трусики женские украина

На головну

 Види пошкоджень кабельних ліній, коротка характеристика методів їх виявлення - Фізика

1. Види пошкоджень кабельних ліній, коротка характеристика методів їх виявлення

1.1 Характер ушкоджень у кабельних лініях

Всі пошкодження за характером поділяються на стійкі і нестійкі, прості і складні.

До стійких пошкоджень відносяться короткі замикання (КЗ), низькоомні витоку і обриви. Характерною особливістю стійких ушкоджень є незмінність опору в місці пошкодження з плином часу і під впливом різних дестабілізуючих факторів.

До нестійким пошкоджень відносяться витоку і поздовжні опору з великими величинами опорів, «запливаючі пробої» в силових кабельних лініях, зволоження місця порушення ізоляції та інші. Нестійкі ушкодження можуть самоусуватися, залишатися нестійкими або переходити за певних умов у стійкі. Опір в місці нестійкого пошкодження може змінюватися як з плином часу, так і під впливом різних дестабілізуючих факторів (напруги, струму, температури та ін.)

Стійкість ушкодження може бути визначена за допомогою вимірювання опору ізоляції та прозвонки пошкодженого кабелю при відсутності або наявності дестабілізуючих факторів. Це перша операція є обов'язковою для визначення місця пошкодження як силовий кабельної лінії.

1.2 Дистанційні і трасові методи визначення пошкоджень в кабельних лініях

Важлива роль з усіх операцій належить операції «Виявлення зони знаходження місця пошкодження» дистанційними методами.

Успішне вирішення операції дистанційного визначення відстані до зони знаходження місця пошкодження виміром з одного кінця кабелю дозволяє значно скоротити трудомісткість і час точного визначення місця пошкодження, так як зона обстеження кабельної лінії трасових методами істотно звужується. Це найбільш актуально для протяжних кабельних ліній.

Найбільшої ефективності виявлення місць пошкодження кабельних ліній можна домогтися спільним використанням приладів дистанційного визначення місць пошкодження і приладів трасового пошуку місць пошкодження. Для цього спочатку приладом дистанційного типу визначають зону знаходження місця пошкодження, а потім трасових приладом в зоні знаходження місця пошкодження визначають трасу залягання кабельної лінії і визначають точне місцезнаходження ушкодження.

При цьому виникає питання про можливість виявлення і точного визначення місця пошкодження тільки приладом дистанційного типу або тільки приладом трасового типу, наприклад у разі відсутності або виходу з ладу одного з приладів.

Зручності застосування приладів дистанційного типу, зокрема заснованих на методі імпульсної рефлектометрії, обумовлені насамперед можливістю проведення вимірювань з одного кінця кабельної лінії і досить точним визначенням відстані до місця пошкодження, маючи на увазі відстань, яку проходить електричним імпульсом по лінії.

Точно вказати місце пошкодження на трасі за результатами замірів локаційним приладом можливо при укладанні кабелю в коробах або в метро - за наявності точної розмітки траси і за додатковими ознаками (наявності видимого обриву, пережатию, порушення захисного покриву або броні, слідами від пробою або вигорання ділянки кабелю , зволоженню і т.п.).

Прилади трасового пошуку дозволяють визначити трасу, глибину залягання і точне місцезнаходження пошкодження кабельної лінії.

Основний недолік трасових методів полягає в тому, що при невідомої зоні знаходження місця пошкодження для точного його визначення трасових методом потрібно пройти з трасошукачі вздовж всієї траси. Це призводить до великих витрат, особливо для протяжних кабельних ліній або у важко доступних місцях.

Дистанційні методи вимірювання місць можуть бути використані для

вирішення різних завдань:

- Вимірювання довжини кабельних або повітряних ліній зв'язку, електропередачі, контролю, управління і т.д.,

- Вимірювання відстані до місця пошкодження або неоднорідності лінії,

- Визначення типу пошкодження лінії (обрив, коротке замикання, витік в ізоляції кабельної лінії, поява в жилах додаткового поздовжнього опору, та інші),

- Вимірювання параметрів кабельної лінії, таких як опір ізоляції, опір шлейфа, ємність кабелю.

При вирішенні задачі визначення місця пошкодження відкритої кабельної лінії для точного пошуку місця пошкодження може бути достатньо тільки дистанційного методу.

Найбільш поширеними дистанційними методами вимірювання є імпульсні методи і мостові методи.

Імпульсні методи вимірювання базуються на теорії поширенні імпульсних сигналів уздовж ліній.

Тривалість цих імпульсів значно менше часу проходження їх уздовж всієї лінії, тому в кожен момент часу імпульс присутній тільки на короткій ділянці лінії.

Імпульсні методи дозволяють: виміряти відстань (електричну довжину лінії) до місця пошкодження або неоднорідності (муфти, кабельної вставки), визначити вид ушкодження (коротке замикання, обрив, витоку, перепутиваніе жив, і т.д.)

Мостові методи, що застосовуються для вимірювання кабельних ліній, використовують постійний струм або змінний струм частотою від декількох герців до декількох сотень герц.

Мостові методи дозволяють виміряти опір ізоляції кабельної лінії, опір шлейфа (двох жив, закорочених на кінці), ємність кабелю, відстань до місця обриву, відстань до місця високоомній витоку в ізоляції лінії.

Імпульсні сигнали поширюються в лінії з дуже великою швидкістю, яка залежить від ізоляції між провідниками. Так, наприклад, в повітряних лініях, де ізолятор - повітря, швидкість поширення імпульсних сигналів близька до швидкості світла. У кабелях з гумовою ізоляцією швидкість поширення імпульсних сигналів орієнтовно в 3 рази менше, ніж швидкість світла.

Якщо лінія однорідна і не містить ушкоджень, то імпульсний сигнал безперешкодно поширюється від початку до кінця лінії. Якщо ж на його шляху зустрічаються неоднорідності (бар'єри), наприклад порушення ізоляції між провідниками, то частина енергії цього імпульсу проходить через цю неоднорідність, а частина відбивається і починає розповсюдяться в зворотному напрямку - до початку лінії.

Якщо ж лінія короткозамкнена або обірвана, то вся енергія імпульсу відбивається і повертається до початку лінії. Вимірявши час затримки посланого в лінію імпульсу і прийнятого з лінії, можна визначити відстань до місця пошкодження.

Залежно від джерела формування посланого (зондуючого) імпульсу імпульсні методи можна розділити на наступні: локаційні (методи імпульсної рефлектометрії), імпульсно-дугові (методи короткочасної дуги), методи коливального розряду і методи часткових розрядів.

2. Дистанційні методи

2.1 Використання методу імпульсної рефлектометрії для визначення пошкоджень кабельних ліній

Метод імпульсної рефлектометрії дозволяє визначити зону ушкодження (в межах похибки виміру) і застосувати окремі трасові методи виявлення тільки на невеликих ділянках траси, що дозволяє істотно скоротити час точного визначення місця дефекту.

Основними видами пошкоджень в кабельних лініях електропередачі та зв'язку є: короткі замикання і обриви, поява витоку між жилами або між житловою і екраном (бронею), збільшення поздовжнього опору.

Перед проведенням вимірів методом імпульсної рефлектометрії необхідно перевірити ділянку кабельної лінії омметром або мегоометром. Однак така перевірка може бути недостатньою. Наприклад, після впливу мегоометром на кабель, що має розтріскану ізоляцію з потрапила вологою, може статися підсушування місця дефекту. При цьому показання мегоометра відповідають як би справного кабелю (сотні і тисячі МОм).

Після виявлення дефектних ліній (жив, фаз) мегоомметром переходять до попередньому визначенню місця пошкодження методом імпульсної рефлектометрії.

2.1.1 Суть методу імпульсної рефлектометрії

Метод імпульсної рефлектометрії, званий також методом відбитих імпульсів або локаційним методом, базується на поширенні імпульсних сигналів у дво- і багатопровідних системах (лініях і кабелях) зв'язку.

Прилади, що реалізують зазначений метод, називаються імпульсними рефлектометра.

Суть методу імпульсної рефлектометрії полягає у виконанні наступних операцій:

1. зондування кабелю (двухпроводной лінії) імпульсами напруги.

2. Прийомі імпульсів, відбитих від місця пошкодження і неоднорідностей хвильового опору.

3. Виділення відбитків від місця пошкоджень на тлі перешкод (випадкових і відбитків від неоднорідностей ліній).

4. Визначенні відстані до пошкодження з тимчасової затримки відбитого імпульсу щодо зондуючого.

Рис 3.2.1 Спрощена структурна схема імпульсного рефлектометра

З генератора імпульсів зондувальні імпульси подаються в лінію.

Відображені імпульси надходять з лінії в приймач, в якому виробляються необхідні перетворення над ними. З виходу приймача перетворені сигнали надходять на графічний індикатор.

Всі блоки імпульсного рефлектометра функціонують за сигналами блоку управління.

На графічному індикаторі рефлектометра відтворюється рефлектограмм лінії - реакція лінії на зондує імпульс.

Освіта рефлекторам лінії легко простежити по діаграмі, наведеній на малюнку нижче. Тут віссю ординат є вісь відстані, а віссю абсцис - вісь часу.

Рис 2.2 рефлектограмм

У лівій частині малюнка показана кабельна лінія з муфтою і коротким замиканням, а в нижній частині - рефлектограмм цієї кабельної лінії.

Аналізуючи рефлектограмм лінії, оператор отримує інформацію про наявність або відсутність в ній пошкоджень і неоднорідностей.

Наприклад, за наведеною вище рефлектограмме можна зробити кілька висновків.

1. На рефлектограмме крім зондуючого імпульсу є тільки два відображення: відображення від муфти і відображення від короткого замикання. Це свідчить про хорошу однорідності лінії від початку до муфти і від муфти до короткого замикання.

2. Вихідний опір рефлектометра погоджено з хвильовим опором лінії, так як перевідбиттів сигнали, які за відсутності узгодження розташовуються на подвійному відстані, відсутні.

3. Пошкодження має вигляд короткого замикання, так як відбитий від нього сигнал змінив полярність.

4. Коротке замикання повне, так як після відбиття від нього інших відображень немає.

5. Лінія має велике загасання, так як амплітуда відбиття від короткого замикання багато менше, ніж амплітуда зондуючого сигналу.

Якщо вихідний опір рефлектометра не узгоджено з хвильовим опором лінії, то в моменти часу 2 - t м, 4 - t м і т.д. спостерігатимуться перевідбиттів сигнали від муфти, убуваючі за амплітудою, а в моменти часу 2 - tх, 4 - tх і т.д. - Переотраженія від місця короткого замикання.

Основну складність і трудомісткість при методі відображених імпульсів представляє виділення відбиття від місця пошкодження на тлі перешкод.

Метод імпульсної рефлектометрії базується на фізичному властивості нескінченно довгою однорідної лінії, згідно з яким відношення між напругою і струмом введеної в лінію електромагнітної хвилі однаково в будь-якій точці лінії. Це співвідношення:

W = U / I (2.1)

має розмірність опору і називається хвильовим опором лінії.

При використанні методу імпульсної рефлектометрії в лінію посилають що зондує імпульс і вимірюють інтервал tх - час подвійного пробігу цього імпульсу до місця пошкодження (неоднорідності хвильового опору). Відстань до місця пошкодження розраховують за виразом:

Lx = tx - V / 2, (2.2)

де V - швидкість поширення імпульсу в лінії.

Відношення амплітуди відбитого імпульсу Uо до амплітуди зондуючого імпульсу Uз позначають коефіцієнтом відображення Котре:

Котре = Uo / Uз = (W1 - W) / (W1 + W), (2.3)

де: W - хвильовий опір лінії до місця пошкодження (неоднорідності),

W1 - хвильовий опір лінії в місці пошкодження (неоднорідності).

Відбитий сигнал з'являється в тих місцях лінії, де хвильовий опір відхиляється від свого середнього значення: у муфт, біля місць зміни перерізу жили, біля місць стиснення кабелю, біля місця обриву, короткого замикання і т.д.

Якщо вихідний опір імпульсного рефлектометра відрізняється від хвильового опору вимірюваної лінії, то в місці підключення рефлектометра до лінії виникають переотраженія.

Переотраженія - це віддзеркалення від вхідного опору рефлектометра відбитих сигналів, які прийшли до місця підключення рефлектометра з лінії. Вихідна і вхідна опору рефлектометра, як правило, рівні між собою.

Залежно від співвідношення вхідного опору рефлектометра і хвильового опору лінії змінюється полярність і амплітуда перевідбиттів, яка може виявитися порівнянною з амплітудою віддзеркалень. Тому перед виміром рефлектометром обов'язково потрібно виконати операцію узгодження вихідного опору рефлектометра з хвильовим опором лінії.

Рис 3.2.3 Приклади рефлекторам лінії без узгодження вихідного опір з лінією і з узгодженням узгодження вихідного опору

При поширенні уздовж лінії імпульсний сигнал затухає, тобто зменшується за амплітудою.

Загасання лінії визначається її геометричній конструкцією і вибором матеріалів для провідників і ізоляції і є частотно-залежним.

Наслідком частотної залежності є зміна зондирующих імпульсів при їх розповсюдженні по лінії: змінюється не тільки амплітуда, а й форма імпульсу - тривалості фронту і зрізу імпульсу збільшуються («розпливанню» імпульсу). Чим довша лінія, тим більше «розпливанню» і менше амплітуда імпульсу. Це ускладнює точне визначення відстані до пошкодження.

Приклади рефлектограмм ліній без загасання (ідеальна лінія) і з загасанням показані на малюнку.

Для більш точного вимірювання необхідно правильно, відповідно до довжиною і частотної характеристикою загасання лінії, вибирати параметри зондуючого імпульсу в рефлектометром.

Рис 2.4 Лінія з загасанням і без загасання

Критерієм правильного вибору є мінімальне «розпливанню» і максимальна амплітуда відбитого сигналу.

Якщо за підключеної лінії на рефлектограмме спостерігається тільки зондує імпульс, а відбиті сигнали відсутні, то це свідчить про точний узгодженні вихідного опору рефлектометра з хвильовим опором лінії, відсутності пошкоджень і наявності на кінці лінії навантаження рівний хвильовому опору лінії.

Рис 2.5 Лінія з узгодженим опором рефлектометра і навантаження

Вид відбитого сигналу залежить від характеру пошкодження або неоднорідності. Наприклад, при обриві відбитий імпульс має ту ж полярність, що і зондує, а при короткому замиканні відбитий імпульс змінює полярність.

Рис 2.6 Відображення імпульсу від різних місць пошкодження

В ідеальному випадку, коли відбиття від пошкодження повне і затухання відсутня, амплітуда відбитого сигналу дорівнює амплітуді зондуючого імпульсу.

Розглянемо два випадки еквівалентних схем ушкоджень, які найбільш часто зустрічаються на практиці: шунтирующая витік і поздовжнє опір.

Нехай місце пошкодження лінії являє собою шунтуючу витік Rш:

Рис 2.7 Схема ушкодження з поздовжньою витоком

Зі зміною опору витоку від нуля (відповідає короткого замикання) до нескінченності (відповідає справної лінії), при позитивному зондуючого імпульсі відбитий імпульс має негативну полярність і змінюється за амплітудою від максимального значення до нульового, у відповідності з виразом:

Котре = (W1 - W) / (W1 + W) = - W / (W + 2 - Rш), (2.4)

де: Rш - опір шунтової витоку,

W1 - хвильовий опір лінії в місці пошкодження, визначається виразом:

W1 = (W - R ш) / (W + Rш) (2.5)

Так, наприклад, при короткому замиканні (Rш = 0) отримуємо: Котре = -1. У цьому випадку сигнал відбивається повністю зі зміною полярності.

При відсутності шунтової навантаження (Rш = нескінченності) маємо:

Котре = 0. Сигнал не відбивається взагалі.

При зміні Rш від 0 до безкінечності амплітуда відбитого сигналу зменшується від максимального значення до нульового, зберігаючи негативну полярність (див. Малюнок).

Рис 3.2.8 Залежність відбитого імпульсу від опору Rш

Якщо еквівалентна схема місця пошкодження лінії має вигляд включення поздовжнього опору (наприклад, порушення спайки або скрутки жили), то зі зміною величини поздовжнього опору відбитий імпульс змінюється за амплітудою, залишаючись тієї ж полярності що і зондує імпульс.

Рис 2.8 Схема ушкодження з поздовжнім опором

Вираз для коефіцієнта відбиття при наявності включення поздовжнього опору буде мати вигляд:

Котре = (W1 - W) / (W1 + W) = 1 / (1 + 2 * W / Rп), (2.6)

де: Rп - поздовжнє опір,

W1 - хвильовий опір лінії в місці включення поздовжнього ушкодження, яке визначається виразом:

W1 = Rп + W (2.7)

У разі обриву жили (Rп = нескінченності) отримуємо коефіцієнт відбиття: Котре = 1. Це означає, що сигнал відбивається повністю без зміни полярності.

При нульовому значенні поздовжнього опору (Rп = 0) маємо: Котре = 0. Сигнал не відбивається взагалі.

При зміні Rп від нескінченності до 0 відбитий сигнал зменшується за амплітудою від максимального значення до нульового, без зміни полярності (див. Малюнок).

Рис 2.9 Залежність відбитого імпульсу від опору Rп

2.1.2 Види зондирующих сигналів

У рефлектометром для визначення місць пошкодження ліній застосовуються в основному два види зондирующих імпульсів: короткий відеоімпульс і перепад напруги. Іноді використовується суперпозиція видеоимпульса і перепаду напруги.

Короткий відеоімпульс

Короткий відеоімпульс представляє імпульс напруги малої тривалості, що вибирається багато менше (в 10 ... 100 разів) часу поширення імпульсу по лінії. Вибір тривалості може здійснюватися вручну або автоматично, залежно від діапазону вимірюваних відстаней.

При зондуванні лінії короткими відеоімпульс спостерігаються відбиття від початку і кінця розподілених неоднорідностей, тому таке зондування використовується для пошуку локальних пошкоджень і великих зосереджених неоднорідностей хвильового опору.

Рис 2.10 Зондування коротким відео імпульсом

Короткий зондує імпульс забезпечує високу роздільну здатність, яка визначається його тривалістю.

Роздільна здатність - це мінімальна відстань між двома неоднородностями хвильового опору при якому відбиті від них сигнали ще спостерігаються як окремі сигнали.

Рис 2.11 роздільна здатність імпульсу

На малюнку відбиті від двох неоднорідностей імпульси ще спостерігаються роздільно.

Тривалість зондуючого видеоимпульса впливає на роздільну здатність рефлектометра - чим вона менша, тим вище роздільна здатність рефлектометра.

У теж час, при зменшенні тривалості зондувальних сигналів зростає їх загасання.

Слід мати на увазі, що для ліній з однаковою довжиною більш висока роздільна здатність може бути отримана на більш високочастотної лінії.

2.1.2.2. Перепад напруги

Перепад напруги - це зондує імпульс такої тривалості, яка більше ніж час поширення імпульсу по лінії.

При зондуванні лінії таким широким імпульсом («перепадом») спостерігається профіль зміни хвильового опору вздовж лінії. Тому таке зондування може використовуватися не тільки для вимірювання відстані і величини неоднорідності, а й при наявності в лінії наступних один за одним декількох протяжних неоднорідностей хвильового опору або його плавної зміни вздовж лінії.

За інших рівних умов, зокрема при однакових длительностях фронтів зондирующих імпульсів, роздільна здатність при вимірюванні перепадом напруги вдвічі краще, ніж при вимірюванні відеоімпульсів. Ця роздільна здатність визначається тривалістю фронту «перепаду».

Приклад рефлекторам лінії з витоком при зондуванні «перепадів» напруги зображений на малюнку.

Рис 3.2.12 зондує імпульс - перепад напруги

2.1.3 Коефіцієнт укорочення електромагнітних хвиль

Зондувальні імпульси поширюються в кабельних лініях за певними хвильовим каналах, визначеним режимом включення «жила - жила», «жила - оболонка» й інші варіанти.

Імпульсний сигнал поширюється в лінії з певною швидкістю, яка залежить від типу діелектрика і визначається виразом:

(2.8)

де с - швидкість світла,

? - коефіцієнт укорочення електромагнітної хвилі в лінії,

? - діелектрична проникність матеріалу ізоляції кабелю.

Коефіцієнт укорочення показує у скільки разів швидкість поширення імпульсу в лінії менше швидкості поширення в повітрі.

У будь-якому рефлектометром перед вимірюванням відстані потрібно встановити коефіцієнт укорочення. Точність вимірювання відстані до місця пошкодження залежить від правильної установки коефіцієнта укорочення.

Величина ? є довідковою тільки для радіочастотних кабелів, для інших типів кабелів не нормується. Коефіцієнт укорочення можна визначити імпульсним рефлектометром по кабелю відомої довжини.

Для багатожильних і багатопарних кабелів коефіцієнт укорочення, хвильовий опір і затухання різні для кожного варіанту включення, тому рекомендуються включення рефлектометра незалежно від типу пошкодження за схемою «жила - жила». При пошкодженні однієї з жил можна використовувати схему включення «пошкоджена жила - неушкоджена жила».

Включення рефлектометра за схемою «жила - оболонка» дозволяє виявити пошкоджену жилу методом порівняння.

2.1.4 Перешкоди імпульсної рефлектометрії і боротьба з ними

За співвідношенням величин відбиття від пошкодження і напруги перешкод все відображення можна розділити на прості і складні.

Просте пошкодження - це таке пошкодження кабельної лінії, при якому амплітуда відбиття від місця пошкодження більше амплітуди перешкод.

Складне пошкодження - це таке пошкодження, для якого амплітуда відбиття від місця пошкодження менше або дорівнює амплітуді перешкод.

За джерелами виникнення перешкоди бувають асинхронні (адитивні) і синхронні.

Асинхронні перешкоди не пов'язані з зондирующим сигналом і неоднородностями кабельної лінії і викликані наведеннями від сусідніх кабельних ліній, від обладнання, транспорту і різної апаратури.

Рис 2.13 Приклад рефлекторам кабельної лінії з асинхронними перешкодами

На рефлектограмме асинхронні перешкоди повністю закривають відображення від пошкодження. Це відображення неможливо розглянути на тлі перешкод.

Ефективними методами відбудови від асинхронних перешкод є аналогова фільтрація та цифрове накопичення сигналу.

Аналогова фільтрація застосовувалася в основному в аналогових рефлектометром, таких як Р5-10 і Р5-13.

Сутність цифрового накопичення полягає в тому, що одну і ту ж саму рефлектограмм зчитують кілька разів і обчислюють середнє значення. У зв'язку з тим, що асинхронні перешкоди носять випадковий характер, після цифрового накопичення їх рівень значно знижується.

Рис 2.14 Приклад попередньої рефлекторам лінії, «очищеної» в результаті цифрового накопичення рефлектометром

У цій рефлектограмме можна легко виділити сигнал, відбитий від місця витоку.

Синхронні перешкоди пов'язані з зондирующим сигналом і є відбитками зондуючого сигналу від неоднорідностей хвильового опору лінії (відбиття від кабельних муфт, відгалужень, кабельних вставок, неоднорідностей кабельних ліній технологічного характеру та ін.).

Основна маса кабельних ліній (крім кабелів зв'язку) не призначені для передачі коротких імпульсних сигналів, що використовуються при методі імпульсної рефлектометрії. Тому цим кабельних лініях притаманне велика кількість синхронних перешкод.

Рис 2.15 Приклад рефлекторам кабельної лінії з синхронними перешкодами

Синхронні перешкоди можна суттєво зменшити за допомогою порівняння або диференціального аналізу.

При порівнянні накладають рефлекторам двох ліній (непошкодженою і пошкодженої), прокладених по одній трасі.

Рис 2.16 При порівнянні накладають рефлекторам двох ліній

Накладення двох рефлектограмм дозволяє швидко виявити початкову точку їх відмінності, по якій і визначають відстань L до пошкодження.

При диференціальному аналізі рефлекторам пошкодженої і неушкодженою ліній віднімають, як показано на малюнку нижче.

Рис 2.17 При диференціальному аналізі рефлекторам пошкодженої і неушкодженою ліній

З малюнка видно, що при відніманні все синхронні перешкоди компенсуються. За разностной рефлектограмме легко виявити відображення від місця пошкодження і визначити відстань L до нього.

Найкращі результатів від порівняння і віднімання вдається отримати при використанні як справній лінії жили чи кабельної пари того ж кабелю.

При вимірюванні кабельної лінії методом імпульсної рефлектометрії асинхронні і синхронні перешкоди присутні на рефлектограмме одночасно.

Асинхронні перешкоди (крім перешкод імпульсного характеру), як правило, мають однакові величини, незалежно від того, з якого кінця кабельної лінії ведеться вимір рефлектометром.

Синхронні перешкоди при вимірі з різних кінців кабелю мають різну величину, залежно від багатьох факторів: довжини кабельної лінії, загасання імпульсних сигналів, віддаленості місця пошкодження і місць неоднорідностей хвильового опору кабельної лінії, точності узгодження вихідного опору імпульсного рефлектометра з хвильовим опором лінії та інших факторів . Тому відбитий сигнал від однієї і тієї ж неоднорідності може мати різні величини при вимірі з різних кінців лінії.

Якщо хоча б імовірно відомо, до якого кінця кабельної лінії ближче може бути розташоване місце пошкодження, то для вимірювань потрібно вибирати саме цей кінець кабельної лінії. В інших випадках бажано проводити вимірювання послідовно з двох кінців кабельної лінії.

Слід враховувати, що навіть такі пошкодження як «коротке замикання» і «обрив», що дають максимальні відображення зондуючого сигналу, не завжди можна легко виявити на тлі перешкод. Наприклад при великому загасання і великих неоднородностях хвильового опору лінії амплітуда відбиття від віддаленого пошкоджень типу «коротке замикання» або «обрив» найчастіше буває менше, ніж віддзеркалення від близько розташованих неоднорідностей хвильового опору. Тому такі ушкодження є складним для виявлення.

Рис 2.18 рефлектограмм кабельної лінії зі складним пошкодженням

Як правило, складні пошкодження зустрічаються значно частіше ніж прості.

На практиці метод імпульсної рефлектометрії дозволяє ефективно визначити обрив, коротке замикання, нізкоомное з'єднання жил або оболонки при опорі витоку до 10 кОм, муфти, відгалуження і т.д. При малих синхронних перешкодах можливе виявлення пошкоджень і при більш високих значеннях опорів витоку.

2.1.5 Висновки по методу

Метод імпульсної рефлектометрії зручний для практичного використання, так як для вимірювання імпульсним рефлектометром достатньо доступу до лінії з одного кінця.

Імпульсні рефлектометри дозволяють визначити відстань до місця пошкодження лінії при будь-якому характері ушкодження (обрив, коротке замикання, витік, поздовжнє опір і т.д.).

Результати, що досягаються при вимірах імпульсним рефлектометром, залежать від його можливостей по відбудові від перешкод.

Метод імпульсної рефлектометрії дозволяє досягти більш високої точності вимірювань відстані до місця пошкодження в порівнянні з іншими методами (наприклад, у порівнянні з мостовим): 1% - для аналогових імпульсних рефлекторів і 0,2% - для цифрових.

2.2 Метод короткочасної дуги (імпульсно-дугового метод)

Метод короткочасної дуги може бути використаний для визначення відстані до місця складного (високоомного) або нестійкого ушкодження. Суть методу короткочасної дуги полягає в одночасному впливі на кабельну лінію високовольтних імпульсом і виконанні вимірювань методом імпульсної рефлектометрії.

Рис 2.19 Структурна схема підключення до кабельної лінії пристроїв

Високовольтний імпульсний генератор, що представляє собою джерело високої напруги, у якого на виході включений високовольтний конденсатор і спеціальний розрядник, підключається до кабельної лінії через пристрій підтримки дуги (його основний компонент - індуктивність).

При подачі імпульсу від джерела високої напруги в місці високоомного дефекту виникає пробій, через пристрій підтримки дуги починає протікати струм і пробою «затягується» - утворюється дугового розряд. За рахунок індуктивності, наявної в пристрої підтримки дуги, ток дуги підтримується в перебігу певного часу (менше секунди). Електричний опір дуги близько до нуля, що еквівалентно короткого замикання.

Імпульсний рефлектометр підключається через спеціальний приєднувальних пристроїв (фільтр). Зондувальні імпульси від рефлектометра через приєднувальних пристроїв надходять в кабельну лінію, а відбиті імпульси - повертаються в рефлектометр.

Послідовність проведення вимірювань при методі короткочасної дуги наступна.

Через приєднувальних пристроїв зчитують рефлектограмм кабельної лінії і зберігають її в пам'яті імпульсного рефлектометра. Так як імпульси з генератора високовольтних імпульсів відсутні або мають недостатню для пробою встановлену амплітуду, то пробій і дуга в місці складного або нестійкого пошкодження відсутні. На рефлектограмме відбитий сигнал від високоомного пошкодження практично невиразний на тлі перешкод. Спостерігаються відбиття від неоднорідностей лінії (муфт, кабельних вставок і т.д.) і від разомкнутого кінця кабельної лінії.

Потім вихідна напруга високовольтного джерела в генераторі високовольтних імпульси поступово збільшують до тих пір, поки в кабельній лінії чи не з'являться пробої. В такт з високовольтними імпульсами в місці дефекту буде запалюватися короткочасна електрична дуга. Період повторення короткочасної дуги нестабільний. Зондувальні імпульси подаються в кабельну лінію з частотою, яка у багато разів більше частоти запалювання дуги. При збігу зондуючого імпульсу з моментом запалювання дуги, він відбивається від дуги як від короткого замикання, і повертаються до початку кабелю, де записується в пам'ять рефлектометра.

Рис. 2.20 Збіг імпульсу горіння дуги і зондуючого імпульсу

Для більш надійного визначення місця пошкодження необхідно домогтися неодноразового збіги зондуючого імпульсу з моментом запалювання дуги. Імпульс, відбитий від дуги, виразно видно на рефлектограмме. Далі дуги імпульс не проходить, тому на рефлектограмме не видно кінця лінії.

Далі на екрані рефлектометра накладають один на одного два записані в рефлекторам: рефлектограмм до виникнення дуги і рефлектограмм після виникнення дуги. Це дозволяє чітко спостерігати місце початку розбіжності рефлектограмм, яке і відповідає місцю складного або нестійкого ушкодження.

Рис 2.21 Накладення рефлектограмм при методі короткочасної

Таким чином, при методі короткочасної дуги високоомне пошкодження короткочасно переводиться в нізкоомное.

Переваги методу короткочасної дуги:

1. Висока точність вимірювань. (Точність вимірювання така ж як у методу імпульсної рефлектометрії. Є можливість скористатися розтяжкою рефлекторам вибраної ділянки лінії).

2. Простота представлення результатів вимірювання. (За рефлектограмме кабельної лінії до виникнення короткочасної дуги легко визначити довжину всієї кабельної лінії та її неоднорідності. На рефлектограмме в момент короткочасної дуги легко присутній відображення від місця пошкодження, як відображення короткого замикання при методі імпульсної рефлектометрії. Для усунення впливу неоднорідностей достатньо скористатися порівнянням двох рефлектограмм .).

3. У місці пошкодження виділяється невелика, порівняно з пропаленням, кількість енергії, тому шкідливий вплив на кабель мінімальне. Немає шкідливого впливу і на сусідні кабелі.

4. Можливість реалізувати цей метод на різних типах КЛ.

2.3 Хвильовий метод (метод коливального розряду)

Виникнення пробою в місці пошкодження викликає появу в кабельній лінії хвильових процесів.

Існує 2 варіанти здійснення хвильового методу для визначення відстані до місця пошкодження: метод біжучої хвилі напруги і метод імпульсного струму.

2.3.1 Метод біжучої хвилі напруги

При методі біжучої хвилі напруги в кабельну лінію від джерела високої випробувальної напруги через опір, величина якого значно більше хвильового опору лінії, подають напругу, яка повільно підвищують.

Рис 2.22 Структурна схема реалізації хвильового методу біжучої хвилі напруги

Під впливом негативного випробувальної напруги в момент часу to на відстані L відбувається пробій (коротке замикання) і розряд. У місці пошкодження формуються електромагнітні хвилі позитивної полярності, так як випробувальну напругу мало негативну полярність, а коефіцієнт відбиття в місці пробою (короткого замикання) також від'ємний К = -1.

Рис 2.23 Хвильовий процес при методі біжучої хвилі напруги

Одна з хвиль поширюється від місця пробою до початку кабелю, а інша - до кінця кабелю. Досягнувши початку кабелю, перша хвиля відбивається від великого опору джерела і, не змінюючи полярності, поширюється до місця пошкодження. У місці пошкодження знову виникає пробій і відображення з протилежним знаком, і так далі. Затухаючи, хвильовий процес продовжується до тих пір, поки енергії хвилі достатньо для пробою в місці пошкодження.

2.3.1 Хвильовий метод імпульсного струму (біжучої хвилі струму)

Метод імпульсного струму використовують в тому випадку, якщо високоомні ушкодження (зниження опору ізоляції або високоомне замикання жили на землю, або мала відстань між провідниками в муфтах) не вдається перетворити за допомогою пропалювання в нізкоомное пошкодження. Причиною тому можуть бути просочування в кабель води або запливаючі ушкодження.

На відміну від методу біжучої хвилі напруги вихідний опір високовольтного імпульсного генератора має бути значно менше хвильового опору кабельної лінії і коефіцієнт відбиття напруги від початку лінії і місця пошкодження в момент пробою дорівнює Кu = -1, а коефіцієнт відбиття струму До i = 1.

Рис 2.24 Структурна схема реалізації хвильового методу біжучої хвилі струму

Високовольтний імпульсний генератор являє собою джерело високої напруги, у якого на виході включений високовольтний конденсатор і спеціальний розрядник, з якого високовольтні імпульси надходять в кабель.

Рис 2.24 Хвильовий процес при методі біжучої хвилі струму

Ударна хвиля надсилається в пошкоджений кабель в момент t0 і в момент t1 досягає місця пошкодження. Під впливом ударної хвилі відбувається пробій пошкодженої ділянки кабельної лінії в момент t1з, що викликає відображення. Цей відбитий сигнал повертається до початку кабелю в момент t2 і відбивається від початку кабелю (вхідний опір генератора імпульсів еквівалентно короткого замикання) в сторону пошкодження і в момент t4 знову досягає початку кабелю і т.д.

Стан пробою (тривалість електричної дуги) зберігається до тих пір, поки достатньо енергії для горіння дуги. Для того щоб викликати пробою в місці пошкодження, необхідно протягом певного часу (t1з - t1) впливати на пошкоджену ділянку (час іонізації). Цей час залежить від амплітуди високовольтного імпульсу і перехідного опору в місці пошкодження. Щоб виключити вплив затримки іонізації на результат вимірювання відстані до місця пошкодження, заміряють час між першою і другою відбитими хвилями t2 і t4: Tl = t4 - t2.

Зв'язок вимірювача хвильових процесів з кабельною лінією проводиться за допомогою спеціального приєднувального пристрою по струму (імпульсного токопреобразователя). Імпульсний токопреобразователь диференціює імпульсний струм на вході лінії і перетворює його в однополярні імпульси, що надходять на вхід вимірювача хвильових процесів.

При хвильовому методі вимірів вихідний опір високовольтного джерела не дорівнює хвильовому опору лінії, тому крім відбитих хвиль від ділянки ушкодження з'являються відбиті від неоднорідностей кабелю (муфт, відгалужень) і перевідбиттів від початку кабелю імпульсні сигнали - синхронні перешкоди, значно ускладнюють оцінку імпульсної характеристики кабелю.

При хвильовому методі відстань до місця пошкодження визначається по тимчасовій затримці між приходом до початку кабелю імпульсів напруги або імпульсів струму, відбитих від місця пошкодження. Імпульси напруги по тривалості займають половину відстані до місця пошкодження, а ударні імпульси струму також мають досить великі тривалості. Це призводить до наступних недоліків в порівнянні з методом імпульсної рефлектометрії:

1. Складність аналізу отриманих імпульсних характеристик при вимірах хвильовим методом. (Вид цих характеристик залежить не тільки від характеру пошкодження і довжини лінії, але і від величини поданих імпульсів, наявності або відсутності пробою в місці пошкодження і т.д.)

2. Низька роздільна здатність, тобто неможливість виявляти близько розташовані неоднорідності. (Відбиття від неоднорідностей взагалі важко помітні на імпульсної характеристиці кабельної лінії, а відбиття від сусідніх неоднорідностей взагалі зливаються один з одним)

3. За імпульсної характеристиці неможливо отримати орієнтування, відстань до яких відомо (у вигляді відбитків від муфт, кабельних вставок і т.д.)

4. Велика похибка вимірювання. (Це обумовлено відносно великими длительностями фронтів і зрізів хвильових процесів, які формуються самою лінією і процесом пробою)

5. Неможливість стабільного повторення хвильових процесів, що може призвести до появи помилок.

(Процес пробою є дуже нестабільним, він в будь-який момент може перерватися і не повторитися в тому ж вигляді. Це накладає дуже серйозні вимоги до швидкодії вимірювача хвильових процесів).

Таким чином, хвильової метод порівняно з методом імпульсної рефлектометрії, з одного боку, дозволяє визначати складні (з великим опором) і нестійкі (запливаючі) місця пошкоджень кабельних ліній, а з іншого боку, має істотні недоліки. В значній мірі поєднати достоїнства методу імпульсної рефлектометрії і хвильового методу дозволяє метод короткочасної дуги.

пошкодження кабельний визначення лінія

2.4 Метод вимірювання часткових розрядів

В останні роки все більш широке поширення в нашій країні і за кордоном знаходить думка про необхідність заміни випробувань кабельних ліній підвищеною напругою постійного струму, що перевищує робоче напруга в 3 ... 6 разів робоча напруга (Uраб) на діагностику ізоляції за допомогою вимірювання часткових розрядів (ЧР) , струмів витоку, абсорбційних струмів та інших методів з додатком напруги (1 ... 1,5) Uраб.

Справа в тому, що проведення випробувань кабелю, що знаходиться в експлуатації тривалий час, підвищеною напругою негативно впливає на ізоляцію і знижує термін експлуатації.

На відміну від випробувань діагностика ізоляції кабельної лінії відноситься до неразрушающим методам контролю. Одним з прогресивних методів діагностики є метод вимірювання ЧР, що дозволяє не тільки визначити рівень часткових розрядів в кабельної лінії, а й визначити їх місцезнаходження по довжині.

Частковий розряд - це електричний розряд, тривалість якого складає одиниці-десятки наносекунд. Частковий розряд частково шунтирует ізоляцію кабельної лінії. Часткові розряди з'являються в слабкому місці кабельної лінії під впливом змінного напруги і призводять до поступового розвитку дефекту і руйнування ізоляції.

Амплітудно-фазові діаграми (АФД) сьогодні є одним з основних методів представлення інформації про характеристики часткових розрядів (ЧР) в ізоляції обладнання. АФД забезпечують необхідну інформацію як для ідентифікації типів дефектів ізоляції так і для виділення сигналів ЧР з перешкод. Крім того, використання методу АФД при зберіганні інформації забезпечує мінімізацію обсягу запам'ятовуються даних, що важливо при створенні експертних систем. Висока ефективність методу АФД обумовлена ??урахуванням стохастичних властивостей ЧР та використанням усереднених характеристик сигналів ЧР в амплітудно-фазовому просторі.

Існуюча на сьогоднішній день апаратура для вимірювання сигналів ЧР, як правило, реєструє параметри кожного імпульсу ЧР, що зумовлює її надлишкову складність і вартість. Застосування методу АФД не тільки при аналізі даних, але і при вимірюванні сигналів ЧР дозволяє знизити вартість апаратури реєстрації ЧР. При цьому різко скорочується надмірність реєстрованих даних і досягається оптимальне відповідність необхідної точності вимірювань, вартості апаратури, обсягу накопичуваної інформації і часу вимірювання.

2.4.1 Які параметри імпульсів ЧР потрібно вимірювати

Залежно від складності та вартості апаратури можна вимірювати різні параметри імпульсів. Перше і основне поділ - вимірювати якийсь набір параметрів кожного імпульсу (з подальшою обробкою) або вимірювати якісь усереднені характеристики імпульсів, такі як середній струм, кількість імпульсів перевищують заданий поріг і т.п. У першому випадку ми збільшуємо складність і вартість апаратури - в другому втрачаємо деяку інформацію (зокрема, можливість відрізнити сигнал ЧР від перешкоди за формою імпульсу та ін.). Загального однозначного вирішення цього питання, ймовірно, не існує, проте на підставі вже накопиченого досвіду можна запропонувати варіант оптимального на наш погляд рішення.

Спочатку розглянемо випадок, коли ми реєструємо характеристики кожного імпульсу, тобто розташовуємо максимальної інформацією. Залежно від складності та вартості апаратури можна реєструвати наступні індивідуальні характеристики імпульсу ЧР:

- Форму кожного імпульсу і час його появи

- Амплітуду, полярність, тривалість і час появи

- Амплітуду і час появи

- Тільки амплітуду

Реєстрація форми - найповніша але, на жаль, дуже дорога характеристика. При реєстрації амплітуди імпульсу відразу постає питання - що називати амплітудою в разі, якщо імпульс має коливальну форму (рис 3.2.24) - амплітуду першого піку або максимальне значення модуля сигналу? При такій формі імпульсу встає аналогічне питання з приводу полярності і тривалості сигналу. Параметри сигналів ЧР, регламентовані в існуючих нормативних документах, практично неможливо використовувати при такій формі імпульсів, особливо з урахуванням того, що інтеграл імпульсу (заряд) може дорівнювати нулю.

Рис 2.24 Типова форма сигналу ЧР

Для того щоб не ускладнювати подальший виклад, давайте збережемо термін амплітуда, розуміючи під ним якийсь параметр характеризує величину сигналу. На наш погляд найбільш вдалими приближениями є максимальна амплітуда або енергія (тобто інтеграл квадрата напруги), але їм може служити і заряд, і щось ще - загалом, кому що подобається. Аналогічним чином поступимо і з тривалістю імпульсу і з його полярністю.

В результаті численних експериментів прийшли до висновку, що оптимальною з точки зору співвідношення вартість - інформативність є реєстрація тільки двох параметрів - «амплітуди» і часу приходу імпульсу.

2.4.2 Зберігання та подання інформації

Будемо вважати, що для кожного прийшов імпульсу вимірювальна апаратура дає нам ці параметри. Адекватною формою зберігання інформації є таблиця, в рядках якої записуються амплітуда і фаза (час появи) кожного зареєстрованого імпульсу. Через стохастичною природи ЧР, для отримання необхідної точності вимірювання (тобто визначення характеристик ЧР контрольованого об'єкта з необхідною точністю) потрібно накопичення інформації за 500 - 5000 періодів напруги живлення. З урахуванням наявності перешкод загальна кількість зареєстрованих за один вимір сигналів досягає десятків і сотень тисяч. І якщо така форма запису підходить для зберігання даних (у вигляді файлу), то для представлення отриманих даних вона кілька незручна. Розглянемо інший спосіб представлення отриманих даних.

2.4.3 Амплитудно-фазові діаграми (АФД)

Точкова форма АФД

Візьмемо аркуш паперу і відкладемо по горизонтальній осі фазу (від нуля до 360 градусів), а по вертикальній осі - амплітуду сигналу. Для кожного зареєстрованого сигналу у нас є дві характеристики - амплітуда і фаза. Будемо розглядати їх як дві координати точки на площині аркуша. Кожен зареєстрований сигнал будемо відзначати точкою, поставленої відповідно до виміряними значеннями амплітуди і фази імпульсу. Після досить тривалого вимірювання, ми отримаємо картину схожу на наведену на рис. 2 (реальні дані). Це і є АФД з точковою формою представлення даних.

Рис 2.25 Точкова амплітудно-фазова діаграма

Порівняємо цей спосіб запам'ятовування і представлення даних з таблицею, про яку йшлося вище. Якщо з точки зору зберігання даних не відбулося жодних змін (наш графік з точки зору комп'ютера це та ж таблиця), то форма подання даних стала набагато зручніше (принаймні, на наш погляд). Найголовніше це те, що, отримавши можливість «одним поглядом» оцінити відразу всі отримані дані, ми не втратили жодної інформації. Кожен імпульс зареєстрований і може бути розглянутий. За такою АФД ми можемо визначити всі найважливіші характеристики сигналів ЧР, такі як фазові розподілу сигналів в заданому інтервалі амплітуд, амплітудні розподілу імпульсів в будь-якому фазовому інтервалі, залежність інтенсивності сигналів від амплітуди (заряду) і т.д.

Стандартна форма АФД

Відразу ж відзначимо, що точкове подання даних на АФД практично не використовується. По-перше, в такому вигляді їй незручно користуватися т. К. Близько лежать точки зливаються і стають невиразні. Крім того, для визначення числа імпульсів, що надійшли в цікаву для нас зону (фазовий і амплітудний інтервали) доводиться вважати окремі точки.

Другий (і основний) причиною є те, що такий метод реєстрації сигналів ЧР (вимірювання амплітуди і фази кожного імпульсу ЧР) є неекономічним, т. К. Для запам'ятовування параметрів кожного із зареєстрованих імпульсів вимагаючи багато пам'яті і місця на дисковому накопичувачі. Тобто незручний сам спосіб запам'ятовування і зберігання даних.

Рис. 2.26 Стандартна АФД

Розглянемо спочатку точкову форму АФД показану на рис. 2. Добившись наочності представлення даних, ми не втратили нічого. З рис. 2. можна визначити будь-який з необхідних ГОСТом параметрів (з точністю до проблем, описаних в п. 2.) таких як ток ЧР, максимальний зареєстрований заряд, частоту проходження імпульсів в будь-якому інтервалі амплітуд, енергію і потужність ЧР, квадратичний параметр і т.д . Ми не втратили жодної інформації, правда, при точкової формі АФД нічого і не виграли в обсязі запам'ятовуються даних.

Тепер розглянемо стандартну форму АФД (рис. 3). Найбільш важливим моментом є те, що при такому підході кількість інформації, що запам'ятовується перестало залежати від загального числа зареєстрованих сигналів. Тепер необхідний обсяг пам'яті визначається необхідною точністю вимірювання амплітуди і фази, яка пропорційна числу інтервалів, на які ми розбиваємо осі координат, тобто числу осередків матриці.

На перший погляд, при побудові матриці ми повністю втратили інформацію про конкретні імпульсах ЧР. Ми вже не можемо сказати, в яке конкретне місце всередині осередку потрапив імпульс, але яка була його амплітуда і фаза, ми, по колишньому, знаємо, щоправда, з точністю до розміру осередку. Таким чином, єдина різниця між цими формами АФД - це точність визначення амплітуди і фази імпульсів. Якщо в першому випадку точність вимірювання амплітуди і фази визначалася вимірювальним приладом, то в другому випадку, вона обмежується числом разбиений по амплітуді і фазі. Іншими словами, на перший погляд, ми знизили спочатку більш високу точність вимірювань до деякого рівня.

Суть методу вимірювання часткових розрядів полягає в наступному. У момент появи часткового розряду в кабельної лінії виникає два коротких імпульсних сигналу, тривалості яких десятки-сотні наносекунд. Ці імпульси поширюються до різних кінцях кабельної лінії. Вимірюючи імпульси, які досягли початку кабелю, можна визначити відстань до місця їх виникнення та рівень.

Структурна схема вимірювань часткових розрядів в кабельних лініях показана на малюнку. Основними вузлами вимірювальної схеми є: комп'ютерний аналізатор дефектів і часткових розрядів в кабельних лініях і високовольтний адаптер. Комп'ютерний аналізатор дефектів і часткових розрядів в кабельних лініях може бути виконаний у вигляді сукупності вимірювального блоку і портативного комп'ютера (як показано на малюнку) або у вигляді спеціалізованого вимірювального приладу. Високовольтний адаптер служить для розв'язки комп'ютерного аналізатора і джерела впливає напруги. Так, короткі імпульси напруги, що поширюються в кабельної лінії, безперешкодно проходять на вхід рефлектометра TDR або на вихід часткових розрядів, але не потрапляють в низькочастотний (50 або менше герц) джерело напруги. У теж час напруга (1 ... 1,2) * Uраб від джерела безперешкодно надходить на кабельну лінію. В якості впливає напруги може служити напруга промислової мережі або напруги від джерела наднизької частоти.

Спочатку кабельна лінія відключається від джерела впливає напруги, що викликає появу часткових розрядів. За допомогою кнопки Кн на високовольтному адаптере (або спеціального пристрою) перевіряють разряженность кабельної лінії. Комп'ютерний аналізатор включають в режим імпульсного рефлектометра і знімають рефлектограмм кабельної лінії. За рефлектограмме визначають довжину кабельної лінії і коефіцієнт загасання імпульсів в лінії.

Рис 2.27 Визначення дефектів ізоляції

Потім переключають комп'ютерний аналізатор в режим вимірювання часткових розрядів.

Далі знімають гистограмму - розподіл частоти проходження n імпульсів часткових розрядів від амплітуд імпульсів від часткових розрядів Uчр, що прийшли до початку кабельної лінії.

За гистограмме n = f (Uчр) можна зробити висновок про наявність і кількість слабких місць (потенційних дефектів) в кабельній лінії.

Так, на малюнку показана гістограма кабельної лінії з трьома потенційними дефектами. Дефект №1 має найвищу частоту проходження n1 і найменшу амплітуду імпульсів U1. Відповідні параметри мають дефект №2 і дефект №3.

За амплітудою імпульсів часткових розрядів, представлених на гістограмі, ще не можна робити висновок про потужність часткового розряду в місці дефекту, так як поки невідомо відстань до нього. У теж час відомо, що імпульси часткових розрядів, маючи малі тривалості, сильно загасають при поширенні по кабельній лінії. Тому наступним кроком є ??вимірювання відстані до кожного з дефектів.

Комп'ютерний аналізатор дефектів дозволяє виміряти відстань до кожного з дефектів: L1, L2 і L3 і зберегти їх в пам'яті.

Далі, на основі гістограми і даних про відстань до кожного з дефектів, комп'ютерний аналізатор обчислює потужність часткових розрядів в кожному з дефектів і будує зведену таблицю дефектів.

2.5 Мостовий метод вимірювання

Мостовий метод вимірювання використовується при контрольних вимірах і для локалізації високоомних ушкоджень ізоляції на кабелях зв'язку.

Ці ушкодження можна умовно розділити на 3 групи:

1. Низький опір ізоляції або коротке замикання між жилами пари.

2. Низький опір ізоляції жили відносно землі або замикання на землю.

3. Зв'язок між парами.

Для локалізації ушкоджень у кабелі зв'язку мостовим методом необхідним є наявність хоча б однієї «хорошою» жили між місцем підключення приладу і кінцем кабелю. «Хороша» жила повинна мати високий опір ізоляції. На практиці як «хорошою» жили вибирається та, яка має найбільший опір ізоляції.

Перед проведенням вимірів всі жили, які передбачається використовувати при вимірах, необхідно відключити від джерел сигналів (наприклад, комутаторних пристроїв) і приймачів сигналів (наприклад, абонентських пристроїв).

2.5.1 Визначення відстані до місця обриву кабелю (обірвані всі жили)

При обриві всіх жил кабелю визначити відстань до пошкодження можна за формулою:

Lх = Сх / Ср, (2.9)

де Сх - ємність обірваної пари, виміряна приладом;

Ср - погонна ємність пари.

2.5.2 Метод визначення відстані до місця пошкодження ізоляції кабелю і його особливості

Рис 2.28 схема підключення жил кабелю до приладів

На малюнку позначено:

А - «хороша» жила;

По-жила з пошкодженням ізоляції;

С - заземлена оболонка кабелю або жила, щодо якої у пошкодженій жили мається витік опору Rп.

Відстань Lx від початку кабелю до місця знаходження витоку Rп визначається за допомогою вимірювання опору шлейфу жив А і В, вимірювання опору дефектної ділянки Rx жили В і обчислення виразу:

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

де: Rs = Ra + Rв - опір шлейфа жив А і В;

L - довжина кабелю.

Якщо в кабелі є одночасно кілька місць пошкодження, наприклад, разом з витоком Rп є витік R'п, причому R'п> Rп, то внаслідок часткового відгалуження вимірювального струму на R'п при визначення відстані прилад покаже величину L'x. При цьому, чим більше R'п в порівнянні з Rп, тим менше відміну L'x від Lx.

Таким чином, слід мати на увазі, що прилад не дозволяє вказати скільки і в яких місцях одночасно є пошкоджень на несправній жилі. Всі пошкодження ідентифікуються приладом як одне загальне пошкодження, до якого і визначається відстань.

2.5.3 Визначення відстані до місця пошкодження ізоляції кабелю

Визначення відстані до місця зниженою ізоляції або місця витоку на землю в пошкодженій жилі симетричною лінії проводиться методом Муррея допомогою вимірювання відносини опорів жили до місця пошкодження до опору шлейфа, за схемою із замкнутими жилами на протилежному кінці кабелю.

Перш за все необхідно знайти в кабелі «хорошу» жилу.

Для цього в режимі «Вимірювання Ri» приладом ПКМ-105 вимірюється опір ізоляції всіх жил кабелю, які передбачається використовувати при вимірах.

У якості «хорошою» жили вибирається та жила, яка має найбільший опір ізоляції. Далі потрібно виміряти опір ізоляції «хорошою» жили Ri і пошкодженої жили Rп (жили зі зниженою ізоляцією) і визначити їх ставлення Кu.

Слід мати на увазі, що визначення відстані до місця пошкодження доцільно проводити якщо величина Rп не перевищує 20 МОм. При цьому перехідний опір до 10 МОм дозволяє забезпечити похибка визначення відстані не більше 1% (в межах від 0,1 до 1% - залежно від умов). При більш високих значеннях Rп похибка збільшується.

Якщо отримане відношення Кu задовольняє умові: Кu = Ri / Rп? 400, то для визначення відстані до місця пошкодження з паспортної точністю досить провести вимір з одного кінця лінії в режимі «Вимірювання Lx».

Рис 2.28 При вимірюванні Lx схема підключення приладу

На малюнку позиція C може бути оболонкою кабелю або житлової, по відношенню до якої знижений опір ізоляції пошкодженої жили B. Позицією A на малюнку позначена неушкоджена жила. Жили A і B з'єднані на кінці між собою.

Вимірювання Lx проводиться приладом ПКМ-105 (РЕЙС-205) автоматично. Причому під управлінням вбудованого мікропроцесора спочатку вимірюється опір Rs шлейфу жив A і B, а потім вимірюються опір Rx частини шлейфу від початку кабелю до місця пониження ізоляції жили B.

Потім автоматично обчислюється відношення:

К = Rx / Rs / 2 = 2Rx / Rs (2.11)

Далі, використовуючи погонное значення опору жив Rо, автоматично обчислюється відстань Lx до місця пошкодження:

Lx = L * K = (Rs / Rо) * (2Rx / Rs) = 2Rx / Rо, (2.12)

де: L - повна довжина лінії, км;

R0 - погонное опір, Ом / км;

Rx - опір до місця пошкодження, Ом.

2.5.4 Облік величини Ku при визначенні відстані до місця пошкодження ізоляції кабелю

У випадку, коли опір ізоляції «хорошою» жили також, як і пошкодженої, знижений і величина Ku лежить в межах: 3 Відстань до місця ушкодження, в цьому випадку, можна визначити за виразом:

Lx = L * Lx1 / (Lx1 + Lx2), (2.13)

де: Lx1 - відстань до пошкодження при вимірюванні з першого кінця лінії;

Lx2 - відстань до пошкодження при вимірюванні з другого кінця лінії;

Lx - відстань до пошкодження від першого кінця лінії за результатами

3. Трасові методи

3.1 Індукційний метод

Індукційний метод може бути реалізований в 2-х варіантах: активний і пасивний.

Активний індукційний метод вимагає використання індукційного комплекту, що складається з 2-х частин: індукційний генератор і індукційний приймач. Індукційний генератор може мати синусоїдальний вихідний сигнал або сигнал у вигляді меандру і підключається до кабельної лінії. За рахунок протікання змінного струму навколо кабельної лінії утворюється змінне магнітне поле.

Переміщаючись над кабельної лінії зі спеціальним індукційним приймачем, оснащеним пошукової котушкою, можна визначити трасу проходження кабельної лінії, глибину залягання кабельної лінії і точне місце обрика або короткого замикання в ній.

Залежно від завдання (визначення траси, визначення точного місця короткого замикання або місця обриву кабельної лінії) можуть використовуватися частоти індукційного генератора, а значить і прийняті частоти приймача, в межах від 480 до 10000 Гц. Для зменшення впливу промислової мережі на чутливість приймача зазвичай вибирається робоча частота не кратна 50 (60) Гц (залежно від частоти мережі).

Залежно від типу кабельної лінії, на якій виконуються роботи, глибини її залягання, живлення від мережі або акумуляторів, генератори можуть мати вихідну потужність від одиниць ват до декількох сотень ват.

Індукційні приймачі можуть бути як прості, що містять підсилювач і пошукову котушку, так і складні, що мають кілька котушок, покажчик знаходження над трасою кабелю і цифрову індикацію глибини залягання кабельної лінії.

При пасивному індукційному методі досить використовувати тільки індукційний приймач. При цьому приймач повинен приймати магнітне поле

Від працюючого кабелю на частоті 50 Гц

3.2 Акустичний метод

Акустичний метод використовується для визначення місця обриву на силових кабельних лініях.

Визначити місце обриву індукційним методом можна, так як в місці обриву струм від індукційного генератора дорівнює нулю, а значить і магнітне поле навколо кабелю відсутній.

Для реалізації акустичного методу використовується генератор потужних ударних імпульсів і акустичний приймач.

Генератор ударних імпульсів являє собою сукупність спеціального високовольтного конденсатора і розрядника. Конденсатор підключається до силової кабельної лінії через розрядник. При спрацьовуванні розрядника все напругу з зарядженого конденсатора виявляється миттєво прикладеним до кабельної лінії. У кабельної лінії виникає електромагнітна хвиля, яка поширюється по лінії і, досягнувши місця обриву кабелю, викликає пробій в цьому місці. Пробій супроводжується звуковим сигналом (клацанням), за місцем знаходження якого і визначається місце обриву. Зазвичай розряд конденсатора проводиться періодично (раз на кілька секунд), тому й пробої повторюються з тією ж періодичністю.

Для вловлювання сигналу від пробою служить акустичний приймач зі спеціальним акустичним датчиком, наприклад типу «краб». Такий датчик «відчуває» акустичний сигнал під землею. За максимальної інтенсивності звукового сигналу знаходиться місце обриву кабельної лінії.

На практиці часто використовуються акустичні приймачі, які мають не тільки канал прийому акустичних сигналів з акустичним датчиком, а й канал прийому електромагнітних сигналів з відповідним датчиком. Наявність двох каналів дозволяє прискорити знаходження місця пошкодження.

Працює двоканальний приймач наступним чином.

Момент пробою супроводжується не тільки звуковим сигналом, а й електромагнітним імпульсом. Звуковий сигнал поширюється від місця пробою на всі боки зі швидкістю звуку, а електромагнітна хвиля - зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Тому спочатку на приймач буде приходити електромагнітний імпульс, а потім - акустичний сигнал.

Чим ближче приймач знаходиться до місця пробою тим менше затримка між приходом електромагнітного та акустичного сигналів.

Зазначена залежність лінійна, на приймачі в цифровому вигляді индицируется відстань до місця пробою. При пошуку місця пробою завдання вимірювача - знайти місце де ця різниця мінімальна.

3.3 Висновки по трасових методам

На відміну від дистанційних методів, які дозволяють визначити довжину кабельної лінії, відстань до зони розташування місця пошкодження кабельної або повітряної лінії, трасові методи призначені для визначення траси проходження кабельної лінії, глибини залягання кабелю, точного знаходження місця пошкодження (короткого замикання або обриву) на трасі кабельної лінії.

Існують різні трасові методи, однак найбільш популярні індукційний і акустичний методи.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка