Текст
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЙ:
Васильев А. А., Долгов А. Н., ЕЖков В. В.,
Смирнов А. Д., Устинов П. И.
ЭЭ-3-3
В брошюре рассмотрены основ-
ные методы определения мест по-
вреждения в силовых кабелях
и даны описания приборов и аппа-
ратов.
Брошюра предназначена для
мастеров и монтеров, занимающихся
эксплуатацией и монтажом кабель-
ных линий.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Виды повреждения кабельных линий......... 3
2. Определение характера повреждения......... 5
3. Методы определения места повреждения в си-
ловых кабелях................................ 6
4. Прожигание............................... 7
5. Индукционный метод . . . •............. 11
6. Акустический метод...................... 22
7. Петлевой метод........................... 26
8. Емкостный метод ........................ 31
9. Импульсный метод......................... 35
10. Метод колебательного разряда............ 41
11. Выявление места повреждения на кабеле при
раскопке .................................... 45
12. Литература............•................. 48
Дементьев Валерий Сергеевич
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ МЕСТО ПОВРЕЖДЕНИЯ В СИЛОВОМ КАБЕЛЕ
Редактор Г. М. Шалит Техн, редактор Д. 17. Воронин
Сдано в набор 19./VHI 1960 г. Подписано к печати 8/Х 1960 г.
Т-1284Б Бумага 84X108732 2,5 печ. л. Уч.-изд. л. 2,6
Тираж 36 000 экз. Цена 90 коп., с 1/1 1961 г. цена 9 коп. Заказ 2424
Типография Госэиергоиздата. Москва, Шлюзовая наб., 10.
«БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕР А
Выпуск 32
В. С. ДЕМЕНТЬЕВ
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ
МЕСТО ПОВРЕЖДЕНИЯ
В СИЛОВОМ КАБЕЛЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА 1960 ' ЛЕНИНГРАД
1. ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Все кабельные линии, питающие промышленные или
коммунальные объекты, должны удовлетворять опреде-
ленным требованиям в отношении электрической проч-
ности изоляции. Не удовлетворяющая этим условиям
кабельная линия относится к категории «поврежден-
ных». Такая линия должна быть отключена от сети
с обеих сторон.
Повреждения изоляции кабельных линий происходят
по следующим причинам:
.1. Заводские дефекты (трещины или сквозные отвер-
стия в свинцовой оболочке, совпадения нескольких бу-
мажных лент, заусеницы на проволоках токоведущих
жил и т. д.).
2. Дефекты монтажа (непропаянные шейки муфт,
надломы изоляции на жилах при разводке, плохая про-
пайка соединительных зажимов, неполная заливка муфт
мастикой и т. д.).
3. Дефекты прокладки (крутые изгибы на углах, пе-
рекрутка кабеля, изломы, вмятины и т. д.).
4. Пробои и вмятины, нанесенные при раскопках на
кабельных трассах.
5. Коррозия свинцовой оболочки, вызванная действи-
ем блуждающих токов или химическим составом
грунта.
6. Старение изоляции или ее перегрев.
Обрывы токоведущих жил в кабельных линиях воз-
никают при осадках или смещениях грунта на трассе
линии, а также при перегорании жил во время коротко-
го замыкания.
Повреждения кабельных линий носят различный ха-
рактер и могут быть подразделены на следующие виды,
(см. табл. 1):
Таблица 1
Переходное сопротивление в месте по- вреждения Пробивное на- пряжение в мес- те повреждения, кв Характер поврежде- ния кабеля Рекомендуемый ме- тод нахождения мес- та повреждения
0—100 ом ¥ 0 #—- 1. Импульсный 2. Индукцион- ный 1. Импульсный 2. Индукционно- коммутационный
40—200 ом 0 г— 1. Импульсный 2. Петлевой 3. Акустический
♦ ~ 10—200 ом 0 J. j.1 1. Импульсный 2. Акустический
Сотни мегаом Выше испы- тательного напряжения —- —- 1. Импульсный 2. Емкостный
Сотни мегаом Выше испыта- тельного напряжения 1. Импульсный 2. Емкостный
5 000 ом До испыта- тельного напряжения 1. Импульсный 2. Емкостный 3. Акустический
Сотни мегаом От 8 кв jxo испытатель- н.ого напряже- ния 1. Колебатель- чого разряда Акустический
1. Повреждение изоляции, вызывающее замыкание
одной фазы на землю.
2. Повреждение изоляции, вызывающее замыкание
двух или трех фаз на землю либо двух или трех фаз
между собой в одном или разных местах.
3. Обрыв одной, двух или трех фаз без заземления
или с заземлением как оборванных, так и не оборван-
ных жил.
4. Заплывающий пробой изоляции:
а) одной фазы на землю,
б) одной, двух или трех фаз между собой без за-
земления и с заземлением.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА ПОВРЕЖДЕНИЯ
Каждое определение места повреждения кабеля на-
чинают с выяснения характера- повреждения, и в зави-
симости от него выбирают соответствующий метод из-
мерения.
Приступая к измерению на кабельной линии, необхо-
димо убедиться в наличии плаката «Не включать, ка-
бель поврежден» и заменить его плакатом «Работать
здесь». С противоположной стороны измеряемого кабе-
ля надо вывесить плакат «Кабель испытывается кено-
троном», так как в процессе измерения приходится да-
вать на жилы кабеля высокое напряжение. После этого
надо проверить указателем отсутствие напряжения на
кабеле и разрядить его наложением заземленной зако-
ротки на все три жилы. После снятия закоротки можно
приступать к работе на кабеле с измерительными при-
борами.
Определение характера повреждения кабельной ли-
нии низкого напряжения производится при помощи ме-
гомметра. Измеряется сопротивление изоляции каждой
токоведущей жилы кабельной линии по отношению
к земле и между каждой парой токоведущих жил.
Определение целости токоведущих жил производится
при установке закоротки с одного конца кабеля. Для
кабельной линии высокого напряжения характер по-'
вреждения выявляется поочередным испытанием каж-
дой жилы с заземлением и без заземления остальных
выпрямленным напряжением от кенотронной установки.
Напряжение поднимается до испытательного.
Для определения характера сложного повреждения
(двойные разрывы жил кабеля, повреждение изоляции
жил в разных местах и т. п.) применяются измерители
кабельных линий ИКЛ-4 и ИКЛ-5, о которых будет
рассказано ниже.
3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В СИЛОВЫХ КАБЕЛЯХ
К методам определения места повреждения в сило-
вых кабельных линиях предъявляются следующие тре-
бования:
1. Высокая точность: погрешность не должна превы-
шать ±3 м, что обусловлено трудностью раскопок при
’'расположении кабельных линий под усовершенствован-
ными покрытиями.
2. Быстрота определения: время определения места
повреждения не должно превышать нескольких часов,
что обусловлено необходимостью скорейшего ввода в
эксплуатацию кабельной линии.
3. Высокая надежность применяемых аппаратов.
4. Безопасность производства работ.
Существующие методы определения места поврежде-
ния силовых кабельных линий целесообразно разделить
на две группы: относительные методы, позволяющие
определять расстояние от места измерения до места
повреждения и абсолютные методы, позволяющие ука-
зывать место повреждения непосредственно на трассе
(географически).
Даже при высокой точности определения расстояния
до места повреждения нельзя, однако, гарантировать
точность этого места для раскопок на трассе без провер-
ки абсолютным методом, так как даже наличие точных
планов не отражает изменения глубины траншеи, незна-
чительных уклонов поверхности и т. п.
В соответствии с изложенным для определения ме-
ста повреждения необходимо применение не менее двух
методов: относительного и абсолютного.
Относительный метод обеспечивает быстроту ориен-
тировочного определения места повреждения, куда дол-
жен отправиться измеритель, и уже абсолютным мето-
дом уточнить место для раскопок.
В настоящее время получили распространение еде-
дующие методы определения повреждений в силовых
кабелях:
I. Абсолютные: а) индукционный, б) акустический.
II. Относительные методы: а) импульсный, б) коле-
бательного разряда, в) петлевой, г) емкостный.
Большинство из этих методов применяется после осу-
ществления прожигания поврежденного места кабель-
ной линии в целях снижения величины переходного со-
противления. Рекомендуемые методы определения места
повреждения в зависимости от характера повреждения
наглядно видны из табл. 1.
4. ПРОЖИГАНИЕ
Снижение переходного сопротивления в месте по-
вреждения до требуемой величины (см. табл. 1) осуще-
ствляется путем прожигания. Существует большое ко-
личество разнообразных 'прожигательных установок,
описание которых в этой брошюре не представляется
возможным. Поэтому ниже описана испытательно-про-
жигательная установка, применяемая в МКС Мосэнерго
в течение ряда лет и дающая вполне удовлетворитель-
ные результаты.
Такая установка передвижного типа может быть
смонтирована в кузове автомашины, прицепе или разъ-
емной в зависимости от сетевых условий.
Принципиальная схема и общий вид ее оборудова-
ния даны на рис. 1.
Установка состоит из следующих элементов:
а) кенотронного выпрямителя для испытания и
предварительного прожигания изоляции в месте по-
вреждения кабельной линии:
2) газотронного выпрямителя для дожигания изоля-
ции в месте повреждения до малых переходных сопро-
тивлений;
3) генератора звуковой частоты для индукционного
метода измерения и прожигания места повреждения ка-
беля в раскопке.
Прожигание места повреждения на кабеле следует
начинать по кенотронной схеме и вести его до тех пор,
пока напряжение прожигания снизится до 15 кв, после
чего подключить газотронную часть, замкнув рубиль-
ник 17.
Рис. 1. Кенотронно-газо
а—общий вид газотронной части; б —то же кенотронной; в —
лировочный трансформатор 0—250 в, 7 кеа} 3—регулировочный
6 кеа\ 5—трансформатор накала; б—газотрон; 7—кеиотрои; 8—ам
45 200 в; // — вольтметр МЭ220/18; 12— вольтметр ЭМ220/6 в; 13—
ный 500 в, 50 а; 16—переключатель трехполюсный 120—220—380 в,
5—10 кв', 19— сигнальные лампы; 20— электродвигатель 3 квт\
23 —реостат; 24— кнопка управления „Пуск* „Стоп"; 25— амперы
кабеля; 29—сопротивление 30 ком
При прожигании необходимо придерживаться сле-
дующего порядка:
Присоединив установку к кабельной линии, в первую
очередь рекомендуется включить накал газотронов, ко-
торые требуют для прогрева перед работой 5 мин.
Накал кенотронной лампы регулируют по вольтмет-
ру 11. Миллиамперметр устанавливают на шкалу
100 ма. После этого повышают напряжение, наблюдая
по вольтметру за величиной напряжения, при которой
наступают пробои. Пока величина тока прожигания не
превосходит 80 ма, за кенотронной лампой особых на-
блюдений не требуется. Если же ток возрастает до
100—150 ма, то анод лампы быстро накаляется, что
может привести к его разрушению. Напряжение при
прожигании необходимо поддерживать таким, чтобы ток
тронная установка. в
принципиальная схема; / — автотрансформатор 120—220—380 в, 7 icecr, 2—регу-
автотраисформатор 0—250 в, 1 кеа, 4— испытательный трансформатор 220/42 500 в,
перметр М9, 5 а; 9—миллиамперметр МЭ1 —100 ма', 10—киловольтметр ЭМ220—
магнитный пускатель ПМ-1; 14—предохранители 5 а; 15—рубильник трехполюс-
50 а; 17—рубильник однополюсный 5 а; /8—переключатель двухполюсный
21—генератор высокой частоты 3 кет 110 — 220 et 1 000 гц; 22—возбудитель;
етр 1 а; 26—блок-коитакт; 27—амперметр нагрузки 100 а\ 28—нож заземления
30—трансформатор газотрона 5—10 кв.
не превышал 100 ма, т. е. чтобы анод кенотрона не рас-
каливался до красного свечения. Подключение газотрон-
ной части после снижения напряжения прибоя до 15 кв
производится следующим образом: прогревают 5—6мин
катоды ламп, включают магнитный пускатель 13, повы-
шают напряжение на трансформаторе 30 до максималь-
ного значения и замыкают рубильник 17, соединяющий
обе части устройства (кенотронную и газотронную) на
параллельную работу.
Когда амперметр газотронной части зафиксирует на-
грузку; кенотронную часть можно отключить. Для это-
го отключается автомат кенотронной части.
Напряжение на газотронах поддерживается таким,
чтобы ток по амперметру не превосходил допустимой
для данной установки величины (1—1,5 а). Если на га-
зотронах во время работы заметно появление искр вну-
три, значит, накал недостаточен (катоды недокалены)
и надо увеличить напряжение накала. Кончают прожи-
гание тогда, когда ток достигнет максимального зна-
чения и будет оставаться'неизменным.
Проверка достаточности прожигания производится
путем закорачивания рубильником 31 на землю. Если
при этом показания амперметра газотрона почти не из-
меняются, значит, сопротивление в месте повреждения
доведено до малой величины.
Прожигание заканчивают тогда, когда переходное
сопротивление в месте повреждения снизится до нуж-
ной величины в зависимости от предполагаемого мето-
да измерений.
Величина сопротивления проверяется индуктором.'
В зависимости от места повреждения на кабеле про-
цесс прожигания протекает различно.
а) Повреждение в целом месте. В этом
случае процесс прожигания идет спокойно и через
5—10 мин сопротивление быстро снижается до несколь-
ко десятков ом (исключение составляют кабели с очень
жирной пропиткой, когда прожигание длится несколько
доль|ше).
б) Место повреждения находится в во-
де или в мокром грунте. В таких случаях про-
цесс прожигания идет также спокойно, но сопротивле-
ние изоляции не снижается ниже 2 000 ом и дальнейшее
прожигание никаких изменений не дает.
в) Повреждение в муфтах.. 11рожигание
в таких случаях длится больше обычного,- Сопротивле-
ние колеблется в широких пределах (то снижается, то
снова увеличивается). Это связано с процессами в са-
мой прожигаемой муфте. От действия дуги в месте по-
вреждения заливочная масса в муфте расплавляется и
заливает место пробоя изоляции, увеличивая ее сопро-
тивление. Такой неустановившийся характер сопротив-
ления изоляции иногда может продолжаться 1—2 ч.
Если сопротивление в течение этого времени не сни-
жается, необходимо прожигание прекратить и произве-
сти измерение зоны повреждения кабельной линии ме-
тодом колебательного разряда, а потом уточнить его на
трассе акустическим методом.
В остальных случаях прожигание заканчивается
тогда, когда переходное сопротивление в месте повреж-
дения снизится до величины, требуемой применяемым
методом измерений.
5. ИНДУКЦИОННЫЙ МЕТОД
Индукционный метод определения места поврежде-
ния основан на принципе улавливания магнитного поля
над кабелем, по которому пропускается ток высокой ча-
стоты. Метод надлежит применять во .всех случаях, ко-
гда в месте повреждения кабеля удается получить элек-
трическое соединение одной или двух жил через малое
переходное сопротивление.
Метод обеспечивает практически абсолютную точ-
ность, имеет широкое распространение в .СССР и за ру-
бежом.
При применении индукционного метода по кабелю
пропускают ток от генератора звуковой частоты (800—
3000 гц), при этом вокруг кабеля образуется магнитное
поле, величина которого пропорциональна величине то-
ка в кабеле. На поверхности земли над кабелем при
помощи приемной рамки, усилителя и телефона можно
прослушать звучание, которое распространяется по пу-
ти прохождения тока по кабелю.
Индукционным методом можно определить:
1. Место повреждения кабеля.
2. Трассу кабеля.
3. Место расположения муфт на трассе.
4. Глубину заложения кабеля.
Для отыскания места замыкания одной жилы ха обо-
лочку в последнее время предложена разновидность
индукционного метода — индукционно-коммутационный
способ, который проверяется в ряде сетей.
Определение места повреждения кабельной линии
при замыкании между жилами. Для определения места
повреждения кабеля применяют схему (рис. 2), .где от
генератора подается ток порядка 5—20 а на две
поврежденные жилы кабеля. При этом надо пройти по
Рис. 2. Схема определения места повреждения индукционным
методом при междуфазовом замыкании жил.
трассе с рамкой Р, усилителем У и телефоном Т, улав-
ливая характерное звучание в телефоне от наведенной
в рамке усиленной э. д. с.
Звучание будет слышно на всем участке кабеля, где
протекает ток от генератора, т. е. до места повреждения.
Над местом повреждения, где ток переходит с одной
жилы на другую, образуется некоторое усиление маг-
нитного поля и звук в телефоне заметно возрастает, за-
тухая совсем на расстоянии 0,5 м за местом поврежде-
ния, что иллюстрируется кривой слышимости (рис. 2).
Протекающий по жилам кабеля ток создает два кон-
центрических магнитных действующих поля в противо-
положных направлениях (рис. 3).
При расположении жил кабеля в горизонтальной
плоскости результирующее поле на поверхности земли
существенно больше, чем при расположении жил в вер-
тикальной плоскости. Кабели имеют скрутку жил
с шагом повива от 0,5 до 2,5 м, и в приемной рамке уси-
лителя, расположенной вертикально над кабелем, при
перемещении ее по трассе будут ицдуктироваться
0. д. с., периодически изменяющиеся от минимума (вер-
тикальное расположение жил) до максимума (горизон-
тальное расположение жил).
Следовательно, при движении рамки по трассе кабе-
ля в телефоне усилителя будут слышны периодические
усиления и затухания звука, которые повторяются со-
вершенно точно через определенные интервалы в зави-
симости от шага скрутки жил кабеля.
В тех местах, где имеется муфта, длина интервалов
слышимости заметно нарушается и прослушивается рез-
Рис. 3. Пересечение контура приемной рамки магнитным полем
и кривая слышимости над кабелем.
а—шаг перерыва кабеля; б—участок расположения муфты.
кое усиление звука. Последнее происходит за счет раз-
водки жил в муфте. Это и используется для определе-
ния места нахождения муфты на трассе.
Не всегда, однако, по всей длине кабеля звук про-
слушивается хорошо. На некоторых участках кабельной
трассы звук исчезает или вместо прерывистого звучания,
характерного для двухфазной схемы питания кабеля от
генератора, слышен расплывчатый «минимум звука».
Это происходит по- следующим причинам:
1) неправильная скрутка жил кабеля;
2) большая глубина залегания;
3) экранировка кабеля металлическими трубами.
Поэтому особое внимание надо обращать на конце-
вой эффект. Если звук прекращается плавно или обры-
вается без заметного усиления, то это указывает, что
кабель ушел на большую глубину или заложен в ме-
таллической трубе.
ели же звук усиливается, то рамка находится над
местом повреждения. В сомнительных случаях или при
очень плохой слышимости рекомендуется делать изме-
рения с двух сторон. В обоих случаях звучание долж-
но прекратиться в одном и том же месте трассы.
Определение места повреждения кабельной линии
при однофазном замыкании жилы на оболочку индук-
ционно-коммутационным методом. При включении гене-
ратора звуковой частоты по схеме рис. 4, при которой
один из выводов включен на поврежденную жилу кабе-
ля, а другой — на оболочку, по отдельным элементам
системы «кабель — земля», потекут различные токи.
Жилы кабеля
г.з. ч.
•о
о
"^Оболочка
| кабеля
Рис. 4. Схема включения генератора
„поврежденная фаза—земля".
Ток /к, протекающий по поврежденной жиле, в месте
повреждения П разветвляется на токи /К1 и 1к2. Ток /К1
протекает в сторону генератора по оболочке, а ток /
протекает по оболочке в том же направлении, что и
ток 1К, через емкость С2 на землю и затем возвращается
к генератору.
Полный ток 1л перед местом повреждения равен раз-
ности токов, протекающих через жилу и через оболочку,
По закону Кирхгофа для точки разветвления П он равен
также току, протекающему за местом повреждения /
Таким образом, перед местом повреждения и после
него нет разницы между полными токами независимо
от того, представляют ли они собой один ток или раз-
ность двух токов. Это рассуждение дает объяснение
того факта, что не так просто обнаружить кабелеиска-
телем замыкание жилы на землю при включении генера-
тора по схеме повреждения «фаза — земля».
Токи /к — /п и /к1 создают магнитное поле, анало-
гичное полю, получаемому при включении генератора
между фазами (рис. 3)-. На это поле накладывается еще
поле, создаваемое током 7п.
Важно различить оба поля. Ме'ждупроводное поле,
создаваемое токами 1К— 1и и /К1 (радиальное по отно-
шению к кабелю), убывает пропорционально квадрату
расстояния, т. е. значительно быстрее, чем поле отдель-
ного тока.
Поле отдельного тока, следуя закону Био — Савара,
линейно убывает с увеличением расстояния от кабеля.
Если рамку с вертикальной магнитной осью поместить
точно над кабелем, то в наушниках кебелеискателя слы-
шится четкий минимум над трассой кабеля, который со-
провождается двумя сильными зонами максимального
приема по обе стороны, кабеля (рис. 8,6).
Междупроводное поле, создаваемое токами 1К — 1П
и /к1, будет находиться на участке кабеля от места под-
ключения генератора до места повреждения. Если
удается обнаружить усилителем это поле, то задача точ-
ного определения места повреждения кабеля решена.
Так как междупроводное поле значительно меньше
поля одиночного тока /п, то поля можно надежно раз-
личать только путем коммутации.
На рис. 5 показана схема коммутации. Для этого ис-
пользуется две цепи тока, с которыми работают попере-
менно.
Выход генератора звуковой частоты (1—3 кгц) с по-
мощью электронного коммутатора ЭП попеременно под-
ключается на короткое время (/=0,15 сек.) к повреж-
денной жиле С, то на более длительное время (/=
=0,85 сек) к здоровой, заземленной с противоположно-
го конца жиле В.
Последовательно с поврежденной фазой С .вклю-
чается регулировочное сопротивление Д, уравнивающее
токи в жилах, что можно .проверить с помощью ампер-
метра, включенного между генератором и свинцовой обо-
лочкой.
Величина тока, посылаемого от генератора в жилы
кабеля, изменяется от 5 до 15 а в зависимости от глуби-
ны ^прокладки кабеля и коэффициента усиления кабеле-
искателя.
Приступая к прослушиванию места повреждения ка-
беля, желательно предварительно определить зону по-
вреждения импульсным или петлевым методом и вести
прослушивание в этой зоне.
При включении электронного коммутатора на по-
врежденную фазу С .над трассой кабеля прослушивают-
Рис. 5. Схема электронного коммутатора, включенного
на жилы кабеля.
jRi=4,9 ком; RZ=W8,2 ком; Д8=24 ком; Я4=3,6 ком; Ci=8 мкдэ; Сй=10 мкф;
Cs==:10 мкф; С4=50 мкф.
Трансформатор Тр 100 витков; ПЭ 0 0,12 мм;
^-=990 витков; ПЭ 0 0,12 мм.
ся короткие сигналы, имеющие длительность «точки»,
а при включении на фазу В—-длинные сигналы, имею-
щие длительность «тире», что иллюстрируется графи-
ком рис. 6,а.
На поверхности земли над кабелем при помощи рам-
ки, усилителя и телефона можно прослушать звучание,
которое распространяется по пути прохождения тока по
кабелю.
Согласно картины магнитного поля рис. 6 точно над
кабелем прослушивается звучание коротких импульсов
тока (точек), которые идут по трассе кабеля между гене-
ратором и местом повреждения и создаются двухпро-
водным полем токов /к — /п и 1К. За местом повреж-
дения прослушивается звучание длинных импульсов
тока (тире), идущих от места повреждения до конца
кабеля, имеющего заземление.
По обеим сторонам от вертикальной оси кабеля про-
слушивается поле простого тока, текущего по оболочке
кабеля к генератору звуковой частоты. До места по-
б
Рис. 6. Картина магнитного поля над трассой кабеля.
вреждения поле состоит из коротких и длинных сигна
лов, а за местом повреждения — только из длинных
(рис. 6,6).
Таким образом, по изменению ритма принимаемых
сигналов (точек и тире) можно установить место по-
вреждения на трассе кабеля.
Точность определения места повреждения соответ-
ствует шагу скрутки жил кабеля.
Определение трассы кабельной линии. При опреде-
лении трассы кабеля один вывод генератора звуковой
частоты присоединяют к здоровой жиле кабеля, другой
к заземленной оболочке измеряемого кабеля. Противо-
положный конец используемой жилы также заземляется
(рис. 7).
Величина тока генератора устанавливается от 50 ма
до нескольких ампер. При наличии сильных помех или
большой глубины залегания кабеля ток генератора при-
ходится увеличивать до 15—20 а. Силовые линии маг-
нитного поля системы токов «жила—земля» имеют фор-
му концентрических окружностей.
Рис. 7. Схема присоединения генера-
тора звуковой частоты Для определе-
ния трассы кабельной линии.
г)
Рис. 8. Пересечение контура приемной рамки магнитным полем.
а, в—при горизонтальном расположении рамки; б—при вертикальном
расположении рамки; г —при повороте рамки под углом 45°.
Если ось приемной рамки кабелеискателя располо-
жена горизонтально в плоскости концентрического поля
кабеля (рис. 8,а), то над кабелем будет наводиться ма-
ксимальная э. д. с., так как витки рамки пересекаются
максимальным магнитным потоком. При перемещении
рамки в стороны от кабеля э. д. с. убывает.
Это свойство используется для ориентировочного на-
хождения трассы. Если ось рамки расположена верти-
кально, то точно над кабелем
э. д. с. —О, так как витки рамки не
пересекаются магнитным потоком
(рис. 8,6). При перемещении рам-
ки в стороны от кабеля э. д. с. бу-
дет резко возрастать и затем мед-
ленно убывать. Это свойство исполь-
зуется для точного определения
трассы кабеля.
Если ось рамки кабелеискателя
расположена параллельно оси ка-
беля (рис. 8,в), то э. д. с. = 0. При
нарушении параллельности э. д. с.
О ----— ' -О
Рис. 9. Схема „двухпроводного пита-
ния" для уточнения трассы кабеля
индукционным методом.
Рис. 10. Общий
вид кабелеискателя
КИ-2М.
возрастает, что используется для определения направ-
ления трассы кабеля.
Иногда вследствие большого сопротивления грунта
ток заземления растекается от вывода генератора по
оболочкам соседних кабелей, находящихся в это время
под рабочим напряжением. При этом минимум звучания
получается над тем кабелем, по которому течет этот
ток, а кабель, который подключен к генератору, вовсе не
прослушивается.
В таких случаях необходимо пользоваться схемой
двухпроводного питания, т. е. выводы генератора вклю-
чаются на две жилы, закороченные с противоположной
стороны перемычкой (рис. 9).
Схема Ь
колодки Сеть
Рис. 11. Схема лампового генератора ЛГ-2.
Rf=ioo ком; Я2=100 ком; Rs=1,3 ком; R4=270 ком; /?5=330 ком; R6=0,5 ком; /?,=0,45 ком; Re=0,25 ком; Rs = 30 ком; Rw = 2,7 ком;
Rn. Ям-подбираются при настройке. Си С2 подбираются при настройке; С3= 0.025 мкф; [С, = 0.1 мкф; Се= 10 мкф; С,=10 мкф;
С3=40 мкф; С3=0,02 мкф; Лн —лампа накаливания 3,5 в, 0,28 а.
Дроссель 1-го звена Др-С. w— 4 000 витков ПЭ 0 0,27; Ст. 3—20X10; воздушный зазор 0,4 лш.
Дроссель 2-го звена Д/?2: w=8 000 витков 0 0,2 Ст. 3 — 20x20; воздушный зазор 0,1 мм.
Междуламповый трансформатор Т\'. wM=l 500 витков ПЭ 0 0,18; w2=800 витков (с выводом средней точки) ПЭ 0 0,1; w3—75 вит
ков ПЭ 0 0,5. Входной трансформатор Ст. 3—20x20. Воздушный зазор 0,25 мм. Wj = 2 000 витков (с выводом средней точки)
ПЭ 0 0,2; №2=23 витков ПЭБО 0 1,8; да3=34 витков ПЭБО 0 1,2; а>4=94 витков ПЭ 0 0,8.
Силовой трансформатор Ст. 3—25x65; Wi=51 витков (ПЭ 0 0,95)4-330 витков (ПЭ 0 0,65)4-330 витков АЭФ 0 0,65);'wa*=l 530X2
витков (с выводом средней точки) ПЭ 0 0,22; t^s=18 витков ПЭБО 0 1,6; а>4=22 витков ПЭБО 0 1,4.
Рис. 12. Схема усилителя КИ-2М
Ri=3,0 ком; Я2=1,0 ком; /^=3,0 ком; R4—1,0 ком; R5 = 2,0 ком; /?в=1,0 ком; Д7=3,0 ком; /?в=1»0 ком; Cj=0,005 мкф; С*=0,02 мкф;
Cs=0,01 мкф; С4=0,005 мкф; С*5=0,01 мкф.
Определение глубины залегания кабеля. Для опре-
деления глубины залегания кабеля используется та же
схема питания, что для определения трассьи кабеля
(рис. 7). Рамка усилителя ставится в горизонтальное
положение и определяется трасса кабеля; место трассы
отмечают чертой. Поворачиваем рамку таким образом,
чтобы ее ось была под углом 45° к вертикальной пло-
скости, проходящий через кабель. Отводим рамку уси-
лителя в сторону от проведенной черты над трассой ка-
беля. В зоне отсутствия э. д. с. (отсутствие звучания
в 'наушниках усилителя) проводится вторая черта. Рас-
стояние между первой проведенной чертой и второй бу-
дет равно глубине залегания кабеля (рис. ,8,г).
При индукционном методе применяется следующая
аппаратура:
1) кабелеискатель типа КИ-2М (рис. 10 и 12);
2) ламповый генератор 1 000 гц с выходной мощ-
ностью 20 ва, выпускаемый ЦЛЭМ Мосэнерго типа
ЛГ-2, применяемый при определении места поврежде-
ния кабелей небольшой длины до 0,5 км (рис. 11);
3) машинный генератор мощностью порядка 3 ква,
1 000 гц, ток 15—25 а для кабелей длиною до 10 км.
Московский завод электронасосов выпускает генерато-
ры типа ГИС-2.
6. АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД
Сущность акустического метода заключается в про-
слушивании звуковых колебаний над местом повреж-
дения кабеля. Звуковые колебания в месте повреждения
создаются искровым разрядом от генератора им-
пульсов.
Схема генератора импульсов включает кенотронную
установку, разрядный промежуток на 10—18 кв и высо-
ковольтный конденсатор емкостью 2—4 мкф (рис. 13).
Такая схема применяется для низких переходных
сопротивлений в месте повреждения.
При заплывающем пробое в кабельной муфте, когда
напряжение пробоя не снижается, генератором импуль-
сов служит кенотронная установка и емкость самого ка-
беля (рис. 14).
Как при заплывающем пробое в муфте (рис. 14), так
С конденсатором
Рис. 13. Принципиальные схемы определения места повреждения
акустическим методом при малом переходном сопротивлении
в месте повреждения.
и при разряде конденсатора на кабель (рис. 13) энергия
разряда в месте 'Повреждения равна:
№=^-\дж},
где С — емкость, мф\
U — напряжение пробоя, кв.
Из формулы видно, что энергия разряда прямо про-
порциональна емкости кабеля и квадрату напряжения.
Заплывающий
провой в мифте
Рис. 14. Принципиальная схема определения места по-
вреждения акустическим методом при заплывающем
пробое в муфте.
Емкость высоковольтного кабеля на каждый километр
его длины измеряется десятыми долями микрофарады,
поэтому при высоком напряжении энергия разряда при-
нимает довольно большие значения, а поскольку она
расходуется в течение очень короткого времени (поряд-
ка нескольких десятков микросекунд), то в месте про-
боя при разряде происходи! мощный удар. Звук этого
удара, как показывает опыт, можно прослушать на по-
верхности земли или мостового покрова при помощи
Рис. 15. Общий вид акустического аппарата
типа АИП-ЗМ.
акустического аппарата АИП-3 (рис. 15) или стетоско-
па, изображенного на рис. 16.
Основными условиями для прослушивания с поверх-
ности земли электрического разряда в месте поврежде-
БукоВаи трость
ФЗО
Слуховая раковина
1000
20 -Ф101
Рис. 16. Деревянный стетоскоп.
ния кабеля 'являются: наличие сквозного отверстия
в оболочке кабеля и достаточное переходное сопротив-
ление для образования искрового разряда.
Первое условие, как правило, выполняется в /процес-
се прожигания места повреждения с помощью газотрон-.
ных выпрямителей или генератора звуковой частоты.
Второе условие выполняется не во всех случаях.
При заплывающем пробое в дефектной муфте опре-
деление ориентировочной зоны повреждения произво-
дится методом колебательного разряда (описан ни-
же). После этого на основании полученных резуль-
татов по планам кабельной линии отмечаются не-
посредственно на трассе положения соединительных
муфт, в которых возможен пробой с учетом максималь-
ной погрешности измерения. Потом снова подается на
кабель напряжение от кенотронной установки. Как
только начнутся пробои, приступают к выслушиванию
разрядов. Первые разряды должны быть прослушаны
при помощи кабелеискателя с рамкой. После того как
наличие разрядов будет установлено и определен их ха-
рактер, приступают к высушиванию муфт прибором
АИП или стетоскопом. При помощи стетоскопа или при-
бора АИП разряды отчетливо прослушиваются на по-
верхности земли в радиусе 2-—3 м от места пробоя. Наи-
большую силу звук от разряда имеет непосредственно
над местом пробоя. Следует отметить, что звуковая вол-
на по свинцовой оболочке кабеля распространяется
с меньшим затуханием, чем по земле, а потому разряд
иногда можно прослушать в несколько ослабленном
виде на свинцовой оболочке соседних муфт. На поверх-
ности земли звук от разряда отчетливо прослушивается
только вблизи места пробоя, что дает возможность уве-
ренно указывать место пробоя.
При обследовании каждой муфты, когда при помощи
стетоскопа или аппарата АИП разряды не прослуши-
ваются, необходимо проверять наличие разрядов в ка-
беле при помощи кабелеискателя. Это дает уверенность
в правильном замере и освобождает от излишнего хож-
дения с приборами по трассе. При помощи стетоскопа и
кабелеискателя в течение нескольких минут можно про-
слушать две-три муфты, что позволяет быстро уста-
новить дефектную муфту, над которой слышны раз-
ряды.
. При определении места повреждения, имеющего ма-
лое переходное сопротивление, зона повреждения опре-
деляется импульсным или петлевым методом.
Порядок прослушивания тот же, что и при определе-
нии дефектной муфты, но прибор АИП перемещается
вдоль всего участка трассы, соответствующего зоне по-
вреждения, а не только возле муфт.
7. ПЕТЛЕВОЙ МЕТОД
В тех случаях,- когда жила с поврежденной изоля-
цией не имеет обрыва и, кроме того, в кабеле имеется
одна здоровая жила, определение расстояния до места
повреждения можно осуществить петлевым методом,
основанным на принципе моста. Четыре сопротивления
А, В, С и D образуют замкнутый четырехугольник.
В одну диагональ вклю-
чен гальванометр, в дру-
гую — ’батарея.
Если при включенной
батарее стрелка гальвано-
метра не будет откло-
няться ни вправо, ни вле-
во (нулевое положение),
то сопротивления плеч
Рис. 17. Принципиальная схема
петлевого измерения.
моста А, В, С и D дол-
жны находиться в следующем соотношении: 7=75.
Схема петлевого измерения, которой практически
пользуются для определения места повреждения, изо-
бражена на рис. 17.
Для этого необходимо на одном конце кабельной ли-
нии соединить поврежденную жилу со здоровой пере-
мычкой сечением не менее сечения жил кабеля, обеспе-
чив контакт с малым переходным сопротивлением.
Обычно перемычка изготовляется из гибкого медного
канатика с зажимом из латуни. На другом конце кабе-
ля к этим же. жилам присоединяется измерительный
мост со стрелочным гальванометром и батареей.
Сопротивления А и С подбираются на измерительном
мосте, .а сопротивления В и D составляются из жил ка-
беля таким образом, что D соответствует сопротивле-
нию жилы от измеряемого конца до места повреждения,
а В — расстоянию от места повреждения до другого
конца жилы плюс длина исправной жилы. Таким обра-
зом, сопротивление петли B+D всегда должно равнять-
ся сопротивлению двух жил кабеля: B+D=2R, где R—
сопротивление исправной жилы.
Так как при одном и том же сечении жилы сопро-
тивление ее пропорционально длине, то можно записать:
2LC
А +С
где 1х — расстояние до места повреждения;
L — длина кабеля.
По этой формуле после .установления равновесия
моста и определяется искомое расстояние.
Так как сопротивление жил кабеля мало по сравне-
нию с сопротивлениями А и С моста, то соединитель-
ные провода от кабеля к мосту также оказывают влия-
ние на результат измерений. Поэтому гальванометр не-
обходимо присоединить на концы измеряемых жил ка-
беля, а концы от моста до жил кабеля в этом случае
выполняются из гибкого медного провода сечением
4 мм2 с надежными латунными зажимами.
Переходное сопротивление на землю в месте по-
вреждения кабеля должно быть не больше 10 000 ом
в противном случае чувствительность моста заметно
снизится. Если переходное сопротивление на землю боль-
ше указанной величины, то его необходимо снизить пу-
тем прожигания.
Напряжение батареи для питания моста зависит от
переходного сопротивления в месте повреждения кабеля
и выбирается согласно табл. 2.
Таблица 2
Переходное сопротивление в месте повреждения ОМ 10 000 1 000 100
Напряжение батареи в 100—120 30—24 4г—6
Порядок производства измерений должен быть сле-
дующий:
а) Определяют переходное сопротивление в месте
повреждения при помощи мегомметра.
б) На противоположном конце линии устанавливают
закоротку на здоровую и поврежденную жилы.
в) На эти же жилы на измерительном конце линии
присоединяют провода от моста.
г) Устанавливают приборы: мост, слева от него —
гальванометр, справа — батарея.
Расстояние от приборов до токоведущих частей вы-
сокого напряжения должно быть не менее 0,6 м.
д) К соответствующим зажимам моста присоеди-
няют провода от жил кабеля, заземления и батареи.
В последнюю очередь присоединяют провода от гальва-
нометра, который необходимо предварительно устано-
вить по уровню, освободить арретир и проверить, ра-
зомкнуты ли на мостике ключи к цепи гальванометра и
батареи.
Рис. 18. Схема петлевого”измерения.
Установку равновесия моста производят постепен-
ным подбором измерительных плеч (рис. 18).
На последних декадах (0,1 ом) при замыкании клю-
ча батареи гальванометр иногда дает отклонение в обе
стороны (отклонится в одну сторону и тут же в дру-
гую). В этом случае надо замкнуть прежде цепь бата-
реи, а потом гальванометра.
Для уменьшения влияний не следует шунт гальвано-
метра выводить до конца. Если влияний нет, то удобнее
цепь гальванометра замкнуть и пользоваться только
ключом батареи. Цепь батареи каждый раз следует за-
мыкать лишь кратковременно во избежание быстрого
разряда батареи.
Плечи А и С записываются при нулевом показании
гальванометра. Обычно расстояние до места поврежде-
ния обозначают 1х, а за местом повреждения 1у, тогда
lx + ly-^ D = lx-, B=L + ly-
. _ 2LC
х Л + С ’
Записав показания А и С сопротивлений плеч моста,
необходимо концы проводов, ’идущих от жил кабеля
на мост, поменять местами и сделать новое измерение;
тогда получим:
т । / 2АС j
“г у~ А + с, ’
На основании подсчета результатов двух измерений,
произведенных с одного конца кабеля, получают вели-
чину lxt меньшую длины кабеля, и величину L + ly
большую длины кабеля.
Если оба результата в сумме не составляют двойной
длины кабеля, то значит, плечи моста подобраны недо-
статочно точно и измерения следует повторить, прове-
рив контакты закоротки на противоположном конце ка-
беля. В некоторых случаях измерений по схеме (петле-
вого метода при любых значениях плеч А и С стрелка
гальванометра отклоняется только в одну сторону. При
перемене 'местами концов на мостике стрелка откло-
няется снова в одну сторону, но в обратном направлении.
Это значит, что повреждение находится в самом начале
кабеля со стороны места измерения, чаще всего в кон-
цевой воронке (отклонение в-одну сторону может быть
и при обрыве соединительных проводов).
Таблица 3
Длина, м Сечение, мм2 Материал
На участке аб 100 35 Медь
На участке бв 250 50 Алюминий
места
повреждения в случае
Расчет расстояния до
кабельной линии, состоящей из участков различных се-
чений и материалов токоведущих жил, рассмотрим на
следующем примере. Параметры измеряемой кабельной
линии указаны на рис. 20 и в табл. 3.
Сопротивление жилы кабеля определяется формулой
р_ ₽L
° <71 ’
где 2? — сопротивление, ом;
1г — длина жилы, м;
qt — сечение жилы, мм2.
В формуле для подсчета расстояния до места по-
вреждения D = Длина кабеля L, состоящая из
частей В и D, принята при условии, что кабель берется
однородного сечения и материала. При двух различных
сечениях длину пересчитывают на какое-либо одно се-
чение, превращая кабельную линию как бы в однород-
ную с сохранением величины омического сопротивле-
ния.
Приведем всю длину кабеля к алюминию сечением
50 мм2. Для участка аб имеем (рис. 19): /,=100 м;
<7, = 35 мм2; р1 = 0,0175 ом-мм2]м.
X-..... 1-fOOM.- X — I-250м— -—3.
Рис. 19. Измеряемая кабельная линия.
Основная формула для пересчета длин:
Pl/j РпрСр
В нашем случае ^пр= 50 мм2; рпр = 0,0293 ом-мм2)м;
найдем приведенную длину участка аб:
. _Мпр₽1 100-50-0,0175 _ од ]
‘пР50лл<=— 91?пр — 35-0,0293 ~ОУ’‘ м-
Следовательно, общая приведенная длина:
/о6щ = 89,1 + 250 = 339,1 м.
Предположим, измерение производилось из точки в
и дало расстояние /Л= 140 м, тогда никакого дополни-
тельного пересчета производить не надо и следует
искать повреждение на 140 м от точки в.
Если 1х окажется равным, например, 300 м, т. е.
дальше точки б, то необходимо сделать пересчет сле-
дующим образом.
Длина от в до б составляет 250 м. Оставшиеся
300 — 2t>0 = 50 м приведенной длины необходимо пере-
считать на действительную длину:
, ___50-0,0293-35_ „
дейст 35 50-0,0175 — М
Следовательно, повреждение надо искать на рас-
стоянии 250 -|- 56 = 306 м от точки в.
8. ЕМКОСТНЫЙ МЕТОД
При растяжках (обрывах) жил кабеля в соедини-
тельных муфтах расстояние до места повреждения опре-
деляется емкостным методом. Измерение емкости кабе-
ля производится как на переменном, так и на постоян-
ном токе.
Рис. 20. Схема емкостного моста на переменном токе.
Широкое применение нашли мосты переменного тока
с питанием от лампового генератора 1 000 гц 10—20 ва
и телефоном в качестве нулевого индикатора (рис. 20).
Как известно из теории мостов переменного тока, ус-
ловие равновесия моста определяется следующим
уравнением:
7 7 —7 7
^1^3 -^2^4’
где Z2, Z3, Z4 — комплексные сопротивления соот-
ветствующих плеч моста.
В болышинстве случаев сопротивления Zj и Z4, вхо-
дящие в два (обычно смежных) плеча, выбираются ак-
тивными. Сопротивления Z2 и Z3 состоят из активных
сопротивлений и емкостей.
При протекании переменного тока в цепи, составлен-
ной из емкости и омического сопротивления, имеет ме-
сто сдвиг фаз между током и напряжением, причем угол
сдвига фаз зависит от соотношения величинемкости и
сопротивления.
Между точками I и II включен телефон, а между
точками III и IV — источник переменного тока (лампо-
вый генератор, работающий на частоте 1000 гц).
Если фазовый угол и абсолютное значение реактив-
ного сопротивления, включенного между точками I—IV,
будут такими же, как и между точками II—IV,
то в точках I—II потенциалы окажутся одинаковыми и
в телефоне не будет слышно звучания. В противном
случае равновесие нарушится и уравнительный ток вы-
зовет в телефоне звучание. Регулируя сопротивление 1R3
и эталонную емкость Сэт, можно добиться отсутствия
звучания в телефоне. Тогда величина измеряемой емко-'
сти кабеля Ска6 может быть найдена из выражения
С Л = С Z.,
каб эт 1 *
где Сэт — величина емкости между точками I и III при
равновесии моста.
Изменением величин сопротивлений Zj и - Z4 поль-
зуются в тех случаях, когда надо измерять емкость,
большую, чем максимальная эталонная емкость моста.
При этом точность измерения несколько уменьшается.
Мостами переменного тока можно измерять емкость
при заземлениях с переходным сопротивлением не ниже
5 Мом. При меньших сопротивлениях точность моста
снижается.
Во всех случаях измерения емкости все жилы кабе-
ля, кроме измеряемой, заземляются для того, чтобы
уменьшить их влияние на измеряемую емкость.
Измерение емкости на постоянном токе. Метод по-
стоянного тока для измерения емкости может быть при-
менен лишь при чистом обрыве жил кабеля, когда пере-
ходное сопротивление в -месте растяжки составляет от
20 Мом и выше.
В этом случае собирается схема рис. 21, где должна
быть батарея постоянного тока на 100—120 в, гальва-
нометр с шунтом, эталонный конденсатор и два ключа
Кх и Х2.
Установив шунтом П минимальную чувствительность
гальванометра Г, ставят ключ К2 в положении 1 (в по-
ложение 2 ключ возвращается пружиной). Зарядный
ток от батареи ,в жилу кабеля пройдет через гальвано-
кабеля
Рис. 21. Схема для измерения емкости
на постоянном токе.
77—потенциометр; Сэт—эталонный конденсатор;
Г—гальванометр; Сг—емкость поврежденной жилы.
метр и отбросит стрелку на угол си. Шунтом П увеличи-
вают чувствительность гальванометра до тех пор, пока
установится максимально допустимое отклонение стрел-
ки для данной емкости. Включение надо произвести 3—
4 раза и взять среднее значение. Затем при том же по-
ложении потенциометра П включают ключ Ki в первое
положение, в положение 2 ключ возвращается пружи-
ной. Зарядный ток пойдет от батареи в эталонный кон-
денсатор Сэт через гальванометр и отбросит стрелку
на угол а2.
Поскольку отклонение гальванометра пропорцио-
нально заряжаемой емкости, можно получить искомую
емкость кабеля из выражения
с1=£^ [Мф].
as
При измерении емкости могут встретиться следую-
щие три случая:
а) При обрыве одной жилы измеряют емкость ее С\
сначала с одного конца, а затем емкость этой же
жилы С2 с другого конца. Длину кабеля делят пропор-
ционально полученным емкостям. Расстояние до места
повреждения в метрах 1Х определяется по следующей
формуле.
1 __ LCi
ct + cs
И,
где L — длина кабеля, м.
б) Если оборванная жила имеет с одного конца
глухое заземление, то измеряют емкость одного
участка Сг и целой жилы С. В этом случае место по-
вреждения определяется по формуле
. __LC
С
в) Если емкость оборванной жилы можно замерить
только с одного конца Си а остальные жилы имеют
глухое заземление, то расстояние до места поврежде-
ния определяют по формуле
СГ1 ООО
—с»
М.
Здесь величину удельной емкости жилы Со для дан-
ного напряжения берут из приведенной табл. 4, где при-
ведены емкости одной жилы при заземлении двух дру-
гих.
Следует отметить, что для кабелей, бывших в экс-
плуатации, действительная удельная емкость, как пра-
вило, несколько отличается от удельных емкостей, ука-
занных в таблице. Поэтому способ «в» дает удовлетво-
рительные результаты только на коротких участках
(100—150 ж). При больших длинах кабеля ошибка уве-
личивается и может доходить до десятков метров.
Способ обычно дает результаты, несколько большие
действительных (перекрывает место повреждения). Спо-
соб «а» дает наилучшую точность измерения.
Емкостный метод по точности и удобству измерений
значительно уступает импульсному методу и должен
применяться лишь при отсутствии импульсных при-
боров.
Таблица 4
Удельные емкости трехжильных силовых кабелей
в микрофарадах на километр
Кабели с медной, жилой
Сечение мм* 3X4 3x6 3X10 3X16 3X25 3X35 3X50
Напряже- 1 000 0,2 0,225 0,310 0,330 0,360 0,450 0,635
ние, в 3 000 0,125 0,150 0,200 0,215 0,240 0,300 0,350
6 000 0,100 0,120 0,170 0,190 0,200 0,240 0,280
10 000 — — — 0,1г>0- 0,180 0,200 0,210
Сечение ЯМ* 3X70 3x95 3x120 3X150 3X185 3X240
Напряже- 1 000 0,650 0,670 0,685 0,700 0,740 0,850
ние, в 3 000 0,370 0,425 0,450 0,500 0,600 0,650
6 000 0,330 0,370 0,400 0,440 0,475 0,520
10 000 0,220 0,230 0,270 0,290 0,320 0,360
Кабели с алюминиевой жилой
Сечение мм2 3X75 3X105 3X142 3X180 3X225 3x277
Напряже- 1 000 0,600 0,625 0,640 0,660 0,780 0,800
ние, в 3 000 0,350 0,400 0,425 0,475 0,540 0,600
6 000 0,300 0,330 0,360 0,400 0,440 0,475
9. ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД
Принцип работы прибора типа ИКЛ для определе-
ния расстояния до места повреждения линии импульс-
ным методом основан на посылке в поврежденную ли-
нию зондирующего електрического импульса и измере-
нии интервала времени между моментом подачи этого
импульса и моментом прихода отраженного импульса.
Если обозначить через v скорость распространения
электрического импульса в линии и через tx время про-
бега импульса до точки отражения и обратно,, то рас-
стояние до точки, где имеет место отражение, опреде-
лится из формулы
ix=-rv W-
Численные значения скорости распространения им-
пульса и волнового сопротивления для ряда линий,
определенные экспериментальным путем, приведены
в табл. 5.
Таблица 5
Типы линий Скорость рас- пространения импульса, м}мксек Волновое со- противление, ом
Воздушные линии электропередачи
35—110—220—400 кв Воздушные линии связи бронза-би- 295 350—500
металлы 286 540-^500
Воздушная линия связи сталь . . . Силовые высоковольтные кабели типа СБ, ОСБ, СБС, 3—6—35— 230 1 400—1 500
—НО кв 160+1 30—40
На экране електронно-лучевой трубки прибора ИКЛ
при измерении на кабелях имеются линия импульса и
линия масштабных отметок времени, которые следуют
через 2 мксек.
Интервал времени между моментом подачи импуль-
са и приходом его отражения определяются формулой
tx =пС [мксек], где п — количество масштабных от-
меток; С — цена деления масштабной отметки, равная
2 мксек.
Расстояние до места повреждения по экрану опреде-
лится формулой
, *х 2п » г ,
/х = —= по [м].
Методика измерения приборами ИКЛ-4 и ИКЛ-5 оди-
накова. Прибор ИКЛ-4 предназначен для измерения на
кабельных линиях, а прибор ИКЛ-5 пригоден для ка-
бельных и воздушных линий электропередачи и связи,
что делает его универсальным. Общий вид приборов
ИКЛ-4 и ИКЛ-5 приведен на рис. 22.
Измерение прибором ИКЛ производится на отклю-
ченной с обеих сторон кабельной линии.
Через 1—2 мин после включения питания прибора
ИКЛ-5 на экране трубки появляются две линии раз-
вертки: на нижней линии наложены масштабные отмет-
ки времени, на верхней — посылаемый в кабельную ли-
нию импульс. После этого лучи фокусируются и уста-
навливаются на экране трубки индикатора таким обра-
зом, чтобы начало лучей совпадало с левым краем экрана.
Рис. 22. Общие виды прибора ИКЛ-4 (а) и прибора ИКЛ-5 (б).
При измерении прибором ИКЛ-5 кабельных линий
производят следующую установку тумблеров и ручек
управления:
а) Вращением ручки «Просмотр линии» выводится
на экран зондирующий импульс.
б) Вращением ручки «Совмещение зондирующего
импульса» совмещается передний фронт зондирующего
импульса с левым краем основной отметки.
в) Ручка «Основная метка» ставится в положе-
ние «1».
г) Тумблер «Общий вход» — «Раздельный вход» ста-
вится в положение «Общий вход».
д) Выходное сопротивление устанавливается на
30 ом.
е) «Длительность импульса» устанавливается на
0,1-0,3.
ж) Ручка «Усиление грубо» переводится в положе-
ние «200».
Присоединение прибора к линии осуществляется
штекером «Общий вход».
Производство измерения заключается в отыскании
на экране прибора отражения от места повреждения и
измерения сдвига по времени между моментом посылки
в линию зондирующего импульса и моментом прихода
его отражения. Полярность отраженного сигнала указы-
вает .на характер изменения волнового сопротивления
в месте отражения.
Выброс вверх соответствует увеличению волнового
сопротивления (обрыв или конец кабельной линии), вы-
**брос вниз указывает на уменьшение волнового сопро-
тивления (короткое замыкание или замыкание на обо-
лочку) .
В эксплуатации находятся линии, состоящие из уча-
стков кабелей различных типов, например в кабеле СБ
встречаются вставки ОСБ или СК (переход.через реку).
*Кабели разных типов могут иметь различные волновые
сопротивления. Поэтому при прохождении импульса по
кабелю он отражается в местах нарушения однородно-
сти и на экране прибора, помимо отражения от места
повреждения, просматриваются дополнительные отра-
жения. Создают отражения части импульса и соедини-
тельные муфты. Чтобы не спутать отражение от места
повреждения с отражениями от неравномерностей вол-
нового сопротивления кабеля, пользуются методом срав-
нения картины на поврежденной жиле и на здоровой.
Просматривая здоровую жилу кабеля, мы видим лишь
отражения от неравномерностей волнового сопротивле-
ния кабеля и ие видим отражения от места повреждения
Прибор присоединяется к кабельной линии проводом,
имеющим волновое сопротивление порядка 30—40 ом.
Сначала желательно ручкой «Скорость развертки»
установить такой масштаб изображения, при котором
вся линия или большая ее часть могли быть сразу про-
смотрены на экране прибора.
Импульсный генератор прибора типа ИКЛ-4 выра-
батывает зондирующий импульс экспоненциальной фор-
мы длительностью 0,3 или 2 мксек. При длительности
импульса 0,3 мксек можно получать удовлетворитель-
ные результаты измерения при расстоянии до места по-
вреждения не менее 7U м. Для измерения расстояния
до места повреждения 3 000—10 000 м требуется увели-
чение длительности импульса до 2 мксек вследствие за-
тухания на таких расстояниях более короткого импуль-
са. При измерении расстояния до места повреждения,
расположенного ближе 70 -м, в Московской кабельной
сети была применена искусственная линия длиной
ПО м, представляющая собой провод марки РК-19, на-
мотанный на деревянную катушку.
При включении искусственной линии последователь-
но с измеряемым кабелем увеличивается расстояние до
места повреждения и измерение происходит вне зоны
зондирующего импульса, что дает возможность произ-
водить измерение на расстоянии от 20 до 70 м. Кроме
того, искусственная линия дает возможность удалить
прибор из зоны сильных електрических полей, создавае-
мых реакторами, трансформаторами и т. п., что улучша-
ет его работу.
Импульсный генератор прибора ИКЛ-5 вырабаты-
вает зондирующий импульс длительностью 0,1—0,3; 1;
8 и 15 мксек. При установке ручки «Усиление грубо»
в положение «пластины», а ручки «Длительность» на
0,1 мксек можно производить .измерения расстояния до
места повреждения, расположенного на расстоянии от
15 м и более. Следовательно, измерение прибором
ИКЛ-5 не требует применения искусственной линии.
После ориентировочного установления места повреж-
дения на медленной развертке вращением ручки «Про-
смотр линии» следует подвести отраженный от места
повреждения импульс к левому обрезу электронно-лу-
чевой трубки и ручкой «Скорость развертки» установить
такой масштаб изображения, при котором еще может
быть отчетливо виден фронт отраженного импульса.
После этого производится отсчет.
Точное измерение расстояния до повреждения про-
изводится следующим образом: отсчитывается количе-
ство масштабных отметок между передним фронтом по-
сланного и отраженного импульсов. Ручкой «Просмотр
линии» выводится на ©кран зондирующий импульс и
проверяется точность его совмещения с левым краем
основной метки. Далее при вращении этой ручки отсчи-
тывается количество отметок от переднего (левого)
фронта посылаемого импульса до начала переднего
Рис. 23. Экран электронно-лучевой трубки прибора ИКЛ.
а — при измерении на линии, имеющей короткое замыкание
жил кабеля; б —при обрыве жнлы в муфте.
6)
фронта отраженного импульса. Сначала определяется
целое число отметок, а затем — часть последней отмет-
ки от ее левого края до начала фронта отраженного им-
пульса. Для удобства отсчета можно пользоваться на-
ложенной на экран индикатора сеткой.
На рис. 23 показан экран электронно-лучевой труб-
ки прибора ИКЛ при измерении на линии, имеющей
короткое замыкание жил кабеля (а) и при обрыве жилы
в муфте (б).
Из рис. 23,а видно, что от зондирующего до отра-
женного импульса 2,8 отметки, что соответствует рас-
стоянию lx —nv=2,8-160 = 448 м.
В расчете принята скорость распространения импуль-
са о=160 м!мксек, которая применима для большинства
кабелей. Измерение с большей точностью требует заме-
ра скорости распространения фронта импульса в кабе-
ле данного типа. Для этого необходимо знать действи-
тельную длину кабеля. Измерив время распространения
импульса до конца кабеля ^приб й зная действительную
длину кабеля L, можно определить скорость распро-
странения импульса по формуле
L
V t=~i-------
ист ‘приб
[мксек].
Основными преимуществами импульсного метода
измерения являются:
1. Абсолютный характер измерений, т. е. в отличие
от петлевого и емкостного методов за основу принима-
ются не длина линии, сечения ее участков и прочиефак-
торы, вносящие погрешности, а непосредственно по
экрану отсчитывается расстояние до места повреждения
(поскольку скорость распространения импульса меняет-
ся незначительно).
2. Возможность измерения при любом сложном ха-
рактере повреждения (с соблюдением условия, что пе-
реходное сопротивление в месте повреждения не пре-
вышает 200 ом):
3. Удобство, простота и быстрота измерений.
10. МЕТОД КОЛЕБАТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА
В изоляции силовых кабелей встречаются повреж-
дения, обнаружить которые можно только приложением
испытательного напряжения. При приложении напря-
жения к Изоляции в этих случаях пробой следует один
за другим с промежутками в несколько секунд, а иногда
и минут. При снижении напряжения пробои прекраща-
ются. Нередко изоляция кабельной линии, имевшей про-
бой при определенном напряжении, через некоторое вре-
мя начинает выдерживать не только это напряжение, но
и более высокое, т. е. повреждение как будто исчезает.
Такого рода пробои называют заплывающими. Заплы-
вающие пробои бывают преимущественно в муфтах, ко-
гда в них образуются полости, играющие роль как бы
искрового промежутка. Кабель с заплывающим пробо-
ем обычно имеет высокую величину сопротивления изо-
ляции.
Если от кенотронной выпрямительной установки за-
рядить поврежденную жилу кабеля до напряжения про-
боя в дефектном месте, то разряд будет иметь характер
затухающих колебаний. График колебания напряжения
на.зажимах кабеля при пробое показан на рис. 24.
Период колебаний Т при этом равен:
4/
7 = 2/ = — ,
V
где t — полупериод колебаний;
v — скорость распространения электромагнитных
волн в кабеле;
I — расстояние до места пробоя.
Среднее значение скорости распространения для на-
чальных точек фронта волны в подавляющем большин-
стве кабелей 3—10 кв с бумажно-масляной изоляцией
равна 160 м[мксек и практически не зависит от типа и
сечения кабеля. Кривая колебательного процесса имеет
затухающий характер, обусловленный потерями энергии
в кабеле, но пропорциональность между периодом ко-
лебания, измеряемого по начальным точкам фронта вол-
ны и расстоянием до места повреждения, не нарушается.
Рис. 24. Кривая напряжения на конце кабеля
при колебательном разряде в момент пробоя
кабельной линии.
Для получения наибольшей точности при определе-
нии расстояния до места повреждения измеряется вре-
мя только первого .полупериода колебания, подвержен-
ного наименьшему искажению и затуханию. При этом
I =v
t
2“’
Таким образом, расстояние до места повреждения мо-
жет быть определено путем измерения времени полупе-
риода колебаний при разряде, что и выполняется элек-
тронным микросекундомером ЭМКС (рис. 25).
Для измерения прибором ЭМКС-58 расстояния до
места пробоя собирается схема, показанная на рис. 26.
Прибор устанавливается около ячейки измеряемого
кабеля на расстоянии 3—4 м. Присоединение делителя
напряжения к кабелю должно производиться три обес-
точенном и разряженном кабеле с соблюдением правил
безопасности.
Рис. 25. Общий вид прибора ЭМКС-58.
Включение делителя напряжения производится по
схеме рис. 26. При этом должно быть соблюдено сле-
дующее:
а) Делитель напряжения необходимо устанавливать
по возможности ближе к зажимам кабеля (1:3).
б) Экранированные .провода, отходящие от делите-
ля, соединяются с входными зажимами прибора «Пуск»
и «Остановка».
Рис. 26. Схема включения прибора ЭМКС при [измере-
нии расстояния до места пробоя.
/—кенотронный выпрямитель; 2—соединительный провод; 3 —
литель напряжения, 4— жилы кабеля; 5—свинцовая оболочка;
6—место пробоя изоляции.
в) Цепь проводов делителя должна быть хорошо
изолирована от земли.
г) Корпус-экран делителя надежно заземляется.
Для безопасной работы с прибором ЭМКС-58 цепь
заземления прибора не должна отключаться при произ-
водстве измерений.
Перед началом измерений, т. е. перед подъемом вы-
сокого напряжения на кабеле, вся схема согласно рис. 26
должна быть собрана и произведена подготовка при-
бора к измерению.
Согласно инструкции время прогрева прибора
10—15 мин. После этого устанавливается стабильное
положение начала отсчета (установка «нуля») и произ-
водится установка шкалы. Включают кенотронную уста-
новку и плавно поднимают напряжение на жиле кабеля
до напряжения пробоя.
Кенотронная установка должна создавать отрица-
тельный заряд на жиле кабеля по отношению к земле.
Только при отрицательном заряде кабеля прибор про-
изводит измерение первого полупериода кривой коле-
бательного процесса. При пробое в кабеле прибор
ЭМКС-58 работает следующим образом.
Блок управляющих импульсов прибора ЭМКС-58
формирует импульсы «пуск» и «остановка», соответству-
ющие началу и концу измеряемого интервала времени.
Этот блок является согласующим звеном между изме-
ряемым явлением и собственно измерительным устрой-
ством прибора. В приборе ЭМКС-58 этот блок выполнен
специально для измерений полуперйода колебаний
(рис. 27). '
Ключевая лампа прибора пропускает ток через за-
рядную цепь в течение измеряемого интервала време-
ни. В зарядной цепи прибора имеется конденсатор, на-
капливающий энергию при заряде. Параметры этой це-
пи подобраны так, что напряжение заряда конденсато-
ра прямо' пропорционально измеряемому времени. При-
бор измеряет напряжение на конденсаторе, пропорцио-
нальное искомому расстоянию. Для удобства отсчета
расстояния до места повреждения в кабеле шкала из-
мерительного прибора имеет градуировку в километрах.
Применение цепей, компенсирующих токи утечки
конденсатора и прибора, позволяет сохранять показа-
ния прибора неизменными в течение нескольких минут.
В схеме прибора имеется
самоблокировка для исключе-
ния -накладывающихся друг на
друга замеров при поступле-
нии повторных колебаний на
вход прибора. Повторный за-
мер возможен только после
деблокирования прибора.
При наличии неоднородно-
стей волнового сопротивления
в кабельной линии на харак-
терную кривую колебательно-
го процесса могут быть нало-
жены искажения, могущие
привести к неправильному (по-
казанию расстояния до места
повреждения в кабеле.
Для исключения неточных
замеров-в таких случаях чув-
ствительность канала «Оста-
нов» загрубляется, для чего
тумблер «Чувствительность»
надо поставить в положение-
«2» или «3» и повторить изме-
рение. Если в этом случае по-
казание прибора существенно
изменится,- то правильным сле-
Рис. 27. Диаграммы напря-
жений прибора ЭМКС-58.
а —пуск; б—остановка; 1 — на-
пряжение на зажимах кабеля при
пробое изоляции; 2—импульсы,
сформированные блоком управ-
ляющих импульсов; 3—импульс
управления ключевой лампой;
4—напряжение на конденсаторе
зарядной цепи.
дует считать результат послед-
него измерения, т. е. при пониженной чувствительности,
когда влияние неравномерностей водного сопротивления
устранено.
11. ВЫЯВЛЕНИЕ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ
НА КАБЕЛЕ ПРИ РАСКОПКЕ
Определив абсолютным методом место повреждения
кабеля на трассе, (приступают к его раскопке для ре-
монта. Раскопка места повреждения кабельной линий
должна производиться непосредственно самим эксплуа-
тационным персоналом или под его' постоянным надзо:
ром и контролем.
Раскапывать трассу кабеля разрешается исключи-
тельно лопатами. Применение ломов, пневматических
инструментов и клийьев допускается только для снятия
верхнего покрова на глубину не более 0,25 м. При разо-
гревании почвы в зимнее время приближение слоя горя-
чих углей к кабелям допускается не ближе чем на
150 жж. При приближении к кабелю на ширину лопаты
роются контрольные шурфы на расстоянии 0,5 ж от
предполагаемой трассы кабеля. После обнаружения ка-
беля раскопка расширяется до ширины будущей тран-
шеи.
Первым признаком места повреждения кабеля яв-
ляется наличие характерного запаха горелого джута
оплетки кабеля. Предполагаемое место повреждения ка-
беля тщательно очищается от земли.
Если повреждение кабеля произошло аварийно, го
его разрушение от токов короткого замыкания бывает
настолько значительным, что выгорает свинец и броня
с образованием видимого отверстия или вмятины, кото-
рая легко обнаруживается на ощупь.
В тех случаях, когда повреждение кабеля произошло
при профилактическом испытании, обнаружить его зна-
чительно труднее, так как при прожигании места де-
фекта изоляции кенотронной или газотронной установ-
кой разрушается главным образом изоляция между жи-
лой и свинцом.'
Свинцовая оболочка в результате прожигания
в большинстве случаев также прожигается, образуя
отверстие в броне, доходящее до 1 сж2 и более, за ис-
ключением редких случаев, когда она остается нетро-
нутой. Броня покрыта джутовым покровом, и поэтому
иногда с внешней стороны никаких признаков повреж-
дения обнаружить не удается.
Для выявления таких скрытых повреждений необхо-
димо тщательно очистить предполагаемое место повреж-
дения кабеля от земли и по возможности приподнять
его. В месте раскопки за кабелем устанавливается на-
блюдение, а на одном из его концов осуществляется
прожигание.
При низких переходных сопротивлениях прожигание
осуществляется по схеме поврежденная фаза—земля то-
ком 20—50 а.
Прожигательной установкой может служить генера-
тор звуковой частоты, сварочный трансформатор или
низковольтная обмотка сетевого трансформатора, вклю-
чаемая через токоограничивающее сопротивление.
В большинстве случаев в самом начале прожига
из-под витков брони поврежденного места кабеля появ-
ляется струйка дыма, выделяется пропиточная масса
и чувствуется запах горелого джута. В последующий
момент место повреждения кабеля начинает нагревать-
ся и может быть выявлено прощупыванием голой рукой.
При больших переходных сопротивлениях в месте
пробоя прожигание может производиться по схеме аку-
стического метода (рис. 13).
Возникающие в кабеле разряды хорошо прослуши-
ваются на раскопанном кабеле, и при прожигании брони
на поврежденном месте наблюдается дуга разряда.
Кабели, имеющие междуфазовое короткое замыка-
ние, в раскопке хорошо уточняются индукционным ме-
тодом. Ведя рамку кабелеискателя непосредственно по
кабелю, легко установить место прекращения звучания
в телефоне индукционного приемника в месте повреж-
дения.
Повреждение в муфте после прожигания до малых
переходных, сопротивлений более заметно, чем в кабеле.
При вскрытии кожуха ощущается острый запах горелой
заливочной массы, в месте пробоя наблюдается про-
плавление свинцовой трубы и вытекание заливочной
массы.
В муфтах, имеющих заплывающий пробой, внешним
осмотром установить повреждение удается не всегда.
Поэтому для уточнения дефектной муфты применяется
схема прожигания (рис. 14). При этом на поврежденной
муфте можно прослушать .искровые разряды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шалыт Г. М., Определение мест повреждения кабельных
линий, «Электрические станции», 1954, № 7.
2. Б а к и н о в с к и й В. Л., Липинский Г. В., О сад-
чай А. П., Фридман Е. Я., Универсальный импульсный прибор
ИКЛ-5 для измерения расстояния до места повреждения на воз-
душных и кабельных линиях передачи и связи, Труды ВНИИЭ,
вып. VIII, 1959.
3. Спиридонов В. К-, Электронный микросекундомер
ЭМКС для определения расстояния до места повреждения в сило-
вом кабеле, Труды ВНИИЭ, вып. VIII, 1959.
4. М а н н А. К-, Акустический метод определения места по-
вреждения кабельных линий, «Электрические станции», 1953, № 1.
5. Э р б е н Д., Успехи в определении мест повреждения (перев.
с нем.), Госэнергоиздат, 1959.
6. Дементьев В. С., Определение места повреждения им-
пульсным методом, «Энергетик», 1956, № 9.