Акустический метод определения места повреждения кабельной линии

Акустический метод поиска повреждений кабеля практически универсален. Он позволяет находить повреждения различного типа: «заплывающие» пробои, однофазные и междуфазные повреждения с различными переход­ными сопротивлениями, обрывы одной или нескольких жил. При этом полное замыкание с маленьким переходным сопротивлением не дает искрового разряда и не может быть определено данным методом. В ряде случаев с помощью акустического метода поиска возможно найти несколько повреждений на одной кабельной линии.

Общий принцип

Сущность акустического метода обнаружения повреждений кабельных линий видна из самого его названия. Ин­формативным параметром является уровень кратковременного звукового сигнала - щелчка, удара, возникающего одновременно с электрическим искровым или дуговым разрядом, происходящим в месте повреждения (МП) кабеля в момент подачи на него высо­ковольтного импульса электрического напряжения. Для контроля и индикации сигнала используется высокочувствительный аку­стический датчик (микрофон), преобразующий звуковой сигнал в электрический. Датчик подключен к >переносному приемно-уси­лительному устройству, снабженному звуковой и визуальной ин­дикацией. Оператор, пошагово перемещая по поверхности вдоль трассы кабеля датчик, в направлении увеличения сигнала находит точку с максимальным сигналом, которая находится непосред­ственно над МП. Таким образом, локализуют место повреждения (рис.).

Акустический сигнал в грунте

Акустический сигнал в грунте довольно быстро затухает и область обнаружения МП акустическим методом при стандартной глу­бине прокладки кабеля ограничивается несколькими десятками метров. В самом лучшем случае это сотня метров. Ограничения связаны с характеристиками грунта, энергией разряда и чувстви­тельностью применяемой аппаратуры.

Виды повреждений

Очевидно, что необходимым условием для возникновения элек­трического пробоя является наличие достаточно большого элек­трического сопротивления в МП кабеля. Есть сопротивление - есть «предмет для пробоя». Нет сопротивления (короткое за­мыкание) - при подаче импульса напряжения будет импульс тока, но электрического разряда, а значит и акустического сигнала, не будет. Практика показывает, что сопротивление должно быть не меньше нескольких десятков Ом. Такое ограничение определя­ет виды повреждений, которые можно обнаруживать, используя акустический метод, т.е. область применения метода. Это утечки в изоляции, «заплывающие» пробои, однофазные и междуфазные повреждения с различными переходными сопротивлениями, об­рывы одной, двух или всех жил.

Схемы подключения генератора к кабелю

Для создания разряда необходимо специальное оборудование.Это импульсные, т.н. ударные генераторы, способные создать мощный электрический разряд. Энергия необходимая для создания разря­да накапливается в достаточно большой электрической емкости и через коммутатор или разрядник подается на кабель. Длительный опыт использования ударных генераторов показал, что в боль­шинстве случаев достаточно энергии до 2000 Дж. Использование генераторов с энергией более 3000 Дж может быть опасным для кабеля, поскольку очень большие импульсные токи в момент раз­ряда порождают очень сильные магнитные поля, сопровождаю­щиеся мощными механическими воздействиями на элементы кон­струкции кабеля.

Схема определения места повреждения зависит от вида поврежде­ния КЛ. Если произошел «заплывающий» пробой (как правило, в муфтах), то сопротивление в месте повреждения большое — единицы и десятки мегаом. При этом с помощью генератора напряже­ние доводится до пробоя. При устойчивых замыканиях, имеющих переходное сопротивление в месте повреждения от единиц Ом до десятков килоом, используется генератор, разрядник и накопи­тельная (зарядная) емкость или емкость неповрежденных жил. Через разрядник высоковольтный импульс посылается в повре­жденную жилу кабеля, в месте повреждения которой происходит пробой, вызывающий акустический сигнал.

Способы подключения генератора к кабелю в зависимости от вида повреждения изображены на рисунках:

Схемы подключения генератора к кабелю 

Сочетание с индукционным методом поиска

Вариант акустического метода определения места повреждения кабельной линии в сочетании с индукционным методом мо­жет быть эффективным в сложных случаях, когда акустический сигнал слаб и имеет «размытую» характеристику без четкого мак­симума уровня. Это затрудняет локализацию МП, сильно умень­шает точность его определения. Для реализации этого метода не­обходимо акустический приемник дополнить электромагнитным каналом, состоящим из магнитной антенны и усилителя. Магнит­ное поле, возникающее при разряде, достигает магнитной антенны практически мгновенно, поскольку скорость его распространения сравнима со скоростью света (300 000км/сек). Скорость распро­странения звука в грунте измеряется сотнями метров в секунду. Принимая оба сигнала и измеряя время запаздывания звуково­го сигнала относительно магнитного можно оценить расстояние до места повреждения. При приближении к МП задержка будет уменьшаться и непосредственно над ним будет минимальна. По­следовательность действий при проведении поиска такая же, как и для акустического метода, но кроме (или вместо) контроля уров­ня акустического сигнала, увеличивающегося с приближением к МП, контролируется величина задержки, уменьшающаяся по мере приближения к МП.

Нестандартный вариант акустического метода

Нестандартный вариант акустического метода определения повреждений кабеля может использоваться, когда в МП сопротивление равно нулю, т.е. имеет место короткое замыкание, а использование индукци­онного метода невозможно. Как уже упоминалось выше, при про­хождении большого тока по близко расположенным проводникам возникают мощные силы, притягивающие или отталкивающие эти проводники. Поскольку любая изоляция, разделяющая эти проводники, обладает определенной упругостью, она сжимается или растягивается (в зависимости от направления силы). Если ток носит импульсный характер механические взаимодействия меж­ду элементами конструкции кабеля - жилами, или жилой и обо­лочкой - тоже носят импульсный, взрывной характер. Жилы или жила-оболочка «хлещут» друг по другу. При этом возникают и звуковые щелчки – «шлепки». В отличие от «классического» случая с локальным разрядом и локальным же акустическим «щелчком» в описываемом случае звук порождается на всей протяженности кабеля, где протекает ток, т.е. до места КЗ. Это обстоятельство и позволяет локализовать МП. Если оператор слышит щелчки, он находится до МП. После прохождения МП звук постепенно уменьшается и исчезает, т. к. ток в кабеле отсутствует и соответ­ственно отсутствует механическое взаимодействие порождающее звук. Место, где начинает уменьшаться уровень звукового сигнала и является МП. Естественно уровень акустического сигнала в рас­сматриваемом случае значительно меньше, чем в случае мощного разряда происходящего в МП, практически в одной точке и для успешной реализации метода требуется наличие высокочувстви­тельного оборудования.

Статья подготовлена специалистами отдела инноваций © ООО «АНГСТРЕМ»