Виды повреждений кабельных линий, краткая характеристика методов их обнаружения (стр. 6 из 7)

Стандартная форма АФД

Сразу же отметим, что точечное представление данных на АФД практически не используется. Во-первых, в таком виде ей неудобно пользоваться т. к. близко лежащие точки сливаются и становятся неразличимы. Кроме того, для определения числа импульсов, поступивших в интересующую нас зону (фазовый и амплитудный интервалы) приходится считать отдельные точки.

Второй (и основной) причиной является то, что такой метод регистрации сигналов ЧР (измерение амплитуды и фазы каждого импульса ЧР) является неэкономичным, т. к. для запоминания параметров каждого из зарегистрированных импульсов требуемся много памяти и места на дисковом накопителе. Т.е. неудобен сам способ запоминания и хранения данных.

Рис. 2.26 Стандартная АФД

Рассмотрим сначала точечную форму АФД показанную на рис. 2. Добившись наглядности представления данных, мы не потеряли ничего. Из рис. 2. можно определить любой из требуемых ГОСТом параметров (с точностью до проблем, описанных в п. 2.) таких как ток ЧР, максимальный зарегистрированный заряд, частоту следования импульсов в любом интервале амплитуд, энергию и мощность ЧР, квадратичный параметр и т.д. Мы не потеряли никакой информации, правда, при точечной форме АФД ничего и не выиграли в объеме запоминаемых данных.

Теперь рассмотрим стандартную форму АФД (рис. 3). Наиболее важным моментом является то, что при таком подходе количество запоминаемой информации перестало зависеть от общего числа зарегистрированных сигналов. Теперь необходимый объем памяти определяется требуемой точностью измерения амплитуды и фазы, которая пропорциональна числу интервалов, на которые мы разбиваем оси координат, т.е. числу ячеек матрицы.

На первый взгляд, при построении матрицы мы полностью потеряли информацию о конкретных импульсах ЧР. Мы уже не можем сказать, в какое конкретное место внутри ячейки попал импульс, но какова была его амплитуда и фаза, мы, по прежнему, знаем, правда, с точностью до размера ячейки. Таким образом, единственная разница между этими формами АФД – это точность определения амплитуды и фазы импульсов. Если в первом случае точность измерения амплитуды и фазы определялась измерительным прибором, то во втором случае, она ограничивается числом разбиений по амплитуде и фазе. Иными словами, на первый взгляд, мы снизили изначально более высокую точность измерений до некоторого уровня.

Сущность метода измерения частичных разрядов заключается в следующем. В момент появления частичного разряда в кабельной линии возникает два коротких импульсных сигнала, длительности которых десятки-сотни наносекунд. Эти импульсы распространяются к разным концам кабельной линии. Измеряя импульсы, достигшие начала кабеля, можно определить расстояние до места их возникновения и уровень.

Структурная схема измерений частичных разрядов в кабельных линиях показана на рисунке. Основными узлами измерительной схемы являются: компьютерный анализатор дефектов и частичных разрядов в кабельных линиях и высоковольтный адаптер. Компьютерный анализатор дефектов и частичных разрядов в кабельных линиях может быть выполнен в виде совокупности измерительного блока и портативного компьютера (как показано на рисунке) или в виде специализированного измерительного прибора. Высоковольтный адаптер служит для развязки компьютерного анализатора и источника воздействующего напряжения. Так, короткие импульсы напряжения, распространяющиеся в кабельной линии, беспрепятственно проходят на вход рефлектометра TDR или на выход частичных разрядов, но не попадают в низкочастотный (50 или меньше герц) источник напряжения. В тоже время напряжение (1…1,2)*Uраб от источника беспрепятственно поступает на кабельную линию. В качестве воздействующего напряжения может служить напряжение промышленной сети или напряжения от источника сверхнизкой частоты.

Сначала кабельная линия отключается от источника воздействующего напряжения, вызывающего появление частичных разрядов. При помощи кнопки Кн на высоковольтном адаптере (или специального устройства) проверяют разряженность кабельной линии. Компьютерный анализатор включают в режим импульсного рефлектометра и снимают рефлектограмму кабельной линии. По рефлектограмме определяют длину кабельной линии и коэффициент затухания импульсов в линии.

Рис 2.27 Определение дефектов изоляции

Затем переключают компьютерный анализатор в режим измерения частичных разрядов.

Далее снимают гистограмму – распределение частоты следования n импульсов частичных разрядов от амплитуд импульсов от частичных разрядов Uчр, пришедших к началу кабельной линии.

По гистограмме n=f(Uчр) можно сделать вывод о наличии и количестве слабых мест (потенциальных дефектов) в кабельной линии.

Так, на рисунке показана гистограмма кабельной линии с тремя потенциальными дефектами. Дефект №1 имеет самую высокую частоту следования n1 и самую маленькую амплитуду импульсов U1. Соответствующие параметры имеют дефект №2 и дефект №3.

По амплитуде импульсов частичных разрядов, представленных на гистограмме, еще нельзя делать вывод о мощности частичного разряда в месте дефекта, так как пока неизвестно расстояние до него. В тоже время известно, что импульсы частичных разрядов, имея малые длительности, сильно затухают при распространении по кабельной линии. Поэтому следующим шагом является измерение расстояния до каждого из дефектов.

Компьютерный анализатор дефектов позволяет измерить расстояние до каждого из дефектов: L1, L2 и L3 и сохранить их в памяти.

Далее, на основе гистограммы и данных о расстоянии до каждого из дефектов, компьютерный анализатор вычисляет мощность частичных разрядов в каждом из дефектов и строит сводную таблицу дефектов.

2.5 Мостовой метод измерения

Мостовой метод измерения используется при контрольных измерениях и для локализации высокоомных повреждений изоляции на кабелях связи.

Эти повреждения можно условно разделить на 3 группы:

1. Низкое сопротивление изоляции или короткое замыкание между жилами пары.

2. Низкое сопротивление изоляции жилы относительно земли или замыкание на землю.

3. Связь между парами.

Для локализации повреждений в кабеле связи мостовым методом необходимым является наличие хотя бы одной «хорошей» жилы между местом подключения прибора и концом кабеля. «Хорошая» жила должна иметь высокое сопротивление изоляции. На практике в качестве «хорошей» жилы выбирается та, которая имеет наибольшее сопротивление изоляции.

Перед проведением измерений все жилы, которые предполагается использовать при измерениях, необходимо отключить от источников сигналов (например, коммутаторных устройств) и приемников сигналов (например, абонентских устройств).

2.5.1 Определение расстояния до места обрыва кабеля (оборваны все жилы)

При обрыве всех жил кабеля определить расстояние до повреждения можно по формуле:

Lх = Сх / Ср, (2.9)

где Сх – емкость оборванной пары, измеренная прибором;

Ср – погонная емкость пары.

2.5.2 Метод определения расстояния до места повреждения изоляции кабеля и его особенности

Рис 2.28 схема подключения жил кабеля к приборам

На рисунке обозначено:

А – «хорошая» жила;

В-жила с повреждением изоляции;

С – заземленная оболочка кабеля или жила, относительно которой у поврежденной жилы имеется утечка сопротивления Rп.

Расстояние Lx от начала кабеля до места нахождения утечки Rп определяется посредством измерения сопротивления шлейфа жил А и В, измерения сопротивления дефектного участка Rx жилы В и вычисления выражения:

Lx = 2Rx∙L / (Ra + Rв) = 2Rx∙L / Rs, (2.10)

где: Rs = Ra + Rв – сопротивление шлейфа жил А и В;

L – длина кабеля.

Если в кабеле есть одновременно несколько мест повреждения, например, вместе с утечкой Rп есть утечка R'п, причем R'п > Rп, то вследствии частичного ответвления измерительного тока на R'п при определения расстояния прибор покажет величину L'x. При этом, чем больше R'п по сравнению с Rп, тем меньше отличие L'x от Lx.

Таким образом, следует иметь в виду, что прибор не позволяет указать сколько и в каких местах одновременно имеется повреждений на неисправной жиле. Все повреждения идентифицируются прибором как одно общее повреждение, до которого и определяется расстояние.

2.5.3 Определение расстояния до места повреждения изоляции кабеля

Определение расстояния до места пониженной изоляции или места утечки на землю в поврежденной жиле симметричной линии производится методом Муррея посредством измерения отношения сопротивлений жилы до места повреждения к сопротивлению шлейфа, по схеме с замкнутыми жилами на противоположном конце кабеля.

Прежде всего необходимо найти в кабеле «хорошую» жилу.

Для этого в режиме «Измерение Ri» прибором ПКМ-105 измеряется сопротивление изоляции всех жил кабеля, которые предполагается использовать при измерениях.

В качестве «хорошей» жилы выбирается та жила, которая имеет наибольшее сопротивление изоляции. Далее нужно измерить сопротивление изоляции «хорошей» жилы Ri и поврежденной жилы Rп (жилы с пониженной изоляцией) и определить их отношение Кu.

Следует иметь в виду, что определение расстояния до места повреждения целесообразно проводить если величина Rп не превышает 20 МОм. При этом переходное сопротивление до 10 МОм позволяет обеспечить погрешность определения расстояния не более 1% (в пределах от 0,1 до 1% – в зависимости от условий). При более высоких значениях Rп погрешность увеличивается.