Повреждения кабельных линий

Основная масса электрических соединений потребителей электрической энергии с ее источниками выполняется кабельными линиями. Большая их часть прокладывается в земле, так как этот способ:

• не требует сооружения громоздких и дорогостоящих металлоконструкций, портящих внешний вид;
• обеспечивает защиту от доступа посторонних лиц (кроме несанкционированных земляных работ);
• позволяет экономить длину кабелей, так как прокладка производится по кратчайшему расстоянию между источником и потребителем.

Но существуют и недостатки прокладки кабельных линий в земле. Главный из них – сложность поиска повреждений в кабелях.

Повреждения возникают в результате воздействия таких факторов, как:

• сезонные подвижки грунта, возникающие обычно в весенний период при его оттаивании;
• нарушений условий эксплуатации кабельных линий (перегрузки по току);
• прохождение по кабельной линии токов внешнего (транзитного) короткого замыкания;
• выполнение работ вблизи кабельной линии;
• нарушение технологии при установке соединительных кабельных муфт.

Кабельная линия, проложенная открытым способом, тоже может быть повреждена. Но такое происходит реже, а поиск повреждения облегчается возможностью визуального осмотра. Иногда, правда, приходится использовать и специальные методы, о которых поговорим позднее.

Виды повреждения кабельных линий

От характера повреждения зависит выбор метода поиска его расположения. Вот основные из них:

• Полный обрыв кабеля. Встречается редко. Основная причина возникновения: земляные работы с применением экскаваторов, короткие замыкания в кабельных муфтах.
• Замыкание фазной жилы кабеля на землю (для кабелей, напряжением выше 1000 В).
• Замыкание между жилами.
• Низкая изоляция или пробой при плановых испытаниях повышенным напряжением. Характеризуется тем, что кабельная линия может оставаться в работе, но гарантировать, что в ней не произойдет короткое замыкание в любой момент нельзя.
• Комбинации замыканий «фаза-фаза-земля».

Определение кабельной трассы

Результатом поиска места повреждения является точное указание на местности участка с повреждением. А поскольку кабельная линия скрыта в земле, то для начала уточняют трассу, по которой она проходит.

На всех предприятиях, в городских и сельских электрических сетях есть планы местности, на которых указаны трассы прокладки всех кабельных линий. Но для поиска повреждения этого недостаточно. Нужно знать трассу с максимальной точностью. Для ее определения используется прибор, называемый трассоискателем.

Трассоискатели способны работать в нескольких режимах:

• определение нахождения кабельной линии, находящейся под напряжением. Чем больше нагрузка (ток) линии, тем лучше она прослушивается;
• определение трассы отключенной линии. Для этого в комплект к трассоискателю входит генератор звуковых сигналов. Он подключается между двумя жилами линии на одном из ее концов, на другом конце эти жилы закорачиваются. Сигнал, подаваемый в линию, представляет собой последовательность модулированных звуковых импульсов, с небольшой частотой следования.
• определение места замыкания двух жил между собой. Для этого с одного из концов линии на эти жилы подается сигнал. Кабель излучает его до места повреждения, за ним сигнал пропадает.

Приемник сигнала очень похож на миноискатель. Так как включает в себя штангу с приемной катушкой на конце, и блоком управления посередине, к которому подключены наушники. В блок управления входит: дисплей или стрелочный индикатор, на котором отображается уровень принимаемого сигнала, переключатель режимов, гнезда для подключения катушки и наушников. Отсек источников питания или аккумуляторная батарея.

Принцип поиска тоже схож с мино- или металлоискателями. С одной лишь оговоркой: движение катушки происходит поперек предполагаемого места прохождения кабеля. По максимуму сигнала определяется точное место ее расположения. Затем оператор отмечает обнаруженное место, проходит 5 – 10 метров по трассе и повторяет поиск. В результате трасса отмечается на земле либо колышками, либо подручными предметами.

Подготовка кабеля к поиску повреждения

Все методы указания места повреждения кабельной линии успешно работают только в случае, когда сопротивление между поврежденными жилами равно нулю. Наличие сопротивления изоляции в сотни Ом уже делает невозможным измерение расстояния до повреждения или применение акустического метода поиска. В случае обрыва жил без замыкания между ними задача еще более затрудняется.

Поэтому, как ни странно это звучит, но повреждение необходимо развить до такой степени, чтобы оно было полным. Мультиметр, подключенный между поврежденными жилами, должен показать ноль. А между оборванными жилами нужно создать контактное соединение.

Для этого используются установки прожига. Работают они так: в кабель между поврежденными жилами подается высокое напряжение (порядка 4 – 10 кВ). в результате возникает пробой изоляции, через место повреждения протекает ток, а напряжение на выходе установки автоматически снижается. При этом ток, выдаваемый установкой прожига, автоматически (или вручную) увеличивается. В месте повреждения плавится изоляция, разогревается и плавится металл. Процесс продолжают до тех пор, пока ток не достигнет максимальной величины.

При повреждениях в эпоксидных кабельных муфтах или в случае пробоя изоляции при высоких напряжениях (больших, чем рабочее напряжение линии) прожиг затруднен. Расплавленная изоляция после остывания вновь заливает междуфазный промежуток.

Измерение дистанции до места повреждения

Для реализации этого метода используют приборы, называемые рефлектометрами. Принцип их работы основан на подачу в кабельную линию электрического импульса, отражающегося от всех неоднородностей, встреченных им на своем пути. Отсюда второе название прибора: измеритель неоднородностей в кабельных линиях. На дисплее прибора отображается прямая линия, на которой в начале отсчета виден стартовый импульс. За ним отображаются импульсы, отраженные от мест с изменением характера изоляции. Это повороты линии, переходы из земли на воздух, кабельные муфты, места замыканий и обрывов. На неповрежденных жилах виден конец линии, что используется для измерения ее полной длины.

Совмещая место расположения импульса с измерительной меткой прибора, определяют расстояние до неоднородности. Сравнивая показания прибора на поврежденных и неповрежденных фазах, убеждаются в том, что выбранная метка соответствует месту повреждения.

Затем по чертежу трассы ориентировочно определяют зону, где находится повреждение, и приступают к его окончательной локализации.

Акустический метод поиска повреждения

Простейшее устройство для акустического метода – источник высокого напряжения (испытательная установка), с подключенным к ее выходу высоковольтным конденсатором. Поврежденная жила подключается к конденсатору через разрядник.

Установка заряжает конденсатор. Как только напряжение на нем превысит пробивное напряжение разрядника, происходит его пробой на поврежденную жилу. В кабель устремляется акустическая волна, доходящая до места повреждения. В результате в нем возникает сильный звуковой эффект (щелчок).

Современные установки на выходе имеют контакторы, работающие от блока управления. С его помощью задается как выходное напряжение, так и частота следования импульсов.

Для прослушивания акустических сигналов в месте повреждения используются пьезоэлектрические датчики, устанавливаемые на землю, или те же трассоискатели. Двигаясь по трассе и прослушивая сигнал, ищут место его максимума. Оно соответствует месту повреждения.

После завершения поиска кабельную линию раскапывают на участке 5 – 10 м от предполагаемого повреждения. Затем акустическим методом убеждаются в его наличии непосредственно на кабеле. После этого место повреждения вырезается, кабельная линия испытывается повышенным напряжением с обеих сторон. При успешном испытании приступают к ее ремонту. При неуспешном – ищут место следующего повреждения.