Поиск неисправностей на кабельных линиях электропередачи

Подземные кабельные линии электропередачи (КЛ), независимо от напряжения, на которое они рассчитаны (0.4 кВ, 1 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ), постоянно подвергаются внешним неблагоприятным воздействиям (природным явлениям, механическим нагрузкам). Нередко в обрыве кабеля виноват сам человек (к примеру, в процессе проведения земляных работ). Рассмотрим самые распространенные методы определения поврежденного участка кабельной линии.

Виды повреждений кабельных линий электропередач

Перегрев (или негативное влияние низких температур), перенапряжение, сдвиг грунта, неправильная прокладка линии — все эти факторы могут стать причиной возникновения обрыва или повреждения на КЛ.

При этом специалисты выделяют пять видов повреждений токопроводящих жил на кабельной линии:

1. Замыкание на землю. Подразумевает низкоомное замыкание жилы с потенциалом земли, изолированной или индуктивно заземленной сетью. Часто встречается также и двойное замыкание этого типа. Оно отличается тем, что замыкание происходит на различных жилах с начальными точками, находящимися на разных участках сети.
2. КЗ (короткое замыкание). Подразумевает возникновение низкоомного замыкания двух и более токопроводящих жил. Происходит из-за повреждения защитного слоя токопроводящих проводников.
3. Заплывающее повреждение. Нестабильное повреждение КЛ, отличающееся от остальных эпизодическим характером. Часто зависит от нагрузки на проводник. Проявляется при частичном разряде из-за старения проводника, высыхания масляной оболочки при небольшой нагрузке.
4. Повреждение защитного (изоляционного) слоя. Может стать причиной повреждения линии в будущем и не всегда становится причиной выхода КЛ из строя. Возникает, например, из-за попадания через поврежденную изоляцию влаги.
5. Обрыв. Полный обрыв проводника, возникающий при его механическом повреждении или при иных условиях (например, при неправильной укладке, в процессе проведения земляных работ).

На одном участке КЛ может находиться несколько различных типов проводников, особенно если рассматривать городские сети с большим числом различных коммуникационных кабельных систем (наземных и подземных).

Ввиду этого экспертам необходимо проверять линию на предмет повреждений на всех уровнях напряжения — низком, среднем и высоком. Для этих целей применяются соответствующие методики и специальные приборы.

Определение поврежденных точек КЛ импульсным методом

пособ подразумевает подачу на КЛ импульса напряжения для провоцирования возникновения пробоя в поврежденном месте. Этот пробой становится причиной появления переходного импульса (волны), многократно проходящего от точки повреждения к концу проводника.

В каждом месте, где отражается переходной импульс, он будет иметь разную полярность. Зная временной интервал, через который появляется волна, можно вычислить расстояние от начальной точки до точки КЛ с повреждением.

Импульсный способ чаще всего используется для длинных КЛ, так как импульс, идущий по токопроводящей жиле, имеет высокую энергию. Для определения параметров переходной волны используется генератор импульсного напряжения.

Сигналы, подающиеся на КЛ, регистрируются приборами по типу BAUR IRG (импульсными рефлектометрами). Зная временной интервал между 2 и 3 (или 3 и 4) волнами, можно максимально точно рассчитать расстояние до поврежденного участка цепи.

Выявление поврежденных мест проводника КЛ методом колебательного разряда

Чаще всего применяется при обнаружении повреждений заплывающего вида, которые появляются на КЛ ввиду образования в изоляции проводников полостей, выполняющих роль так называемых искровых промежутков.

Для выявления этим методом точки повреждения на проводник подается напряжение от кенотронного аппарата, а по данным, получаемым рефлектометром, рассчитывается расстояние до точки повреждения.

Петлевой метод определения поврежденных участков на КЛ

Этот способ часто используется в ситуациях, когда достоверно известно, что одна из жил в КЛ целая. Или при условии, что около исследуемой линии пролегает еще одна, с неповрежденными проводниками. Для выявления расстояния до пробоя проводится вычисление сопротивлений проводников.

В процессе исследования КЛ концы неповрежденных и поврежденных проводников соединяются вместе, а другие подключаются по схеме:

Для вычисления точки повреждения таким способом эксперты используют следующие данные:

• R1 — сопротивление неповрежденного (эталонного) проводника;
• R2 — сопротивление поврежденной жилы;
• L — длина КЛ до точки пробоя;
• Lк — общая длина линии.

Петлевой способ считается одним из наиболее старых. Применяется для поиска пробоев в одно- и двухфазных линиях. Не отличается точностью измерений, крайне трудоемкий. Поэтому сегодня его применяют довольно редко (обычно при условии отсутствия оборудования, необходимого для проведения более точных измерений).

Емкостный способ выявления поврежденных участков на кабельной линии

Емкостная методика позволяет выявлять поврежденные места на проводниках в линии путем измерения емкости каждой токопроводящей жилы. Способ относится к простому и точному, так как именно емкость — параметр, напрямую зависящий от длины токопроводящего кабеля.

При выявлении точки повреждения по такому методу используется схема, где:

• R1, R2, R3 — регулируемые потенциометры;
• Cэ — высоковольтный конденсатор (эталонный);
• L — расстояние до точки повреждения;
• Lк — длина линии;
• 1 — проводники линии;
• 2 — изоляция кабеля;
• 3 — точка пробоя.

Изменяя параметры регулируемых потенциометров, специалисты добиваются минимального отклонения показателей прибора Г. Это будет указывать на то, что достигнуто равновесие между плечами моста (то есть, о равном соотношении R1/R2 = Сx/Сэ). Далее это позволит выявить емкость поврежденных проводников по формуле: Сx = Сэ*(R1/R2).

Таким методом можно точно определить емкость на другом конце кабельной линии. После этого необходимо подключить к проводникам генератор и повторить измерения. В итоге можно будет определить расстояние до точки повреждения на линии — L = Lk*С1/(C1+C2), где С1 и С2 — емкости поврежденных токопроводящих жил, измеренные в начальной и конечной точках линии.

Экономика и меры профилактики аварий

Представленные методы поиска места повреждения КЛ используются специалистами чаще всего. Выбор конкретного способа зависит от типа кабеля, трассы линии, условий её прокладки. Во всех случаях авария на КЛ с последующими поиском и устранением неисправности приводят к простою КЛ, к недоотпуску электроэнергии потребителям и, в конечном счете, к экономическим потерям.

Одно из важнейших направлений профилактики аварийных ситуаций - это диагностика и предупреждение развития дефектов в кабельной изоляции. На практике применяются различные методы и технологии: высоковольтные испытания, измерение частичных разрядов и диэлектрических потерь, тепловизионный контроль и другие. Некоторые методы требуют вывода кабеля из эксплуатации, другие позволяют мониторить состояние линии онлайн и в рабочем режиме.

Получите консультацию по диагностике изоляции высоковольтных кабельных линий. Специалисты проекта test-energy.ru дадут свои рекомендации или сами проведут диагностику на вашем объекте.