(Журнал «Энергетик» №7/2005)
Поиск мест повреждений кабельных линий (КЛ) традиционно считается одной из важнейших задач, определяющих скорость устранения аварии и восстановления нормальной схемы электроснабжения.
Только высококвалифицированный персонал, оснащенный современным оборудованием для поиска повреждений кабелей и владеющий современными методами обнаружения дефектов КЛ, может гарантировать оперативное и безошибочное обнаружение поврежденного участка. Следует также отметить, что ответственность, лежащая на коллективе лабораторий, осуществляющих поиск мест повреждений КЛ, дополнительно возрастает за счет «цены ошибки» – это использование землеройной техники, затраты на восстановление целостности покрытия дорог и тротуаров в месте проведения земляных работ, это отвлечение от работы персонала и, конечно, увеличение времени устранения аварии.
Настоящая статья посвящена современным методам определения повреждения в КЛ, уже получившим повсеместное распространение в странах западной Европы и завоевывающим все большую популярность среди Российских специалистов.
Традиционно поиск места повреждения КЛ сводится к двум этапам. Первый этап: определение местоположения дефекта (расстояния до места повреждения). И второй этап: топографическое определение места повреждения (точное определение на трассе). Наиболее популярным методом определения расстояния до места повреждения, на сегодняшний день, является импульсная рефлектометрия.
Цифровой рефлектометр посылает пакет импульсов амплитудой до 160 В в КЛ и регистрирует отраженный сигнал от неоднородностей в КЛ. При этом очень четко регистрируются такие повреждения, как обрыв КЛ или повреждение с низким переходным сопротивлением (короткое замыкание - КЗ). Если же дефект в КЛ имеет высокое переходное сопротивление, что, как показывает практика, встречается в сетях с напряжением 6 – 35 кВ, работающих с изолированной или компенсированной нейтралью, очень часто (до 70% от числа всех повреждений), то обычный рефлектометр оказывается бессильным, так как уровень отраженного сигнала от места повреждения сопоставим с уровнем помех и его невозможно идентифицировать. В этом случае приходится преобразовывать высокоомный дефект в низкоомный путем прожига места повреждения. После прожига это обугленное повреждение имеет низкое сопротивление и легко определяется с помощью обычной импульсной рефлектометрии. Однако сам процесс прожига зачастую бывает трудоемким, длящимся от десятков минут до нескольких часов, и, кроме того, в процессе прожига из-за длительного протекания относительно больших токов по КЛ в кабеле происходят местные перегревы и, как следствие, возникают предпосылки для последующих пробоев изоляции в других, неповрежденных местах.
Решить проблему позволяет так называемая дуговая рефлектометрия на основе метода вторичного импульса. Основные принципы ее следующие: высоковольтный импульсный генератор с присоединенным согласующим устройством (см. рис.1) используется для создания и стабилизации дуги в месте повреждения кабеля. При этом синхронно включается рефлектометр, который регистрирует новую форму сигнала, отличную от простой рефлектограммы КЛ. Новая форма сигнала указывает на сильное отражение в области отрицательных значений в месте повреждения, сопротивление которого стало низким из-за низкого сопротивления дуги, горящей в месте повреждения. Иными словами, дуга идентифицируется как короткое замыкание в КЛ. Одновременное отображение сохраненной ранее формы сигнала без дуги в месте повреждения и текущего сигнала упрощает анализ полученных результатов (см. рис. 2). При реализации этого метода помимо получения точных результатов кабель не подвергается негативным воздействиям от использования прожигающей установки и переходное сопротивление в месте повреждения остается достаточно высоким. Это позволяет использовать при топографическом определении места повреждения акустический метод, наиболее простой и точный. Определение расстояния до места повреждения КЛ методом вторичного импульса очень хорошо зарекомендовал себя в случае высокоомных повреждений с напряжением пробоя до 32 кВ. В том случае, когда напряжение пробоя более 32 кВ, применяется метод отраженной волны с осцилляцией по напряжению или по току. Суть этого метода заключается в измерении времени прихода волны напряжения, отраженной от места пробоя (см. рис.3 и 4).
Благодаря современным технологиям производства, описанные выше методы в настоящее время реализованы даже в компактных системах для поиска мест повреждения КЛ, таких как Syscompact и STG 600 компании Baur (Австрия).
В части топографического определения места повреждения КЛ непосредственно на трассе следует отметить, что основной акцент в новых разработках делается на совершенствование акустического метода поиска повреждений. Так, в конструкции высокочувствительного микрофона предусмотрена фильтрация акустического сигнала с изменяемой полосой пропускания, что позволяет ограничить влияние звуковых помех на работу оператора. Помимо этого в современных поисковых системах Locator Set реализована функция измерения времени запаздывания акустического сигнала от пробоя в месте повреждения КЛ относительно электромагнитного с последующим расчетом расстояния до места повреждения. Это позволяет достоверно определять место повреждения даже в случае прокладки КЛ в кабельных блоках или когда КЛ проходит под строительными конструкциями, из-за которых эхо от акустического сигнала настолько велико, что не позволяет определить место повреждения с помощью традиционных стетоскопов и наземных микрофонов.
В заключении стоит отметить, что положительный опыт работы с подобным оборудованием российских специалистов из Мосэнерго, Новосибирскэнерго, МПС, Оргэнергогаз, НЛМК и многих других ведущих компаний должен послужить хорошим примером для всестороннего продвижения современных методов и технологий поиска повреждений КЛ в Российской промышленности.
