Несмотря на периодический осмотр кабельных трасс и проведение профилактических испытаний, при эксплуатации имеют место повреждения (случайные отказы) КЛ. Как правило, это пробой изоляции, реже – разрыв фаз.
Поврежденный кабель отсоединяется с обоих концов от оборудования и с помощью мегаомметра определяется характер повреждения: измеряется сопротивление изоляции между каждой фазой и заземленной металлической оболочкой и между каждой парой фаз. Измерения проводят с одного конца кабеля. Фазные жилы другого конца кабеля разомкнуты (для определения замыканий) или замкнуты и заземлены (для определения обрывов).
Результаты измерений могут не выявить характер повреждения, поскольку переходное сопротивление в месте повреждения может быть достаточно высоким, в частности, из-за затекания места пробоя изоляции маслоканифольным составом (заплывающий пробой) в кабелях с бумажной пропитанной изоляцией.
Для снижения переходного сопротивления изоляция кабеля в месте повреждения прожигается. Для этого на кабель подается напряжение, достаточное для пробоя изоляции в месте повреждения. После некоторого времени повторения пробоев переходное сопротивление в месте повреждения уменьшается, разрядное напряжение снижается, а ток разряда увеличивается. Изоляция прожигается этим током, переходное сопротивление в месте повреждения уменьшается.
После определения характера повреждения выбирается способ и аппаратура для определения места повреждения кабеля.
По точности определения места повреждения различают относительные и абсолютные методы. Относительные методы имеют определенную погрешность и позволяют определить лишь зону повреждения. Это импульсный, петлевой и емкостной методы.
Точное место повреждения позволяют найти абсолютные методы такие, как индукционный и акустический.
Импульсным методом определяется зона однофазного или многофазного замыкания, зона обрыва любого количества фазных жил.
В поврежденную линию посылается эталонный электрический импульс. По экрану измерительного прибора, проградуированному в мкс, измеряется интервал времени t x между моментом подачи импульса и моментом прихода импульса, отраженного от места повреждения (рис. 8.3).
Скорость распространения электромагнитных волн в силовых кабелях практически не зависит от сечения и материала жил и составляет 160 + 3 м/мкс. Расстояние до места повреждения вычисляется как l x = 80 t x, м.
Для случая, приведенного на рис. 8.3, зона повреждения находится на расстоянии l x = 80 . 3,5 = 280 м от места измерения.
а) б)
Рисунок 8.3 - Экран прибора при определении зоны повреждения кабеля импульсным методом: а – при замыкании; б – при обрыве
По знаку отраженного импульса судят о характере повреждения. Если посланный и отраженный импульс разного знака – повреждение типа замыкание (рис. 8.3,а), если одного знака – повреждение типа обрыв (рис. 8.3,б).
Петлевой метод применяется для определения зоны однофазных и двухфазных замыканий на землю. Этот метод основан на измерении омического сопротивления жил кабеля до места повреждения.
На одном конце кабеля замыкаются нормальная и поврежденная жилы (образуется петля). Измерения проводятся с другого конца кабеля (см. рис. 8.4). Для измерения сопротивлений R 2 и R 4 может использоваться, например, мост постоянного тока.
Рисунок 8.4 - Схема определение зоны повреждения петлевым методом
В одну диагональ моста включается источник постоянного напряжения – U, в другую – измерительный прибор, например милливольтметр mV. Регулируемыми сопротивлениями R 1 и R 3 достигается равновесие моста – нулевое показание милливольтметра.
Известно, что равновесие моста будет достигаться при выполнении соотношения
(8.3)
где R 2 – сопротивление нормальной жилы и участка поврежденной жилы от конца кабеля до места повреждения;
R 4 – сопротивление участка поврежденной жилы от начала кабеля до места повреждения.
Поскольку сопротивление жилы кабеля пропорционально его длине, зона повреждения после достижения равновесия моста определяется несложными вычислениями
(8.4)
где l – длина кабеля.
Емкостной метод позволяет определить зону обрыва фазных жил кабеля. Метод базируется на измерении емкости между каждой жилой и заземленной металлической оболочкой кабеля.
Пусть измеренная емкость оборванной жилы составляет С х, а измеренная емкость целой жилы – С. Расстояние до места обрыва составляет
(8.5)
При обрыве трех фазных жил емкость кабеля рассчитывается по известному выражению
(8.6)
где b o – удельная емкостная проводимость кабеля, определяемая по справочным данным.
Индукционный метод позволяет определить место многофазных замыканий в кабеле после успешного прожига изоляции в месте повреждения. Метод основан на улавливании магнитного поля, создаваемого вокруг кабеля протекающим по нему током. Улавливание поля производится с помощью специальной поисковой катушки, имеющей магнитный сердечник для концентрации поля.
По двум поврежденным жилам кабеля пропускается ток высокой частоты (800…1000 Гц) от звукового генератора G (рис. 8.5). Вокруг кабеля образуется магнитное поле высокой частоты. Поместив в это поле поисковую катушку, соединенную через усилитель с наушниками, можно прослушивать звуковой сигнал. Обслуживающий персонал, продвигаясь по трассе КЛ, прослушивает этот звуковой сигнал.
Рисунок 8.5 - Иллюстрация индукционного метода отыскания повреждения
Слышимость сигнала вдоль кабельной линии будет периодически изменяться от max до min. Это объясняется спиральным повитом жил кабеля. Преобладание над поверхностью земли магнитного поля одной жилы периодически меняется на преобладание противоположного магнитного поля другой жилы.
В месте короткого замыкания ток от генератора G меняет свое направление, интенсивность магнитного поля и, следовательно, слышимость сигнала в этом месте усиливаются. За местом повреждения звукового сигнала не будет.
Использование тока высокой частоты необходимо для отстройки звукового сигнала от фона промышленной частоты 50 Гц соседних кабелей.
Акустический метод позволяет определить место однофазных и многофазных замыканий в кабеле при заплывающем пробое.
В поврежденную жилу (в поврежденные жилы) периодически подаются импульсы постоянного напряжения, например, от накопительного конденсатора. В месте повреждения возникают разряды, вызывающие акустический шум. Уровень этого шума прослушивается с поверхности земли, например, с помощью стетоскопа или прибора с пьезодатчиком-преобразователем механических колебаний в электрические.
При практическом поиске мест повреждения КЛ используется сочетание относительных и абсолютных методов. С помощью относительного метода определяется зона повреждения, а затем в этой зоне отыскивается место повреждения абсолютным методом.
Ремонт кабельных линий
КЛ ремонтируются при их повреждениях, например при пробое изоляции кабеля, а основной операцией при ремонте КЛ является установки новой или замена существующей кабельной муфты. Таким образом, при эксплуатации КЛ используется система аварийно-восстановительного ремонта (система АВР)
При повреждении кабеля обслуживающий персонал должен отыскать место повреждения, а при прокладке кабеля в земляной траншее - раскопать участок траншеи в этом месте. Раскопки должны вестись осторожно, а при глубине более 0,4 м – только лопатами.
Объем работ при текущих и капитальных ремонтах КЛ определяется по результатам предшествующих осмотров, испытаний и измерений. Для планирования ремонтов КЛ ведется следующая эксплуатационно-техническая документация:
паспорта КЛ;
листки осмотров;
кабельный журнал;
акты скрытых работ с указанием пересечений и сближения кабелей со всеми подземными коммуникациями;
акты на монтаж кабельных муфт;
протоколы измерения сопротивления изоляции;
протоколы испытаний изоляции КЛ повышенным напряжением;
протоколы измерения сопротивлений заземляющих устройств;
журналы неисправностей КЛ;
журналы учета работ на КЛ и другие документы.
На основании этих документов составляется многолетний график работ, в котором указывается перечень всех КЛ и годы их вывода в ремонт в соответствии с техническим состоянием. На основании многолетнего графика составляются годовые графики работ.
При капитальном ремонте КЛ выполняются следующие основные работы:
выборочное шурфление кабельных траншей с оценкой состояния кабелей и муфт;
полное вскрытие кабельных каналов с исправлением раскладки кабелей, устранением коррозии оболочек, чисткой каналов, заменой или ремонтом конструкций для крепления кабелей;
переразделка дефектных муфт;
частичная или полная замена участков КЛ;
ремонт заземляющих устройств;
окраска металлических конструкций в кабельных сооружениях.
При окончании ремонтных работ проводятся испытания КЛ, объем которых рассмотрен в п. 8.3. Кроме того, КЛ испытываются под нагрузкой в течение 24 ч.
Все работы, выполненные при капитальном ремонте КЛ, принимаются по акту. Акты со всеми приложениями хранятся в паспорте КЛ.