Электрические сети

Методики определения целости жил и фазировки кабельных линий

При введении в эксплуатацию новых электрических линий, а также после проведения ремонтных работ на действующих линиях обязательно производится проверка целости жил и фазировка кабельных линий. Измерение сопротивления изоляции кабельных линий (КЛ) рекомендуется производить мегаомметром на напряжение 2500 В. Выполнять измерения разрешается только на отключенных и разряженных КЛ.

Измерения сопротивления изоляции одножильных кабелей без металлического экрана (брони, оболочки), проложенных в земле, производятся между жилой и землей; для одножильных кабелей, проложенных на воздухе, сопротивление изоляции не измеряется.

Измерение изоляции одножильных кабелей с металлическим экраном (оболочкой, броней) производится между жилой и экраном. Измерение изоляции многожильных кабелей без металлического экрана (брони, оболочки) производится между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой.

Измерение изоляции многожильных кабелей с металлическим экраном (броней, оболочкой) производится между каждой жилой и остальными жилами, соединенными вместе и с металлическим экраном (броней, оболочкой), например для трехжильного кабеля, с обозначением жил А, В и С, по следующей схеме: А – В + С +оболочка; –В – С+ А +оболочка; – С + В А +оболочка (знак + означает, что жила используется в опыте, а знак что жила остается свободной).

Электрическая схема измерения сопротивления изоляции кабеля с металлической броней приведена на рис 1.

Схема измерения сопротивления изоляции жил силового кабеля мегаомметром типа М4100/5

Рис. 1. Схема электрических соединений для измерения сопротивления изоляции жил силового кабеля мегаомметром типа М4100/5

Технический смысл фазировки жил кабеля заключается в определении соответствия фазы кабеля, находящейся под напряжением от распределительного устройства с предполагаемой одноименной фазой шин распределительного устройства, где производится фазировка. При этом под фазой трёхфазной системы понимают отдельный участок трёхфазной цепи, по которому проходит один и тот же ток, сдвинутый относительно двух других по фазе. Для обозначения фаз используются прописные буквы А, В, С или цветовая маркировка. Необходимо помнить, что по определению фазовым углом или просто фазой также называется угол, характеризующий определённую стадию периодически изменяющегося параметра, например, напряжения.

В соответствии с ПУЭ при переменном трехфазном токе шины фазы А окрашиваются в жёлтый цвет, фазы В – в зелёный цвет и фазы С – в красный цвет. Шины однофазного тока, если они являются ответвлением от шин трёхфазной системы, обозначаются как соответствующие шины трёхфазного тока.

Проводники защитного заземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники в электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью обозначаются РЕ и имеют цветовое обозначение чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (15 – 100 мм) желтого и зеленого цветов. Защитный (РЕ) проводник – это проводник, предназначенный для целей электробезопасности.

Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Такие проводники в установках до 1 кВ предназначены для питания электроприёмников и соединяются с глухозаземленнойнейтралью генератора или трансформатора в сетях трёхфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, или с глухозаземленной точкой источника в сетях постоянного тока.

Совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник имеет буквенное обозначение PEN и цветовое обозначение голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах. Этот проводник в электропроводках до 1 кВ совмещает функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. При постоянном токе положительная шина (+) обозначается красным цветом, отрицательная (-) – синим и нулевая рабочая – голубым цветом.

Трёхфазные системы могут отличаться порядком следования фаз, под которым понимается порядок, в котором ЭДС трёх фаз непрерывно проходит через одни и те же значения. Различают прямой порядок следования фаз, при котором выполняется последовательность следования фаз А, В, С и обратный – А, С, В. В отличие от термина «порядок следования фаз» под термином «чередование фаз» понимают очередность, в которой фазы трёхфазной цепи расположены в пространстве. Расположение шин в распределительных устройствах кроме комплектных сборных ячеек одностороннего обслуживания (КСО) и комплектных распределительных устройств (КРУ) 6 – 10 кВ, а также панелей 0,4 – 0,69 кВ заводского изготовления, регламентируется ПУЭ. Так, в распределительных устройствах 6 – 220 кВ при переменном трёхфазном токе сборные и обходные шины, а также все виды секционных шин располагаются в следующем порядке:

а) при горизонтальном расположении:

  • одна под другой: сверху вниз А-В-С;
  • одна за другой, наклонно или треугольником: наиболее удаленная шина – А, средняя – В, ближайшая к коридору обслуживания – С.

б) при вертикальном расположении (в одной плоскости или треугольником): слева направо А-В-С или наиболее удаленная шина А, средняя – В, ближайшая к коридору обслуживания – С.

в) ответвления от сборных шин, если смотреть на шины из коридора обслуживания:

  • при горизонтальном расположении: слева направо А-В-С;
  • при вертикальном расположении (в одной плоскости или треугольником): сверху вниз А-В-С.

В пяти- и четырехпроводных цепях трёхфазного переменного тока в электроустановках напряжением до 1 кВ предусматривается следующее расположение шин:

а) при горизонтальном расположении:

  • одна под другой: сверху вниз А-В-С-N-PE (PEN);
  • одна за другой: наиболее удалённая шина А, затем фазы B-C-N, ближайшая к коридору обслуживания – PE (PEN);

б) при вертикальном расположении: слева направо A-B-C-NPE (PEN) или наиболее удалённая шина А, затем фазы B-C-N, ближайшая к коридору обслуживания – PE (PEN);

в) ответвления от сборных шин, если смотреть на шины из коридора обслуживания:

  • при горизонтальном расположении: слева направо А-В-С-N-PE (PEN);
  • при вертикальном расположении: А-В-С-N-PE (PEN) сверху вниз.

Несоблюдение порядка следования фаз и чередования фаз приводит к возникновению короткого замыкания (КЗ). Варианты несовпадения фаз двух электроустановок показаны на рис. 2. При этом на рис. 4,а показан случай ошибки монтажа, когда фазы одноименных напряжений совпадают (см. векторную диаграмму), а порядок чередования обозначений зажимов у выключателя – не совпадают.

Варианты несовпадения фаз двух электроустановок

Рис. 2. Варианты несовпадения фаз двух электроустановок: а) ошибка монтажа; б) фазируемые напряжения сдвинуты по фазе

На рис. 2,б показан вариант, когда порядок чередования фаз совпадает, а фазируемые напряжения оказываются сдвинутыми по фазе (разные группы соединения обмоток). Исключить возможность возникновения короткого замыкания возможно при совпадении, как фаз одноименных напряжений, так и порядка их чередования. Вариант такого включения электроустановок приведен на рис. 3. Определение токов КЗ и проверка оборудования и линий по термической и динамической стойкости для случая аварийной ситуации проводится в соответствии с рекомендациями ПУЭ. Допустимое значение тока КЗ для кабельной линии по условию её термической стойкости определяется в зависимости от материала и сечения жил кабелей, а также длитель-

Вариант совпадения фаз двух электроустановок ности прохождения тока КЗ.

Рис. 3. Вариант совпадения фаз двух электроустановок

Сечение S, при котором проводник обладает термической стойкостью к току короткого замыкания, при заданном значении приведенного времени 𝑡п определяется по формуле:

где 𝑡прдопустимая продолжительность тока короткого замыкания, с;

𝐼– действующее значение установившегося тока к.з., А;

С – термический коэффициент;

𝑇кз – допустимая температура жилы при к.з., ℃; γж – плотность материала жилы, г/см3;

𝐶жудельная теплоёмкость жилы, Дж/(кг・К); ρ – удельное сопротивление жилы, Ом・см;

α – температурный коэффициент материала жилы;

𝑇н – температура нагрева жилы в нормальном режиме, ℃;

𝑇0 – температура окружающей среды, ℃.

Расчетные значения термического коэффициента С для кабелей с алюминиевыми жилами приведены в табл.1, где в числителе указаны значения для температуры окружающей среды 𝑇0 = 15℃, в знаменателе 𝑇0 = 25℃.

Таблица 1. Значения термического коэффициента С для кабелей с алюминиевыми жилами

Тип кабеля Допустимая

температура, ℃

Загрузка линии до момента к.з.
длительная при к.з. 0,5𝑃н 0,65𝑃н 0,75𝑃н 𝑃н
С бумажной изоляцией напряжением:

35 кВ

20 кВ

10 кВ

6 кВ

 

50

55

60

65

 

125

125

200

200

 

86/84

86/83

107/105

106/105

 

84/82

82/81

104/103

103/102

 

81/80

80/78

101/101

106/105

 

73/74

70/71

94/95

92/93

С изоляцией из полиэтилена

и поливинилхлорида

70 120

130

160

82/79

86/83

94/95

77/75

81/79

91/90

72/73

77/76

88/87

59/60

64/65

77/78

С бумажной изоляцией на 1 кВ 80 200 105/103 100/100 97/97 85/87
С изоляцией из вулканизированного

полиэтилена

90 250 114/113 110/109 109/106 95/96

Допустимые значения токов короткого замыкания, для кабелей напряжением 6 – 10 кВ с бумажной изоляцией и 100% номинальной нагрузкой указаны в таблицах ПУЭ для алюминиевых и медных токопроводящих жил. При расчёте токов КЗ в сетях напряжением 6 – 10 кВ приведенное время может быть принято равным действительному.

Изменение маркировки зажимов электрических машин и аппаратов приводит к изменению режимов их работы и, возможно, возникновению аварийной ситуации. В соответствии со стандартом основными схемами соединения обмоток электрических машин (двигателей, генераторов, трансформаторов и т.д.) являются «звезда» (𝑌) и «треугольник» (∆) Преднамеренное или случайное изменение маркировки зажимов обмотки приводит к изменению направления вектора ЭДС наводимой в этой обмотке на противоположное. Такой же результат получается при изменении направления намотки обмотки. Для того, чтобы исключить возможные ошибки и систематизировать все многообразие схем соединения обмоток трансформаторов используется понятие «группа соединений», которое характеризует угловое смещение векторов линейных ЭДС вторичных обмоток относительно одноименных векторов линейных ЭДС первичных обмоток. Группа соединений обозначается числом, которое при умножении на 30° даёт угол отставания вектора ЭДС вторичной обмотки. Если, например, схема и группа соединений трансформатора обозначена 𝑌⁄∆-11, то смещение векторов линейных ЭДС равно 330°. На параллельную работу включаются трансформаторы только с одинаковой группой соединения обмоток.

В соответствии с нормативными документами рекомендуется применять две группы соединения обмоток трёхфазных двухобмоточных трансформаторов: 0 и 11. Однако на практике могут встречаться 12 групп, а также такие соединения, которые нельзя отнести ни к одной из групп. Как правило, они возникают вследствие ошибок, допущенных при монтаже и ремонте оборудования.

Выбор метода фазировки, как обязательной технологической операции, проводимой при вводе оборудования в работу после монтажа или ремонта, зависит от его вида (линия, трансформатор, генератор) и класса напряжения, на которое оно рассчитано. Следует различать прямые и косвенные методы фазировки. Прямыми методами называются такие, которые используются для фазировки оборудования, находящегося под напряжением. Прямые методы используются в установках до 110 кВ. Косвенными называются методы, в которых фазировку проводят с помощью трансформаторов напряжения, которые подключены к фазируемым частям установки. Данные методы могут применяться в различных установках независимо от класса её напряжения.

1. Оборудование для выполнения фазировки КЛ

В электрических сетях напряжением 0,4 кВ для выполнения фазировки вновь вводимого в эксплуатацию кабеля с кабелем, находящимся под напряжением может быть использован вольтметр с диапазоном измерений, рассчитанным на двойное фазное или двойное линейное напряжение. Схема выполнения фазировки приведена на рис. 4.

Кабель, который вводится в эксплуатацию, с одного конца подключается к шинам, а на другом конце измеряется напряжение между одноименными фазами действующего и нового кабеля. Фазировка силового кабеля выполнена правильно в том случае, когда напряжение между одноименными фазами равно нулю, а между разноименными фазами равно линейному напряжению.

Фазировка силовых кабелей под напряжением в сетях 0,4 кВ с помощью вольтметра

Рис. 4. Фазировка силовых кабелей под напряжением в сетях 0,4 кВ с помощью вольтметра

При параллельном подключении двух силовых кабелей до включения необходимо убедится, что подключение произведено в соответствии с маркировкой и между их жилами отсутствует короткое замыкание. Такая проверка выполняется с помощью контрольной лампы, питаемой от постороннего источника по схеме, приведенной на рис. 5, или мегаомметра.

Фазировка двух силовых кабелей при отсутствии напряжения

Рис. 5. Фазировка двух силовых кабелей при отсутствии напряжения

Обесточенные кабельные линии можно сфазировать при помощи мегаомметра путем измерения сопротивлений токоведущих жил. Для этого поочередно заземляют жилы в начале кабеля, а в конце кабеля мегаомметром измеряют сопротивление изоляции жил относительно земли. Менее трудоёмким является способ, который заключается в следующем. С одного конца силового кабеля одна из жил заземляется, вторая жила заземляется через сопротивление 8 – 10 МОм, а третья жила не заземляется. На противоположном конце кабеля измеряются сопротивления жил относительно земли. По показаниям прибора легко определить последовательность следования фаз. Сопротивление заземленной жилы будет равно нулю, жилы заземлённой через сопротивление – значению этого сопротивления, а у незаземленной жилы – бесконечно большим.

В сетях с напряжением до 500 В для определения порядка следования фаз может использоваться прибор ФУ-2, принцип действия которого такой же, как у асинхронного двигателя. Прибор содержит три обмотки, расположенные на ферромагнитных сердечниках и алюминиевый диск. В том случае, когда фазы исследуемой сети совпадают с маркировкой на приборе, диск вращается в направлении, указанном стрелкой на корпусе прибора. Такое вращение соответствует прямому порядку следования фаз. Вращение диска в противоположном направлении – обратному порядку следования фаз.

Порядок следования фаз можно определить универсальным прибором вольт-ампер-фазометром ВАФ-85, который позволяет производить измерения действующего значения напряжения и тока промышленной частоты и их фазовые сдвиги, а также определять правильность следования

фаз. Угол сдвига фаз определяется относительно трёхфазной системы напряжения. Предел допустимой основной погрешности этого прибора при измерении переменного напряжения и тока не превышает 4%, угла сдвига фаз – 1,5%. Для определения порядка следования фаз трехфазное напряжение подводится к контактным зажимам «А», «В», «С» прибора, затем отжимается рукоятка верньера чтобы обеспечить вращение свободной оси фазорегулятора. Вращение лимба прибора по часовой стрелке указывает на прямой порядок следования фаз.

Фазировка и определение разности фазируемых напряжений кабельных, воздушных линий и трансформаторов в электроустановках напряжением 6-10 кВ переменного тока может выполняться специальными указателями напряжения, в состав которого входят собственно указатель напряжения, трубка с добавочным резистором и соединяющий их проводник (рис. 6). В корпус (трубку из изоляционного материала) указателя напряжения 1 вмонтированы сигнальная лампа 7 типа ТНУВ, шунтирующий конденсатор 10 и три дополнительных полистирольных конденсатора 8 типа ПОВ-15 на рабочее напряжение 1 кВ каждый. В трубку 2 встроено до десяти термостойких резисторов 9 типа M ЛT-2, суммарное сопротивление которых составляет 8-10 МОм. Обе трубки последовательно соединены проводом 4 типа ПВЛ-1, выдерживающим испытательное напряжение до 20. кВ. К верхним частям трубок привинчены металлические щупы 3, соединенные с электрической схемой, к нижним – изолирующие штанги 5 с ручкой-захватом 6.

Указатели напряжения УВНФ для фазировки в установках 6—10 кВ

в)

Рис. 6. Указатели напряжения типа УВНФ (а, б) и УВНсТФ-10И (в)для фазировки в установках 6—10 кВ

Кроме указателя напряжения УВНФ с сигнальной лампой для фазировки в установках 6—10 кВ используются двухполюсные цифровые указатели высокого напряжения, например, цифровой УВНсТФ-10И. Напряжение индицируется с помощью цифрового трехразрядного светодиодного индикатора. Указатель выполнен в корпусе из ударопрочного полистирола. Может использоваться как двухполюсный указатель с цифровой индикацией напряжения от 100 В до 15 кВ в сетях 0,4 – 6 – 10 кВ и шагового напряжения

Для фазировки на отключенный аппарат (выключатель, разъединитель) с каждой из его сторон подают фазируемые напряжения. Щупы указателя подносят к зажимам, принадлежащим одному полюсу отключенного аппарата, и наблюдают за свечением сигнальной лампы. При этом возможны два случая включения указателя: встречное включение — это включение на несфазированное напряжение, лампа указателя в этом случае должна ярко гореть, сигнализируя о несовпадении фаз; согласное включение – это включение на напряжение одной и той же фазы. Отсутствие свечения лампы свидетельствует об одноименности фазируемых напряжений, поданных на зажимы полюса, на возможности соединения этих фаз между собой включением коммутационного аппарата.

Порог зажигания сигнальной лампы указателя нормируют при встречном н согласном включении. Под порогом зажигания понимают то минимальное приложенное к щупам указателя напряжение, при котором наступает видимое устойчивое свечение сигнальной лампы. В зависимости от схемы включения указателя порог зажигания принят следующим: при фазируемом напряжении, 6 – 10 кВ напряжение зажигания при встречном включении не выше 1500 – 2750 В. Напряжение зажигания при согласном включении не ниже 7000 – 12700 В. Свечение лампы при подключении обоих щупов указателя к одной фазе на самом деле объясняется влиянием электрических емкостей различных элементов указателя на заземленные конструкции. Прохождение тока через эти емкости и приводит к свечению лампы.

Чтобы избежать ошибки при фазировке, напряжение зажигания указателя при согласном включении принято более высоким, чем то, рабочее напряжение, на котором производится фазировка. Это приводит к тому, что при согласном включении на рабочем напряжении электроустановки лампа указателя светиться не будет. И наоборот, при встречном включении, когда на полюс отключенного аппарата подано несфазированное напряжение, лампа указателя должна загораться при напряжении, значительно меньшем номинального.

Высоковольтные кабели фазируются с помощью трансформаторов напряжения, установленных на центрах питания (ЦП).

При фазировке кабельных и воздушных линий 6 – 10 кВ, не имеющих между собой непосредственной электрической связи и отходящих от разных подстанций, которые в свою очередь питаются от одной синхронно работающей сети используют электрическую емкость «провод – земля». Замкнутые контуры для прохождения тока через прибор образуются благодаря этой электрической емкости. Схема фазировки двух линий показана на рис. 7. Из схемы видно, что через прибор при подключении его к разноименным фазам будет проходить ток, равный геометрической разности емкостных токов фазируемых частей установки.

Фазировка кабельной линии под напряжением

а)                                                               б)

Рис. 7. Фазировка кабельной линии под напряжением: а) — соответствие фаз кабеля и шин; б) — разные фазы шин и кабеля в месте присоединения последнего; 1 — указатель напряжения; 2 — трубка сопротивления; 3 — провод; 4 — шина; 5 — концевая заделка; 6 — кабель; 7 — разъем спуска шин

При фазировке кабельных и воздушных линий 6 – 10 кВ, не имеющих между собой непосредственной электрической связи и отходящих от разных подстанций, которые в свою очередь питаются от одной синхронно работающей сети используют электрическую емкость «провод – земля». Замкнутые контуры для прохождения тока через прибор образуются благодаря этой электрической емкости. Схема фазировки двух линий показана на рис. 8. Из схемы видно, что через прибор при подключении его к разноименным фазам будет проходить ток, равный геометрической разности емкостных токов фазируемых частей установки.

Схема прохождения тока через прибор при фазировке линий

Рис. 8. Схема прохождения тока через прибор при фазировке линий, не имеющих между собой непосредственной электрической связи

В качестве прибора – индикатора напряжения при фазировке линий применяют указатель напряжения типа УВН. Его сигнальная лампа светится при встречном включении и гаснет при согласном включении, когда фазы совпадают. Последовательность и содержание операций по фазировке не отличаются от тех, которые были описаны при изложении метода фазировки кабельных и воздушных линий 6 – 10 кВ, имеющих между собой электрическую связь.

Иногда этот метод представляют, как фазировку двух трансформаторов по линиям, проложенным между ними. Однако в отличие от фазировки трансформаторов напряжением до 380 В, в данном случае не требуется ни заземления нулевых точек обмоток, ни установки временных перемычек между выводами. Путь прохождения тока через указатель зависит от того, в каком режиме работает установка. В сетях с заземленной или с компенсированной нейтралью ток проходит через нулевые точки трансформаторов, в сетях с изолированной нейтралью – через емкости на землю токоведущих частей установки. Фазировка возможна при отсутствии в сети замыкания на землю.

Для фазировки кабельных и воздушных линий 35 – 110 кВ применяют указатели напряжения типа УВНФ-35-110 или УВНсТФ-10И (рис. 51). Фазировку производят на отключенных разъединителях (или отделителях), выводы которых находятся под напряжением: с одной стороны, от шин РУ, с другой – от фазируемой линии. Сначала на всех фазах разъединителей проверяют наличие напряжения прикосновением щупов указателя к фазе и к заземленной конструкции. При наличии напряжения лампа указателя должна загораться. Затем на крайних фазах разъединителей проверяют совпадение напряжений по фазе. На средней фазе проверку не производят. Если лампа указателя не загорается при фазировке на крайних фазах, то фазировку считают законченной – фазы совпадают. При свечении лампы указателя на обоих крайних фазах или только на одной фазировку прекращают – фазы не совпадают.

2. Методики определения целости жил, характера и места повреждения КЛ

Определение целости жил характера и места повреждения кабельных линий (в общем случае определение места повреждения (ОМП)) подразделяется на три основных этапа:

  • диагностика повреждения, то есть определение характера повреждения кабеля. На этом этапе ОМП устанавливается необходимость предварительного прожигания;
  • определение зоны предполагаемого повреждения одним из относительных методов;
  • уточнение местонахождения повреждения одним из абсолютных методов.

Метод ОМП кабельной линии выбирается в зависимости от характера повреждения. Повреждения кабеля могут быть подразделены на следующие виды:

  • повреждения изоляции, вызывающее замыкание одной фазы на землю;
  • повреждение изоляции, вызывающее замыкание двух или трёх фаз на землю либо двух или трёх фаз между собой;
  • обрыв проводов одной, двух и трёх фаз (с заземлением или без заземления фаз);
  • заплывающий пробой изоляции;
  • сложные повреждения, представляющие комбинации из вышеупомянутых видов повреждений.

Для установления характера повреждения кабельной линии следует:

  • измерить сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы по отношению к земле;
  • измерить сопротивление изоляции между парой токоведущих жил;
  • измерить электрическое сопротивление токоведущих жил;
  • определить целостность (отсутствие обрыва) токоведущих жил.

Измерения производятся на кабельной линии, которая отсоединена от источника питания и от неё отсоединены все электроприёмники.

Измерение сопротивления изоляции КЛ рекомендуется производить мегаомметром на напряжение 2500 В. Для измерения электрического сопротивления токоведущих жил могут использоваться мосты постоянного тока. В том случае, если температура окружающей среды Т при измерениях отличается от 20℃, то после измерения производится пересчет сопротивления на температуру 20℃ по формуле:

где 𝑇𝐾ρ – среднее значение температурного коэффициента удельного сопротивления.

Полученное значение сопротивления используется для определения длины исследуемого участка кабеля

где ρ – удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлена токоведущая жила; 𝑘 – коэффициент, учитывающий влияние скрутки проволок в жиле, (𝑘 = (1,02 ÷ 1,03); 𝑆 – сечение жилы.

Численные значения геометрических параметров секторных алюминиевых жил кабелей напряжением 1 – 10 кВ приведены в табл. 2.

Таблица 2. Параметры секторных алюминиевых жил кабелей напряжением 1 – 10 кВ

Конструкция кабеля и жилы Высота h, мм / ширина b, мм для жил сечением
35 50 70 95 120 150 185 240
Трехжильные однопроволочные, 1 – 10 кВ 5,5

9,2

6,4

10,5

7,6

12,5

9,0

15,0

10,1

16,6

11,3

18,4

12,5

20,7

14,4

23,8

Трехжильные многопроволочные, 1 – 10 кВ 6

10

7,0

12,0

9,0

14,0

10,0

16,0

11,0

18,0

12,0

20,0

13,2

22,0

15,2

25,0

Четырехжильные однопроволочные, 1 кВ

7,0

10,0

8,2

12,0

9,6

14,1

10,8

16,0

12,0

18,0

13,2

18,0

После определения характера повреждения кабельной линии выбирается метод для определения места повреждения в данном конкретном случае. Рекомендуется в первую очередь определить зону, в которой расположено повреждение. Определение зоны повреждения производится одним из следующих относительных методов: импульсным (локационным), колебательного разряда (волновым) или петлевым.

Петлевой метод основан на том, что поврежденная и «исправная» жилы кабеля соединяются накоротко с одной стороны (образуется петля); с другой стороны, к концам жил подсоединяются дополнительные регулируемые резисторы – создается схема моста. Для пользования методом петли необходимо иметь хотя бы одну неповрежденную жилу кабеля или хотя бы одну жилу с переходным сопротивлением, значительно превышающим переходные сопротивления двух других жил (в 10 – 100 раз). Значения переходного сопротивления жилы должно быть не более 5000 Ом.

Методом петли надежно проверяются однофазные и двухфазные замыкания устойчивого характера. Трехфазные замыкания определяются при наличии дополнительного провода, в качестве которого может быть использован параллельно проложенный кабель.

Известны методы определения места повреждения кабеля по схеме петли Муррея и петли Варлея. Метод петли Муррея (рис. 9) применяется, если в определенном месте одна из жил кабеля замыкается на другую или на оболочку через переходное сопротивление 𝑅п, значение которого не превышает 104 Ом. Для более точного определения места повреждения проводят замеры с двух концов кабеля.

Определение расстояния до места повреждения кабеля методом петли Муррея

Рис. 9. Схема измерений для определения расстояния до места повреждения кабеля методом петли Муррея: 1, 2, 3 – жилы кабеля; 4 – перемычка;𝑅п – переходное сопротивление; ЭНИ – индикатор

Из условия равновесия моста следует:

где R – сопротивление плеча моста, подключенного к неповрежденной жиле (декады П1 – П4);

М – сопротивление плеча моста, подключенного к поврежденной жиле (отсчет по декаде П5 отношений 𝑚⁄𝑛);

r – сопротивление жилы кабеля;

𝑟𝑥 – сопротивление жилы кабеля до места повреждения.

При постоянном сечении токоведущих жил сопротивления отрезков пропорциональны длине соответствующих участков. Расстояние до места повреждения находится из выражения

где L –длина кабельной линии.

Измерения по определению места повреждения следует производить с обоих концов кабельной линии, меняя место установки перемычки. Оценить полученные результаты можно исходя из равенства

Погрешность измерений вычисляется по формуле

Схема измерений методом петли Варлея приведена на рис. 10.

Определение расстояния до места повреждения кабеля методом петли Варлея

Рис. 10. Схема измерений для определения расстояния до места повреждения кабеля методом петли Варлея: 1,2,3 – токоведущие жилы кабеля; 4 – перемычка

Результаты измерений определяются по формуле:

где r – сопротивление двух жил кабеля, Ом;

R – сопротивление плеча сравнения (декады П1 – П4);

n – множитель, устанавливаемый на декаде моста П5.

𝑟1, 𝑟2– сопротивления декады моста П5, определяющие значения множителей m и n.

Расстояние до места повреждения кабеля находится из выражения

где S – сечение токопроводящей жилы, мм2,

ρ – удельное сопротивление материала жил кабеля, Ом мм2/км. Измерения также следует производить с обоих концов кабельной линии, меняя место установки перемычки.

При обрыве токоведущих жил для определения мест повреждения применяется емкостной метод, основанный на измерении емкости жил по отношению друг к другу или по отношению к земле. Схема емкостного моста приведена на рис. 11.

Определение места повреждения емкостным методом

Рис. 11. Схема измерений для определения места повреждения емкостным методом

Из условия равновесия моста следует:

где М и R – регулируемые сопротивления,

𝐶𝑥 – определяемая емкость кабельной линии, мкФ,

𝐶н – емкость эталонного конденсатора, мкФ.

На основании результатов измерений емкости исправной жилы 𝐶𝑦 и емкости поврежденной жилы 𝐶𝑥 можно определить длину участка кабеля, км:

где 𝐶уд – удельная емкость.

Измерение емкости участков кабельной линии производится с обоих концов. Расстояние от места измерения до места обрыва жилы кабеля определяется по соотношению

где 𝐶1 и 𝐶2 – результаты первого и второго измерения, мкФ.

2.1. Приборы и оборудование для определения зоны повреждения кабеля

Определение зоны повреждения кабеля обычно производится с помощью специальных кабельных мостов типа КМ-61С, Р-333, или измерительных мостов Щ34, Р3009, Р4056.

Кабельный мост Р-333 предназначен для измерения электрического сопротивления постоянному току в диапазоне от 0,005 Ом до 999900 Ом, а также для определения места повреждения по схемам петли Муррея (при больших сопротивлениях) и петли Варлея (при низкоомных сопротивлениях).

Внешний вид верхней панели кабельного моста типа Р-333 при измерениях по четырехпроводной (измерение низкоомных сопротивлений) и двухпроводной (измерение высокоомных сопротивлений) схемам измерений показан на рис. 12 и рис. 13 соответственно. На верхней панели моста Р-333 находятся:

  • кнопки для включения мостовая схема – МВ;
  • петля Муррея – ПМ петля Варлея – ПВ;
  • кнопка MB возвращает кнопки ПМ и ПВ в начальное состояние;
  • ручки переключения сравнительного плеча и плеча отношений;
  • кнопка для включения электронного нуль – индикатора ЭНИ;
  • кнопка для включения питания моста;
  • зажим для внешнего индикатора;
  • зажимы для источника питания.
  • зажимы проверки сопротивлений;
  • зажимы петли Варлея, Муррея и асимметрии проводов.

Кабельный моста типа Р-333

Рис. 12. Внешний вид верхней панели кабельного моста типа Р-333 при измерениях по четырехпроводной (измерение низкоомных сопротивлений) схеме

кабельный мост типа Р-333

Рис. 13. Внешний вид верхней панели кабельного моста типа Р-333 при измерениях высокоомных сопротивлений по двухпроводной схеме

В основу определения мест повреждения методом петли положено сравнение сопротивления целой и нарушенной (без разрыва) жилы кабеля. Методом петли пользуются на кабельных линиях различных напряжений, которые смонтированы различными кабелями при замыкании одной или некоторых жил между собой и с землей в одном месте при условии, что переходное сопротивление повреждения не превышает 40 Ом и поврежденная жила не была оборвана.

Выявление места повреждения кабеля методом петли можно выполняют также при помощи универсального моста сопротивлений МВУ-49, автоматического моста Щ-34 и кабельного моста Р-334. Автоматический мост Щ-34 используется для измерения электрического сопротивления постоянному току в диапазоне от 10-3 до 109 Ом.

Предел допустимой основной погрешности в зависимости от диапазона измерений сопротивления не превышает 0,5%. Результаты измерений отображаются на цифровом табло в виде пятизначного десятичного числа с “плавающей ” десятичной запятой и единицы измерения “Р”, “К” и “М”, где “Р” – Ом, “К” – Ком, «М» – МОм,

Прибор имеет следующие виды запуска:

  • ручной, осуществляемый нажатием кнопки «Пуск», расположенной на лицевой панели;
  • автоматический, с выдержкой времени после каждого измерения от 2 до 20 сек. С помощью потенциометра «Время индикации», расположенного на лицевой панели;
  • дистанционный, осуществляемый замыканием контактов разъёма «Щ20-2», расположенного на задней панели.

Кроме кабельных мостов для определения места повреждения кабеля используются приборы, реализующие метод импульсной рефлектометрии. На основе данного метода работает серия приборов типа Р5-5, P5-8, Р5-9, Р5-10, с помощью которых можно определить место повреждения, начиная с 1 м от начала линии (Р5-9) и относительно большим переходным сопротивлением в месте замыкания на землю (P5-8).

Импульсный метод основан на измерении времени прохождения импульса 𝑡𝑥от одного конца кабельной линии до места повреждения и обратно, которое при скорости распространения этого импульса ν и расстояния до места повреждения 𝐿𝑥 определяетсяпо формулам

Скорость распространения импульса для большинства кабелей составляет 160±1 м/мкс, соответственно расстояние до места повреждения можно оценить как 𝐿𝑥 ≈ 80𝑡𝑥.

При включении прибора в кабельную линию посылаются зондирующие импульсы, которые при распространении по кабелю отражаются с изменением своих амплитудных значений и знаков в тех местах, в которых волновое сопротивление отличается от волнового сопротивления кабеля (35 Ом). Чем больше отличается сопротивление от волнового, тем больше амплитуда отраженного импульса. Причем, в месте замыкания отраженный импульс меняет знак на противоположный. По амплитуде и знаку отраженного импульса определяют, как место повреждения, так и характер повреждения. Однако, из-за наличия мест ослабленной изоляции кабеля (места неоднородности), вставок, муфт и т. п., в которых сопротивления также отличаются от волнового, амплитуды отраженных импульсов могут быть сопоставимы с амплитудами отраженных импульсов от мест повреждения, что усложняет идентификацию места замыкания или обрыва в кабеле. Так, например, прибором Р5-5 практически можно идентифицировать отраженный импульс от места повреждения с переходным сопротивлением, не превышающим 4 –5-кратного значения волнового сопротивления кабеля, т. е. 150 –200 Ом.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *