CC BY
67
THE PRINCIPLE OF DETERMINING THE SECTIONS OF THE CABLE LINE CONTAINING WATER TREEINGS TRACING CABLELINESWITHOUTOUTPUT CABLE LINES FROM THE OPERA TIONMODE
V.M.Stepanov, P.A.Borisov
Considered the principle of seeking sections of the cable line containing water ree-ings tracing cable lines without output cable lines from the operating mode.
Key words: water treeing, partial discharges, cable routing.
Stepanov Vladimir Mikhailovich, doctor of technical science, professor, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State Univercity
Borisov Pavel Andreevich, postgraduate, p. a. borisov-work@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State Univercity
УДК 621.315
ПРИНЦИП ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ МУФТ ПРИ ТРАССИРОВКЕ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ БЕЗ ОТКЛЮЧЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
В.М. Степанов, П. А. Борисов
Рассмотрен принцип поиска кабельных муфт при трассировке кабельных линий без вывода кабельных линий из рабочего режима.
Ключевые слова: кабельная муфта, индукционный метод, трассопоиск, фильтр присоединения.
Одним из наиболее важных аспектов прогнозирования надёжности кабельных линий различных классов напряжения является определение мест расположения кабельных муфт, а также определение их технического состояния. Определение мест расположения муфт необходимо в кабельной
сети, эксплуатируемой достаточно длительное время. В процессе эксплуатации и вырезании поврежденных участков КЛ число муфт существенно увеличивается. Для восстановления реальной картины кабельной сети, не выводя кабельную линию из рабочего режима, целесообразно применять индукционный метод.
Индукционный метод основан на принципе улавливания магнитного поля над кабелем, по поврежденным жилам которого пропускается ток звуковой частоты.
Суть метода заключается в том, что переменный ток, протекающий в кабельной линии создаёт вокруг этой кабельной линии магнитное поле. Магнитное поле характеризуется напряжённостью магнитного поля Я, индукцией В и магнитным потоком Ф. Зависимость напряжённости магнитного поля от протекающего в линии тока:
^ _ _±_ _ 00 2пг 2пг ’
где I - ток, протекающий в кабельной линии, -расстояние от проводника до точки приёма.
Зависимость индукции от напряжённости магнитного поля:
в = 11а'И, (2)
где /1а-абсолютная магнитная проницаемость среды.
Зависимость магнитного потока от индукции:
Ф — В ■ собсс ■ 51, (3)
где Б - площадь принимающего контура,
Магнитный поток в замкнутом контуре:
Ф = /5 (1Ф — /5 В ■ собсс ■ (1Б. (4)
Магнитный поток наводит в приёмной катушке э.д.с:
е = -И^~=-И^-Фт-й)-5т(й)1-|). (5)
Если электрическая цепь, в которой находится приёмная катушка замкнута, то в катушке протекает наведённый ток, величина которого регистрируется как уровень принимаемого сигнала.
Этот метод применяется для точной локализации по трассе КЛ мест низкоомных повреждений и коротких замыканий в кабелях с использованием генераторов звуковой частоты и соответствующих звукочастотных приемников.
Для реализации вышеуказанной задачи, т.е. не выводя кабельную линию из рабочего режима, существует 3 варианта индукционного метода: пассивный метод без использования генератора, метод индуктивной связи генератора и кабельной линии и метод подключения генератора тока звуковой частоты через фильтр присоединения.
Пассивный метод. Работающие силовые кабельные линии, кабельные линии связи, контроля и управления имеют вокруг себя магнитные поля.
Магнитные поля вокруг кабельных линий вызываются протекающими по их жилам рабочими токами, а также различными уравнительными токами в броне или металлических экранах. Диапазон частот магнитного поля вокруг кабельных линий зависит от назначения кабеля и лежит в пределах от 50 Гц и выше.
Магнитное поле вокруг водопроводов вызвано наличием различных наведенных и "блуждающих" токов.
Все указанные магнитные поля могут быть обнаружены индукционным приемником звуковых частот, что позволяет определять местонахождения кабельной трассы или металлического трубопровода без применения индукционного генератора.
Методика поиска заключается в обследовании местности индукционным приемником, принимающим звуковые частоты в диапазоне от 50 Гц и выше. Главный недостаток метода - невозможность точного определения трассы искомой кабельной линии, если вблизи него проложены другие кабели.
Метод индуктивной связи генератора и кабельной линии. Индуктивная связь используется в тех случаях, когда необходимо исследовать определенную местность на предмет наличия кабельных линий, например перед проведением земляных работ, или когда невозможно непосредственно подключиться генератором к кабельной линии. Для этого применяют специальную индукционную рамку, которую подключают к выходным клеммам генератора. Генератор с подключенной индукционной рамкой располагают на поверхности земли над предполагаемым местом нахождения кабельной линии. Принцип индуктивной связи генератора с кабельной линией показан на рис. 1.
Рис. 1. Принцип индуктивной связи генератора с кабельной линией
Выходной ток генератора протекает по виткам индукционной рамки и вызывает появление магнитного поля, проходящего через окно рамки. Это поле проникает через землю и охватывает кабельную линию или трубопровод. В кабеле или трубопроводе начинает протекать индуцированный ток. Этот ток в свою очередь вызывает появление магнитного поля, которое опоясывает кабель и может быть принято индукционным приемником. Таким образом, удается обнаружить кабельную линию без непо-
Поле. излучаемое кабелем
средственного подключения к ним.
Г лавный недостаток метода - затруднённость точного определения трассы искомой кабельной линии, если вблизи него проложены другие кабели, а также любые проводящие предметы (металлические штыри, трубопроводы и т.п.), т.к. в них тоже наводится ток, а также необходимо знать примерную трассу искомой кабельной линии.
Метод подключения генератора через фильтр присоединения. Применение индукционных трассопоисковых приборов для определения точного местонахождения трассы кабельной линии возможно не только для отключенной кабельной линии, но и в случае работающей кабельной линии, без отключения ее от питающего напряжения с частотой промышленной сети 50Гц. Эти возможности существуют благодаря разницы частот работающей кабельной линии и рабочих частот индукционного трас-соискателя (обычно 1 кГц и выше).
Для реализации указанных возможностей индукционный генератор подключают к работающей кабельной линии через специальный фильтр присоединения. Схема подключения генератора к кабельной линии через фильтр присоединения показана на рис. 2.
Рис. 2. Схема подключения через фильтр присоединения
Амплитудно-частотная характеристика фильтра присоединения показана на рис. 3. Из этого рисунка видно, что фильтр присоединения представляет собой фильтр верхних частот. Он свободно пропускает в кабельную линию ток от индукционного генератора и предотвращает попадание рабочего напряжения кабеля на генератор.
После подключения к работающей кабельной линии индукционного генератора в ней протекают одновременно токи двух частот: 50 Гц и рабочей частоты генератора, например 1,47 кГц. Принимая индукционным приемником сигналы на частоте 1,47 кГц, имеется возможность определить точное местонахождения трассы работающей кабельной линии, в том
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 8 числе при наличии других работающих кабельных линий.
Рис. 3. Генерируемые частоты
Суть обнаружения кабельной муфты: при подключении генератора переменного тока высокой частоты к одной из жил трассируемого кабеля в жиле начинает протекать подаваемый генератором в кабельную линию ток, при этом ток частично наводится и на другие жилы трассируемого кабеля. Вследствие протекания параллельных токов одинаковой частоты по соседним жилам трассируемого происходит частичное уравновешивание магнитного поля кабеля. При движении вдоль трассы кабельной линии результирующее магнитное поле будет незначительно усиливаться и ослабевать, совершенно точно повторяясь через интервалы, соответствующие шагу повива кабеля. В кабельной муфте интервалы резко увеличиваются по длительности, а также возникает резкое усиление результирующего магнитного поля. Этот эффект связан с разводкой жил в кабельной муфте. Также, при наличии данных о форме и величине сигнала от разных типов кабельных муфт, возможно определять тип кабельных муфт и их конструкцию.
Список литературы
1. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. М.: Высш. Школа, 1978. 528 с.
2. В.С. Дементьев. Как определить место повреждения в силовом кабеле. Третье издание, переработанное. Москва «Энергия», 1980.
Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Борисов Павел Андреевич, асп.,p.a. [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE PRINCIPLE OF DEFINITION OF CABLE SLEEVES WHEN TRACING CABLE LINESWITHOUT OUTPUT CABLE LINES FROM THE OPERATION MODE
V.M.Stepanov, P.A.Borisov 174
Considered the principle of the search for cable joints when tracing cable lines thout output cable lines from the operating mode.
Key words: Cable sleeve, induction method, cable routing, accession filter.
Stepanov Vladimir Mikhailovich, doctor of technical science, professor, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State Univercity,
Borisov Pavel Andreevich, postgraduate, p. a. borisov-work@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State Univercity
УДК 621.315
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ С СПЭ-ИЗОЛЯЦИЕЙ НА РОСТ ТРИИНГОВ В СОБСТВЕННОЙ
ИЗОЛЯЦИИ
В.М. Степанов, П. А. Борисов
Рассмотрен механизм развития триингов в изоляции кабелей из сшитого полиэтилена под действием собственного поля.
Ключевые слова: водный триинг, разрядная структура.
Электрохимическое старение или развитие водных триингов (ВТ) является основным механизмом деградации экструдированной изоляции силовых кабелей среднего, а в некоторых случаях - и высокого напряжения.
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в последние 1520 лет в области создания более надежных диэлектрических материалов и технологии их переработки в высококачественные изделия, ВТ по-прежнему остаются объектом пристального внимания со стороны ряда крупных компаний, производящих как изоляционные и электропроводящие композиции, так и собственно кабели, а также со стороны предприятий, занятых эксплуатацией последних. Данный интерес обусловлен стремлением создать более долговечные материалы и конструкции, разработать более надежные и достоверные методы оценки стойкости электроизоляционных систем к ВТ и прогноза ресурса.
ВТ зарождаются уже при напряженностях (Е), равных 2-3 кВ/мм, а
