Как обнаружить повреждения кабеля: проверенные методы, оборудование и пошаговое руководство

Введение

Периодические неисправности кабелей являются одной из самых разочаровывающих и трудоемких задач в обслуживании кабелей питания.переменные сбои приходят и уходят, что однажды приводит к отключению.К тому времени, как команда прибывает на место, разлом часто исчезает, не оставляя следов его местоположения.

Поиск перерывного неисправности требует другого подхода, чем поиск постоянного.Стандартная рефлектометрия временного домена (TDR) часто терпит неудачу, потому что сопротивление ошибкам слишком высоко или ошибка возникает только при определенной тепловойВ этой статье объясняется, что вызывает сбои кабеля, почему их так трудно обнаружить,и проверенные методы и оборудование, которые полевые инженеры используют, чтобы быстро и точно определить их.

1Что такое перерывные кабельные сбои?

Периодическая неисправность кабеля - это дефект, который не производит стабильного, непрерывного короткого замыкания.температураЧастые причины включают:

• Водное дерево в изоляции XLPEПостепенно влага проникает в изоляцию, образуя деревянные каналы, которые проводятся только при нагрузке или повышенной температуре.
• Разрывы в изоляции по линии волос- Крошечные трещины, которые открываются и закрываются с тепловым расширением и сокращением по мере изменения нагрузки кабеля в течение дня.
• Опустошенные или коррозионные соединения- Соединения или сцепления с высоким сопротивлением при контакте, которые отказываются при высоком напряжении, но выглядят нормально при низкой нагрузке.
• Механические повреждения, которые не полностью проникаютКабель, который был вырезан или обрезён, но все еще имеет достаточно изоляции, чтобы удерживать напряжение в нормальных условиях, разрушаясь только при перепаде напряжения или повышении температуры.
• Влага в соединениях или окончанияхВход воды, который создает проводящий путь только тогда, когда соединение мокрое или когда кабель нагревается.
• Повреждение полупроводящего слояСледы ножа или неполное удаление полуконного экрана в суставе создают локальное напряжение поля, которое периодически разрушается.

1.1 Почему так сложно обнаружить перерывные сбои

Основная трудность с прерывистыми неисправностями заключается в том, что сопротивление неисправностям нестабильно.Неисправность, возможно, запечатана сама собой. Сопротивление изоляции нормальное.К тому времени, когда вы уходите, разрыв возвращается и запускает схему снова.вызывая повторные отключения и дорогостоящие экстренные вызовы.

Стандартный TDR работает путем отправки низковольтного импульса и измерения отражений от изменений импеданса. Он лучше всего работает при дефектах с низким сопротивлением (короткие цепи и открытые цепи).Для сбоев с перерывами, сопротивление, как правило, очень высокое, когда разлад не активен, и TDR не может обнаружить его вообще. Даже когда разлад происходит, отражение может быть слабым и замаскированным шумом.

2Доказанные методы обнаружения перерывных сбоев

2.1 Метод дугового отражения (ARM / Surge Wave Method)

Метод дугового отражения, также называемый методом ARM, методом волн перенапряжения или методом импульсного тока, является наиболее широко используемым методом для определения высокосопротивляющих и прерывистых ошибок кабеля.Принцип прост.:

Высоковольтный генератор перенапряжения (thumper) наносит высокоэнергетический импульс напряжения на неисправный кабель.Этот импульс заставляет прерывистую ошибку разрушаться, создавая временную дугу, которая снижает сопротивление ошибке почти до нуля в течение всего импульса.В то время как дуга активна, импульс TDR посылается по кабелю и отражается от дуги с низким сопротивлением, создавая четкое, легко измеримое отражение.

Время между исходящим импульсом TDR и отражением от дуги измеряется, а с использованием скорости распространения кабеля вычисляется расстояние до разлома.ARM работает, потому что он активно заставляет ошибку представлять низкое сопротивление отражение, независимо от его нормального сопротивления в покое.

Основные преимущества ARM:

• Работает на высокопрочных неисправностях, которые TDR не может обнаружить
• Не требует, чтобы ошибка была стабильной. Каждый импульс перенапряжения временно создает отражение.
• Может обнаружить разломы от 1 метра до нескольких километров.
• Предоставляет визуальное изображение формы волны, которое опытные операторы могут интерпретировать

2.2 Метод импульсного тока

Способ импульсного тока (также называемый методом отражения волны или методом перенапряжения тока) тесно связан с ARM. Вместо отправки отдельного импульса TDR,Он измеряет волну тока, генерируемую генератором волн, когда он движется к разлому и отражается обратно.В конце испытания вокруг кабеля устанавливается соединитель тока (CT с креплением), и приемник отображает исходящий импульс перенапряжения и его отражение от неисправности.

Метод импульсного тока особенно полезен для ошибок с очень высоким сопротивлением и длинных кабелей, потому что он использует высокоэнергетический импульс перенапряжения как активатор ошибки, так и сигнал измерения.На него меньше влияет ослабление кабеля, чем на низковольтный импульс TDR.

2.3 Сгорание / Установка ошибки

Когда прерывистый отказ имеет чрезвычайно высокое сопротивление (часто выше 500 kΩ), он может не сломаться даже при максимальном напряжении генератора перенапряжения.Процедура сжигания (или устранения ошибок) может помочь:

Управляемое напряжение постоянного тока или переменного тока применяется к кабелю на уровне чуть ниже порога отказа.Энергия на ошибке постепенно углеродится изоляции и снижает сопротивление ошибки в течение нескольких минутСжигание должно использоваться осторожно, так как оно создает постоянные повреждения в точке отказа.что приемлемо, потому что ошибка должна быть исправлена в любом случае., но его не следует использовать на здоровых проемах кабеля.

2.4 ВЛФ / напряжение высокого напряжения для активации отказа

Некоторые сбои появляются только при длительном перенапряжении или тепловом напряжении.Применение напряжения переменного тока VLF (очень низкая частота) или гиповольтного напряжения постоянного тока на повышенных уровнях может заставить ошибку постоянно разрушатьсяПосле того, как разрыв происходит при постоянном напряжении, для его обнаружения могут быть выполнены измерения ARM или импульсного тока.

Этот подход особенно полезен для кабелей, поврежденных водой, где сопротивление отказу варьируется в зависимости от напряжения и температуры.1 Гц в течение нескольких минут часто вызывает стабильный сбой, который позволяет точное предварительное расположение.

2.5 Акустико-магнитное определение местоположения

После предварительной локализации с помощью методов ARM или импульсного тока разрыв сужается до определенного участка, разрыв должен быть определен на поверхности земли.:Импульс генератора перенапряжения вызывает разряд ошибки (дуга), производящий как акустический звук (от теплового расширения в точке перенапряжения), так и магнитный сигнал (от перенапряжения).Ручной приемник с наземным микрофоном и магнитным датчиком проходит по канатуОператор сначала использует магнитный сигнал, чтобы найти общую область, затем переключается на акустическое прослушивание, чтобы точно определить место поломки в пределах нескольких десятков сантиметров.

2.6 Мониторинг и регистрация событий

Для перерывных сбоев, которые действительно трудно воспроизвести, - тех, которые возникают только при определенной нагрузке или погодных условиях, - можно использовать постоянные или временные системы мониторинга.Эти системы непрерывно контролируют кабель для частичного разрядаВ течение нескольких дней или недель данные показывают закономерности (например,Неисправность всегда возникает при понижении температуры окружающей среды ниже 5°C.Эта информация помогает инженерам выбирать правильные условия испытаний и время, чтобы заставить неисправность появиться во время контролируемых испытаний.

3Шаг за шагом: обнаружение перерывного сбоя

Шаг 1: Убедитесь, что ошибка случается периодическиЕсли показания нормальные, но кабель все еще сбивается под нагрузкой, то, скорее всего, ошибка является периодической.Просмотр журналов отключений для выявления закономерностей (время суток), уровень нагрузки, погода).

Шаг 2: Проведите сканирование TDRЕсли в данный момент неисправность активна (низкое сопротивление), TDR может обнаружить ее непосредственно.

Шаг 3: Установите генератор нагнетанияПоднимите высоковольтный генератор перенапряжения на неисправную фазу. Начните с более низкого напряжения (например, 810 кВ) и постепенно увеличивайте его, пока не произойдет постоянный сбой.Ищите внезапное падение напряжения или всплеск тока на томометрах.

Шаг 4: Выполните предварительное расположение ARM / Pulse CurrentПри отказе используйте функцию ARM или импульсного тока на локаторе.Измерить расстояние и рассчитать положение неисправности вдоль кабеля.

Шаг 5: Если нет срыва Попробуйте сжигать или ВЛФ стрессЕсли неисправность не разрушается при доступном перенапряжении, попробуйте сгореть с постоянным напряжением постоянного тока или применить перенапряжение VLF в течение нескольких минут, чтобы заставить последовательное повреждение.

Шаг 6: Установка с помощью акустико-магнитного методаС помощью предварительного расстояния расположения, пройдите по каналу с помощью акустико-магнитного приемника.затем используйте акустическое прослушивание, чтобы отметить точное местоположение ошибки на земле.

Шаг 7: Раскопать и проверитьПроверьте кабель на наличие видимых повреждений. После ремонта снова протестируйте кабель и сделайте окончательный TDR, чтобы подтвердить устранение неисправности.

4. Лучшая практика

• Начинайте низко, идите высоко.Слишком высокое напряжение может привести к дополнительному повреждению других слабых точек кабеля.
• Запись форм волнСравнение форм волн от нескольких импульсов помогает подтвердить местоположение неисправности и отличить ее от шума.
• Используйте правильную скорость распространенияВведение правильного коэффициента скорости кабеля (из данных производителя или калибровки TDR на известной длине кабеля).
• Испытать все фазыПроверьте каждую фазу на земле и фазу на фазу, чтобы определить точную неисправность схемы.
• Будьте терпеливы.∙ Перебои в работе могут потребовать нескольких импульсов перенапряжения, повышенного напряжения или постоянного напряжения, прежде чем они будут постоянно разрушаться.
• Уделяйте первостепенное внимание безопасностиСледуйте инструкции по блокировке/выключению, используйте соответствующие средства индивидуальной защиты, держите безопасное расстояние от кабеля во время импульсации и всегда разряжайте кабель после испытания.

5. XZH TEST Solutions для локализации сбоев с перерывами

XZH TEST предлагает полную систему локализации неисправностей кабеля, предназначенную для обработки сбоев с перерывами и с высоким сопротивлением:

• Интегрированные локаторы неисправностей кабелейВ одном портативном приборе сочетаются методы предварительной локализации TDR, ARM (арковое отражение) и импульсного тока.
• Высоковольтные генераторы перенапряжений (Thumpers) Достаточно энергии для разрушения упрямых перерывных сбоев в кабелях среднего и высокого напряжения.

• Приемники акустико-магнитного распознавания- обнаруживает как звуковые, так и магнитные сигналы от разрядов с нарушениями, с встроенной корреляцией для отторжения шума.
• Системы испытаний VLFПрименение устойчивого перенапряжения для активации перерывных сбоев, зависящих от водяного дерева и напряжения, с опциональным измерением Tan Delta и PD для оценки состояния изоляции.
• Полные пакеты системВсе в одном комплекте, объединяющих TDR, генератор волн, акустико-магнитное определение и отслеживание кабельных маршрутов в одной портативной установке для эффективных полевых операций.

Заключение

Происходящие повреждения кабелей сложны, но их можно обнаружить.Ключ в том, чтобы активно заставить ошибку представить измеримый сигнал, используя высоковольтные перенапряжения для ARM или импульсного тока предварительное расположениеС правильным оборудованием, систематической процедурой и терпением,Даже самые неуловимые сбои могут быть обнаружены и исправлены, зачастую за один визит на место, а не за несколько недель повторных отключений.

О XZH TEST

XZH TEST специализируется на обнаружении неисправностей кабелей и оборудовании для электроиспытаний, предоставляя практические решения для энергетических компаний, электроподрядчиков, испытательных компаний и полевых инженеров.Ассортимент продукции включает в себя локаторы неисправностей кабелей, генераторы перенапряжений, акустико-магнитные указатели, приборы TDR, системы испытаний VLF и трассировщики кабельных маршрутов - все разработаны для долговечности поля, точности измерений и безопасности оператора.