Съвременни методи без изгаряне за определяне на мястото на повреда на захранващите кабели
Една от основните задачи на непрекъснатото захранване е бързото и точно определяне на мястото на повреда на захранващите кабели.
По правило мястото на повреда се определя на две стъпки: първо се определят зоните на повреда на кабелната линия, след което се определя мястото на повреда в зоната. На първия етап местоположението на повредата се определя от края на линията, на втория етап - директно по трасето на линията.
Ще разгледаме първия етап - дистанционни методи за определяне на местоположението на повреда на захранващите кабели.
Метод на местоположение
Същността на метода за локализиране се състои в сондиране на кабела с импулси на напрежение, получаване на импулси, отразени от мястото на повреда и нееднородности на импеданса, отделяне на отражения от мястото на повреда на фона на смущения (случайни и отражения от нееднородности на линията) и определяне на разстоянието до повредата чрез забавяне на времето на отразения импулс спрямо сондиращия. Този метод е "основен" и се използва само в случай на "прост" за определяне на щетите.Методи за осцилаторно разреждане (свързване по ток (ICE) и свързване на напрежение (затихване))
За да се приложи методът, когато се комуникира чрез напрежение, към кабелната линия се подава високо напрежение от специален източник и, като се увеличава постепенно, се постига повреда в слабата точка на кабела. В този случай устройството трябва да бъде свързано към кабелната линия чрез специално устройство за свързване на напрежение (капацитивен делител на напрежение).
За да се приложи методът, когато се свързва с ток, в кабелната линия се подава импулс с високо напрежение от специален мощен генератор, който, преминавайки от началото на линията до слабата точка, причинява повреда в нея. В този случай устройството трябва да бъде свързано към линията чрезспециално устройство за свързване на ток (импулсен токов трансформатор). Процесът на вълната в кабелната линия ще бъде записан в паметта на устройството. Според закъснението между импулсите, дошли до началото на кабела от първичните, вторичните и последващите аварии, се определя разстоянието до мястото на повреда.
Методът на осцилаторно разреждане се основава на разпространението на импулсни сигнали в кабелни линии. Импулсният сигнал при този метод е разряден импулс, който възниква в точката на повреда на кабелната линия, когато е изложен на напрежение с високо напрежение или специален генератор за високо напрежение.
Методът на колебателен разряд се използва в случаите, когато преходното (шунтово) съпротивление на мястото на повреда Rsh значително надвишава вълновото съпротивление на линията и е съизмеримо със стойността на изолационното съпротивление.
Такива повреди с висока устойчивост (устойчиви и нестабилни намаления на съпротивлението на изолацията, включително в съединители, вложки, преходи, "плаващ срив" и т.н.) се откриват само когато работното или тестовото напрежение е приложено към кабела.
Същността на метода е следната: след разрушаване на изолацията на зареден кабел възниква процес на колебателен разряд - процес на затихваща вълна, чиято продължителност и характер зависи от връзката между вътрешното съпротивление на източника, съпротивлението на мястото на повреда в момента на разрушаване, вълновото съпротивление на линията, капацитета на кабела, неговото затихване и дължина. В момента на повреда на мястото на повреда се образува електрическа дъга и нейното съпротивление става равно на нула (или много по-малко от вълновото съпротивление на CL), а правоъгълна токова вълна и свързаната с нея правоъгълна вълна на напрежение (технитеамплитудите се определят от стойностите на изпитвателното напрежение, изходния импеданс на генератора на изпитвателното напрежение и вълновия импеданс).
При достигане на началото на линията (мястото, където е свързан източникът на високо напрежение), предната част на електромагнитната вълна се отразява към повредата, тъй като изходният импеданс на източника не е равен на характеристичния импеданс на CL и след време, равно на t \u003d L / V, той отново достига мястото на повреда, отново се отразява и се движи към генератора.
Вълновият процес продължава, докато настъпи разрушаване на увредената зона, т.е. докато напрежението на повредата падне под напрежението на пробив или докато дъгата продължи.
Методът на осцилаторно разреждане на едностранни измервания се основава на измерване на времето между моментите на достигане на единия край на линията (точката на свързване на източника на високо напрежение и измервателния уред на вълновия процес) на фронтовете на електромагнитните вълни, възникващи на мястото на повреда.
За разлика от метода на местоположението, разстоянието до мястото на повреда се определя не от времето на забавяне на отразения импулс спрямо сондиращия импулс, а от времето на пристигане в началото на предната линия на вълната, възникнала на мястото на повреда.
Метод за стабилизиране на дъгата (ARM)
Методът за стабилизиране на електрическата дъга може да се използва за определяне на разстоянието до сложна (високоустойчива) или преходна повреда. Същността на метода на краткотрайната дъга се състои в едновременното излагане на кабелната линия на импулс с високо напрежение и извършването на измервания по метода на местоположението.
Генератор на ударна вълна, който е източник на високо напрежение с високоволтов кондензатор и специална искрова междина на изхода му, е свързан къмкабелна линия през устройство за стабилизиране на дъгата (основният му компонент е индуктивност).
Когато се приложи импулс от източник с високо напрежение, на мястото на дефект с високо съпротивление възниква повреда, през устройството за стабилизиране на дъгата започва да тече ток и повредата се „изтегля“ - образува се дъгов разряд. Благодарение на индуктивността, присъстваща в устройството за стабилизиране на дъгата, токът на дъгата се поддържа за определено време (по-малко от секунда). Електрическото съпротивление на дъгата е близко до нула, което е еквивалентно на късо съединение.
Импулсният рефлектометър се свързва чрез специално свързващо устройство (филтър). Пробните импулси от рефлектометъра през свързващото устройство влизат в кабелната линия, а отразените импулси се връщат към рефлектометъра.
Последователността на измерванията за метода на кратковременната дъга е както следва.
Рефлектограмата на кабелната линия се чете през свързващото устройство и се съхранява в паметта на импулсния рефлектометър. Тъй като няма импулси от генератора на импулси с високо напрежение или има амплитуда, която е недостатъчна за повреда, няма повреда и дъга на мястото на сложна или нестабилна повреда. На рефлектограмата отразеният сигнал от повреда с висока устойчивост е практически неразличим на фона на шума. Наблюдават се отражения от нееднородности на линията (съединители, кабелни вложки и др.) и от отворения край на кабелната линия. След това изходното напрежение на източника на високо напрежение в генератора на ударна вълна постепенно се увеличава, докато се появят повреди в кабелната линия. Във времето с високоволтови импулси на мястото на дефекта ще се запали краткотрайна електрическа дъга. Периодът на повторение на краткосрочната дъга е нестабилен. Пробни импулсисе подават в кабелната линия с честота, многократно по-голяма от честотата на запалване на дъгата. Когато пробният импулс съвпадне с момента на запалване на дъгата, той се отразява от дъгата като от късо съединение и се връща в началото на кабела, където се записва в паметта на рефлектометъра (фиг. 2).
За по-надеждно определяне на местоположението на повредата е необходимо да се постигне многократно съвпадение на сондиращия импулс с момента на запалване на дъгата. Импулсът, отразен от дъгата, се вижда ясно на рефлектограмата. Импулсът не преминава по-далеч от дъгата, така че краят на линията не се вижда на рефлектограмата. Освен това, на екрана на рефлектометъра, две рефлектограми, записани в рефлектограмата, се наслагват една върху друга: рефлектограмата преди появата на дъгата и рефлектограмата след появата на дъгата. Това дава възможност ясно да се наблюдава мястото, където рефлектограмите започват да се разминават, което съответства на мястото на сложно или нестабилно увреждане. Наслагването на рефлектограми при метода на кратковременната дъга е показано на фиг. 3.
По този начин, с метода за стабилизиране на електрическата дъга, повреда с висока устойчивост се преобразува за кратко в такава с ниска устойчивост. Но този метод е добре да се използва при къси кабели, така че има варианти на горните методи, специално адаптирани за дълги кабели.
Метод за стабилизиране на електрическа дъга за дълги кабели (ARM Plus) и Метод за свързване на напрежение за дълги кабели (Decay Plus)
ARM Plus е по-нататъшно развитие на патентования и най-съвременен метод за локализиране на повреди в кабелите ARM. При този метод, благодарение на двоен импулс, на мястото на повредата се запалва стабилна електрическа дъга с достатъчно дълго време на горене.
Първо се получава разряд от импулсалтернатор или с постоянно напрежение за прекъсване на повредата. По време на втората стъпка, с помощта на втория разряд от импулсния модул 4 kV, времето на електрическата дъга, която възниква при пробив, автоматично се удължава и измерва чрез съответния метод за предварителна локализация. Резултатът е перфектни снимки с дефект.
Decay Plus е по-нататъшно развитие на метода Decay. Decay Plus ви позволява да локализирате кабелни повреди с много високи напрежения на запалване (до 80 kV) с отлична точност на локализиране на повредата и недвусмисленост на следите.
Този метод разширява метода ARM Plus, обикновено ограничен от зарядното напрежение на импулсните кондензатори над големината на напрежението на запалване на повреда, до максималната граница на тестовото напрежение, налична в системата.
Всички тези методи са внедрени в електролаборатория от ново поколение "Centrix". Първата лаборатория от този клас в България е произведена от нашето предприятие в края на 2007 г. за ОАО "Кубаненерго" и се експлоатира в градските електрически мрежи на Сочи.