітчизняні прилади Р5-10, Р5-13, Р5-17 і ряд нових цифрові рефлектометри.

Суть методу імпульсної рефлектометрії полягає в наступному:

1. Зондуванні кабелю (двопровідній лінії) імпульсами напруги.

2. Прийомі імпульсів, відбитих від місця пошкодження і неоднородностей хвилевого опору.

3. Виділенні віддзеркалень від місця пошкоджень на тлі перешкод (випадкових і віддзеркалень від неоднородностей ліній).

4. Визначенні відстані до пошкодження по тимчасовій затримці відбитого імпульсу щодо того, що зондує.

Спрощена структурна схема імпульсного рефлектометра приведена на малюнку 2.1.

Мал. 2.1

З генератора імпульсів зондуючі імпульси подаються в лінію. Відбиті імпульси поступають з лінії в приймач, в якому проводяться необхідні перетворення над ними. З виходу приймача перетворені сигнали поступають на графічний індикатор. Всі блоки імпульсного рефлектометра функціонують по сигналах блоку управління.

На графічному індикаторі рефлектометра відтворюється рефлектограма лінії - розподіл відбитих сигналів як реакція лінії на зондуючий імпульс, малюнок 2.2.

Мал. 2.2

Вид відбитого сигналу залежить від характеру пошкодження або неоднорідності. Наприклад, при обриві відбитий імпульс має ту ж полярність, що і що зондує, а при короткому замиканні відбитий імпульс міняє полярність, малюнок 2.3.

Мал. 2.3

У ідеальному випадку, коли віддзеркалення від пошкодження повне і загасання відсутнє, амплітуда відбитого сигналу рівна амплітуді зондуючого імпульсу.

Популярність методу імпульсної рефлектометрії обумовлена його достоїнствами:

1. Наочністю. По рефлектограмі кабельної лінії можна:

- виявити всі природні елементи (неоднорідності) кабельної лінії: початок кабельної лінії, муфти, кабельні вставки, відгалуження, кінець лінії, а також місце дефекту

- визначити взаємне розташування елементів кабельної лінії і дефекту

- визначити відстань до місця пошкодження і будь-якої неоднорідності кабелю).

2. Високою точністю визначення відстані до місця пошкодження з цифровим відображенням зміряного значення. (Інструментальна погрішність вимірювання відстані у сучасних рефлектометрів складає 0,2.2%. У результатах вимірювання відстані автоматично враховується встановлений коефіцієнт укорочення).

3. Відносною простотою і зручністю застосування. (Для проведення вимірювань необхідний тільки один прилад - імпульсний рефлектометр і не потрібне додаткове устаткування. Підключення до кабельної лінії проводиться тільки з одного боку).

4. Можливістю визначення пошкоджень різного типу: коротке замикання, обрив, пониження опору ізоляції.

5. У сучасних цифрових рефлектометрах забезпечується можливість докладного аналізу конкретної вибраної ділянки кабелю за рахунок введення розтяжки зображення цієї ділянки на рефлектограмі.

Можливості методу імпульсної рефлектрометрії за визначенням місця пошкодження обмежені у випадках, коли опір в місці пошкодження значно (у 10.20 разів і більш) вищий, ніж хвилевий опір лінії. В цьому випадку віддзеркалення від місця пошкодження має малу амплітуду і його складно виявити по рефлектограмі на тлі перешкод. Аналогічна ситуація виникає при пошкодженнях, які "виявляються" тільки при подачі на кабель високої напруги. Опір такого пошкодження за відсутності напруги має дуже велику величину. По рефлектограмі таке пошкодження, як правило, виявити неможливо. Якщо ж на кабель подати напругу, то в цьому місці виникає пробій.

Для перетворення високих опорів в місці пошкодження кабелю в низькі, необхідні для ефективного використання методу імпульсної рефлектрометрії, використовують операцію пропалення.

Від дії на кабельну лінію пропалюючої установки в місці пошкодження спочатку наступає пробій, а потім протікає відповідний струм, від якого виділяється енергія і відбувається вуглецювання каналу пробою. Опір в місці пошкодження знижується.

Проте використання пропалення має свої негативні моменти

По-перше, потрібні додаткові апаратні і енергетичні витрати.

По-друге, зниження опору в місці пошкодження, досягнуте в результаті пропалення, дозволяє ефективно застосувати метод імпульсної рефлектометрії, але не дозволяє використовувати такий ефективний трасовий метод, як акустичний.

По-третє, в процесі пропалення кабель піддається великому додатковому навантаженню, що може негативно позначитися при його подальшій експлуатації. Крім того, при пропаленні в місці пошкодження виділяється велика кількість енергії, що може пошкодити сусідні кабелі.