Indukční metoda hledání přerušení kabelu: princip a základy

Podle povahy poškození v třífázových kabelových vedeních Rozlišují se tyto typy: poškození izolace, způsobující zkrat jedné fáze k zemi; poškození izolace způsobující zkrat dvou nebo tří fází k zemi nebo dvou nebo tří fází navzájem; přerušení jedné, dvou nebo tří fází bez uzemnění nebo s uzemněním přerušeného i nepřerušeného vodiče; porušení plovoucí izolace; poškození linie současně na dvou nebo více místech, z nichž každé může patřit do jedné z výše uvedených skupin.

K podobnému poškození může dojít u čtyřvodičových kabelových vedení do 1000 V.

Nejběžnější typ poškození kabelových vedení je poškození izolace mezi vodičem a kovovým pláštěm kabelu nebo spojky, tzn. jednofázové poškození.

pro určení místa poškození je nutné mít nízký přechodový odpor v místě poškození kabelového vedení. Snížení přechodového odporu na požadovanou úroveň se provádí spálením izolace v místě poškození pomocí instalace kenotron-gastron.

na hořící místa, kde jsou poškozena kabelová vedenípoložených v tunelech, kolektorech, sklepech a dalších místnostech je nutné umístit pozorovatele, aby bylo možné zjistit poškození a zabránit možnosti požáru kabelu.

Před provedením měření kabelové vedení musí být odpojeny od zdroje pomocí odpojovačů a všechny elektrické přijímače musí být odpojeny od vedení.

Po provedení všech nezbytných měření se vypracuje schéma formuláře poškození kabelového vedení, která se zapisuje do protokolu o měření.
Metody určování místa poškození kabelových vedení. U kabelových vedení se nejprve určí zóna poškození a poté se přímo na trase upřesní místo poškození.

Pro určení zóny poruchy vedení se používají následující metody: impuls, oscilační výboj, smyčka a kapacita.
Pro určení místa poškození přímo na trase se doporučuje použít následující metody: indukční, akustickou a stropní rámovou metodu.

Pulzní metoda se používá k určení vzdálenosti k místu poškození v kabelových a venkovních vedeních (pro jednofázové a mezifázové poruchy, stejně jako pro přerušení vodičů).

Práce se provádějí pomocí zařízení IKL-5, R5-1A, R5-5, které vysílají do kabelu krátkodobý impuls střídavého proudu. Po dosažení místa poškození se proudový impuls odrazí a vrátí se zpět. Povaha poškození kabelu (zkrat nebo přerušení) je určeno obrazem, který se objeví na obrazovce katodové trubice. Vzdálenost k místu poškození lze určit na základě znalosti doby průchodu impulsu a rychlosti jeho šíření.

Při měření pomocí zařízení IKL-5, R5-1A chyba obvykle nepřesahuje 1,5% a u zařízení R5-5 – 0,5%, což je docela přijatelné. Výhody této metody jsou rychlost, přehlednost a snadnost měření; schopnost detekovat jakékoli typy poškození, a to i na různých místech kabelu, za předpokladu, že přechodový odpor nepřesáhne 200 Ohmů. V tomto případě zpravidla stačí provést měření pouze na jednom konci vedení, aniž by se na druhém konci propojovaly, ale přímým měřením vzdáleností od konce vedení k místu poškození kabelu pomocí stínění nebo kalibrované měřítko zpoždění, bez ohledu na délku a typ kabelového vedení.

Metoda oscilačního výboje spočívá v měření periody (půlcyklu) volných kmitů, které se vyskytují v nabitém kabelovém vedení při porušení izolace v místě poškození z instalace usměrňovače. Při porušení izolace dochází v kabelu k oscilačnímu výboji. Doba oscilace T tohoto výboje odpovídá době, za kterou vlna čtyřikrát projde do místa poškození, proto

kde l_x — vzdálenost k místu poruchy, m; V je rychlost šíření vibrační vlny rovna 160-103 km/s.

Zařízení EMKS-58M obvykle měří pouze dobu půlcyklu oscilace. Pak l_x = t/2V.

Vzdálenost k místu poškození se zaznamenává na přístrojové stupnici, odstupňované v kilometrech.

Metoda smyčky se používá k určení zóny poškození pro jednofázové a dvoufázové poruchy v přítomnosti jednoho neporušeného jádra nebo paralelního kabelu s neporušenými žilami.

Metoda je založena na principu stejnosměrného měřícího můstku, který umožňuje určit odporový poměr poškozeného jádra kabelu od místa měření k místu zkratu a zpětné smyčky. K tomu se poškozená a nepoškozená jádra kabelu spojí na jednom konci vedení propojkou ve tvaru smyčky (obr. 1).

Obr. 1. Schéma pro určení místa poškození kabelu pomocí smyčkové metody: 1 – fáze testovaného kabelového vedení; 2 — propojka (zkrat); r₁, r₂ —nastavitelná ramena mostu; L je délka kabelového vedení; l_x — vzdálenost od konce čáry k místu poškození

Výsledkem je čtyřramenný most: nastavitelné odpory r₁, r₂ a odolnost kabelových žil (poškozených i nepoškozených). Po vyvážení mostu pomocí odporů r₁ a r₂ vzdálenost od místa měření k místu poruchy vedení je určena vzorcem

l_x = 2Lr₁ /(r₁ +r₂), m, kde L je délka kabelového vedení, m.

Kapacitní metoda používá se k určení zóny poškození při porušení jednoho nebo více vodičů kabelového vedení, pokud alespoň na jedné straně poškození není porušena izolace. Základem metody je závislost kapacity kabelu na jeho délce. Kapacita přerušeného drátu se měří pomocí střídavého můstku (obr. 2, a) nebo stejnosměrného balistického galvanometru (obr. 2, b).

Obr. 2. Schémata pro určení zóny poškození pomocí kapacitní metody: 1 – žíly testovaného kabelu; 2 – místo přerušení drátu; P1, P2 – spínače; S_x — kapacita v přerušené fázi; S_э, R_ф — nastavitelná kapacita a odpor; R₁, R₂ — nastavitelný odpor pomocí můstkového obvodu; T – telefon; G – galvanometr; B – zdroj energie; R_ш – rezistor

V prvním případě jsou ramena AC můstku tvořena nastavitelnými kombinovanými odpory R₁ a R.₂, kapacita měřeného jádra C_x a referenční kapacita C_э s nastavitelným odporem R_ф. Na jednu úhlopříčku můstku je přivedeno střídavé audiofrekvenční napětí (obvykle 1000 Hz) a na druhou je připojen telefon nebo střídavý zesilovač s úchylkoměrem. Nastavení odporu R₁ a R.₂, referenční kapacita C_э a odpor R_ф, získat poklesy napětí na odporech R, které jsou téměř stejné velikosti a fáze₁ a R.₂ — To odpovídá minimální slyšitelnosti (resp. minimální odchylce ručičky indikátoru), tzn. vyvážení ramen mostu R₁ / R.₂ = C_x / S_э.

Z výsledného poměru se určí kapacita měřeného jádra vůči zemi:

Pokud se například přeruší jádro kabelu bez uzemnění, změří se kapacita přerušeného drátu na obou koncích. Za předpokladu, že délka kabelu je úměrná naměřeným kapacitám C₁ a C₂, máme

jako výsledek dostaneme

Pro upřesnění na trase místa poškození kabelů používají indukční (pro poškození mezi jádry) a akustické (pro plovoucí průrazy) metody. U indukční metody se používá generátor zvukové frekvence. Poškozenými žilami kabelu prochází audiofrekvenční proud. Elektromagnetické vibrace vznikající kolem kabelu jsou zachycovány přijímacím rámem a poslouchány telefonem po celé nepoškozené trase kabelu (za místem poškození zvuk v telefonu zmizí).

Umístění elektrických kabelů pod zemí může být náročný úkol, který vyžaduje specifické techniky a nástroje. Níže jsou uvedeny některé z nejúčinnějších metod pro umístění elektrického kabelu pod zem.

Kabelová vedení jsou nedílnou součástí elektrických a komunikačních sítí. Při pokládce jakýchkoli otevřených kabelů, včetně silových kabelů v kabelových konstrukcích (kabelové tunely, podlahy, nadjezdy atd.), je vyžadováno označení na plášti kabelu.

Seznam základních metod pro vyhledávání elektrických kabelů pod zemí zahrnuje:

1. magnetometrie;
2. radarová tomografie;
3. použití detektorů kovů;
4. indukční metoda;
5. kapacitní metoda;
6. použití elektronického značení.

Magnetometrie

Magnetometrie je jednou z metod vyhledávání elektrických kabelů pod zemí. Tato metoda využívá magnetometry k hledání změn v magnetickém poli, které jsou vytvářeny podzemními elektrickými kabely. Magnetometrie může být účinná až několik metrů od kabelu.

Radarová tomografie

Radarová tomografie využívá radar k nalezení podzemních kabelů. Tato metoda umožňuje získat podrobnou 3D mapu umístění kabelů v zemi. Radarová tomografie může pracovat v hloubkách až několika metrů. Jedná se o osvědčený způsob umístění elektrických kabelových vedení pod zemí.

Použití detektorů kovů

Detektory kovů jsou jednoduchým a pohodlným řešením pro vyhledávání kovových kabelů pod zemí. Tato metoda je obecně nejúčinnější, když kabel obsahuje kovové prvky, ale nemusí být efektivní, když kabel obsahuje nekovové prvky.

Indukční metoda

Indukční metoda využívá k lokalizaci podzemních kabelů elektromagnetické vlny. Tato metoda umožňuje pracovat v hloubkách až několika metrů a umožňuje rychle určit vzdálenost ke kabelu. Tato metoda však nemusí být účinná v hustě obydlených oblastech, kde je mnoho zdrojů elektromagnetických polí.

Kapacitní metoda

Kapacitní metoda se používá k nalezení poškozeného elektrického kabelu. Technologie této metody umožňuje vyhledávat poškození, zejména přerušení proudových prvků kabelu, měřením kapacity žil. Jak víte, tento parametr přímo závisí na délce kabelu. Po určení délky vodiče můžete pomocí mapy najít místo jeho poškození. Kapacitní metoda se používá k lokalizaci elektrických kabelů již mnoho let.

Pasivní metoda

Elektrický proud protékající žilami napájecího kabelu vytváří kolem sebe elektromagnetické pole o frekvenci 50 Hz. Toto pole může být detekováno přijímačem lokátoru. Tento způsob umístění podzemních kabelových vedení je levný.

Označení kabelů a vyhledávání pomocí vyhledávače značek.

Nejúčinnější způsob značení podzemních kabelových vedení je pomocí elektronických značek, které se umisťují do země při stavbě, rekonstrukci nebo opravě. Pro přesné označení, identifikaci a sledování napájecího kabelu, případně jeho klíčových bodů, se používají speciální elektronické popisovače. Principem technologie pro vyhledávání podzemních vedení je sondování zemského povrchu radiofrekvenčními signály generovanými zařízením detektoru značek za účelem určení polohy značky.

Signál z přístroje vlivem elektromagnetické indukce vyvolává ve vnitřním obvodu markeru oscilace o určité rezonanční frekvenci. Zařízení zachycuje tyto vibrace odezvy a lokalizuje tak umístění značky.

Elektronické označníky se umisťují do země u kabelových vedení pro třídy nízkého, středního a vysokého napětí při jejich výstavbě, při rekonstrukcích nebo havarijních obnovovacích pracích.

Výhody systému elektronického označování jsou:

• spolehlivá identifikace kabelových vedení jakékoli třídy napětí;
• vysoká přesnost lokalizace (odchylky v rozmezí 10-20 cm);
• žádné rušení kovovými předměty v zemi během procesu hledání značek.

Tyto metody jsou nejběžnější pro vyhledávání elektrických kabelů pod zemí. Při výběru metody je nutné vzít v úvahu vlastnosti země, hloubku kabelu a také typ a složení kabelu. Před zahájením projektových, stavebních a průzkumných prací je předpokladem získání spolehlivých informací o umístění podzemních kabelových vedení.