ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ИНДУКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
ХАРАКТЕРИСТИКА ИНДУКЦИОННЫХ МЕТОДОВ ОМП
Индукционные, методы предназначены для топографического (трассового) ОМП кабельных и воздушных линий. Для КЛ, проложенных в земле, индукционные методы позволяют также уточнить трассу линии, установить глубину залегания кабеля и места расположения соединительных муфт.
Сущность индукционных методов заключается в индикации параметров магнитного поля токов, протекающих по проводам (жилам) и в земле вдоль трассы линии. Изменения параметров магнитного поля вблизи МП или в иных характерных точках трассы улавливаются с помощью специальных датчиков (индукционных рамок), усилителей и индикаторов при их перемещении вдоль трассы ВЛ или КЛ.
Для КЛ напряжением до 35 кВ ОМП производится с помощью специального генератора повышенной частоты после выделения и отключения поврежденного участка. Выделение же поврежденного участка КЛ, который можно отключить коммутационной аппаратурой, при однофазном замыкании на землю осуществляется индукционным методом за счет индикации параметров магнитного поля емкостного тока на границах участка, т. е. в РУ. Для ВЛ параметры магнитных полей емкостных токов сети используются и для выделения участков, и для ОМП, т. е. как в РУ, так и на трассах.
Определение трассы КЛ и глубины залегания кабеля.
При определении трассы один вывод генератора звуковой частоты присоединяется к неповрежденной жиле кабеля, а другой — к его заземленной оболочке. Противоположный конец используемой жилы также заземляется (рис. 8.1). Силовые линии магнитного поля «одиночного» тока представляют собою концентрические окружности с центром в используемой жиле кабеля. Ток при поисках трассы устанавливается в пределах 0,1—10 А в зависимости от глубины прокладки и наличия помех.
Если ось приемной рамки кабелеискателя расположена горизонтально в плоскости, перпендикулярной оси кабеля (рис. 8.2, а), то над ним будет наводиться максимальная ЭДС. При перемещении рамки в стороны от трассы кабеля значение ЭДС убывает. Это обстоятельство и используется для ориентировочного нахождения трассы.
Если ось рамки расположена вертикально, то точно над кабелем ЭДС равна нулю, так как витки рамки не пересекаются магнитным потоком (рис. 8.2, б). При перемещении рамки в стороны от трассы кабеля ЭДС будет резко возрастать, а затем медленно убывать. Это свойство используется для точного определения трассы кабеля.
Если ось рамки кабелеискателя расположена параллельно оси кабеля (рис. 8.2, в), То ЭДС равна нулю. При нарушении параллельности ЭДС возрастает, что используется для определения направления трассы кабеля.
Иногда (хотя и очень редко) ток заземления растекается от вывода генератора по оболочкам соседних кабелей, находящихся в это время под рабочим напряжением. При этом минимум звучания выявляется над тем кабелем, по которому течет ток заземления, а над кабелем, который подключен к генератору, звучание совсем не прослушивается. В таких случаях необходимо пользоваться схемой двухпроводного включения, т. е. включать выводы генератора на две жилы, закороченные с противоположной стороны перемычкой (рис. 8.3). При этом точность определения трассы ниже, чем при включении генератора по схеме «жила — земля».
Важное значение для индукционного метода имеет выбранный диапазон рабочих частот. Для всех индукционных методов, за исключением не нашедшего распространения импульсно-индукционного метода, применяется так называемый звуковой (тональный) диапазон частот. Для линий, включенных в сеть, практически используются промышленная частота 50 Гц и ее нечетные гармоники вплоть до 13-й. Для отключенных КЛ частотный диапазон составляет 0,4—12 кГц.
Для ОМП в трехфазных сетях существенные различия имеют характеристики магнитных полей токов нулевой последовательности и фазных токов.
8.2. ИНДУКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОМП ДЛЯ ОТКЛЮЧЕННЫХ ОТ СЕТИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Эти методы являются наиболее распространенными при трассовом поиске МП силовых КЛ. Для их использования необходимо снизить путем прожигания переходное сопротивление в МП до единиц или даже долей Ома [фирма Seba dynatronic (ФРГ) указывает максимально допустимое значение в 10 Ом].
Рис. 8.1. Схема включения генератора при определении трассы и глубины залегания КЛ.
Рис. 8.2. Варианты расположения оси приемной рамки относительно поверхности грунта над кабелем.
а — горизонтально-поперечное; б — вертикальное; в — горизонтально-продольное; г — под углом 45° к вертикали.
Для определения глубины задевания кабеля используется та же схема измерения, что и для определения трассы. Ось рамки кабеле· искателя ставится вертикально и определяется трасса кабеля, прочерчиваемая линией на поверхности земли. Поворачивая рамку таким образом, чтобы ее ось была под углом 45° к вертикальной плоскости, проходящей через кабель, отводят рамку в сторону от намеченной трассы. В зоне отсутствия ЭДС (отсутствие звучания в наушниках приемника) проводится вторая линия. Расстояние а между двумя отмеченными линиями будет равно глубине залегания кабеля h (рис. 8.2, г).
Определение места повреждения КЛ при замыкании между жилами (междуфазные повреждения) и отыскание соединительных муфт на трассе.
Для этого используют схему (рис. 8.4), в которой от генератора Г подается ток (5—25 А) повышенной частоты в две поврежденные жилы кабеля.
Рис. 8.4. Схема включения генератора при замыкании между жилами КЛ (а), кривая изменения уровня напряженности магнитного поля вдоль трассы поврежденного кабеля (б) и структурная схема приемника кабелеискателя (в).
С рамкой Р, усилителем У и индикатором И (обычно телефоном) оператор движется по трассе кабеля, улавливая характерное звучание в телефоне, обусловленное наведенной в рамке и усиленной ЭДС. Протекающий по жилам кабеля ток создает магнитное поле, силовые линии которого при различном взаимном положении жил показаны на рис. 8.5. В приемной рамке, магнитная ось которой расположена вертикально над кабелем, при ее перемещении по трассе будет индуктироваться периодически изменяющаяся (в соответствии со скруткой жил) ЭДС. Минимальное значение ЭДС соответствует вертикальному расположению жил, а максимальное — горизонтальному.
Рис. 8.5. Силовые линии магнитного поля над кабелем при горизонтальном (а) и вертикальном (б) взаимном расположении двух его жил.
Кабель имеет скрутку жил с шагом повива от 0,5 до 3 м в зависимости от сечения жил. В соответствии с этим шагом изменяется напряженность результирующего магнитного поля на поверхности земли над кабелем (рис. 8.4). Над местом расположения муфты длина интервалов между точками максимальной слышимости заметно нарушается и резко усиливается звучание в телефоне (из-за большего расстояния между жилами в муфте). Это обстоятельство используется для отыскания места расположения соединительных муфт на трассе.
Рис. 8.6. Кривая изменения напряженности магнитного поля Н над КЛ при наличии соединительных муфт.
а — шаг скрутки (повива) жил; б — длина муфты (б > а); 1 — повышенное заглубление кабеля; 2 — теплопровод; 3 — соединительная муфта; 4 — участок кабеля в металлической трубе; 5 — место повреждения.
Рис. 8.7. Кривые изменения напряженности магнитного поля Н при наличии тока растекания.
I — для поля тока растекания Iр; 2 — для поля пары токов Iрж; О — оболочка; МП — место повреждения.
Из рис. 8.6 видно, что на некоторых участках трассы звучание резко ослабляется. Это происходит вследствие большой глубины залегания или экранировки кабеля металлическими трубами. За исключением таких участков, звучание будет слышно на той части трассы, где протекает ток от генератора, т. е. до МП. Над МП образуется некоторое усиление напряженности магнитного поля, и звучание в телефоне заметно возрастает, затухая совсем на расстоянии 0,5 м за местом повреждения (рис. 8.4 и 8.6). Поэтому особое внимание надо обращать на «концевой эффект». Если звучание прекращается плавно или обрывается без заметного усиления, то это указывает на большую глубину прокладки кабеля или заложение его в металлическую трубу. Если же звучание усиливается, а далее скрутка не прослушивается, то рамка находится над МП. Рекомендуется производить измерения с двух сторон, при этом звучание должно прекращаться в одном и том же месте.
При недостаточной степени прожигания изоляции одной или обеих жил на оболочку или выгорании отрезка одной из жил (более 5—10 см) кроме магнитного поля межпроводного тока пары Iж образуется поле тока растекания Iр (рис. 8.7). Напряженность магнитного поля тока растекания во много раз больше напряженности междупроводного поля, образованного током Iж такого значения, как Iр. Поэтому даже при меньшем относительно основного тока значении Iр создаются большие помехи в виде непериодического медленно уменьшающегося за МП звучания (кривая 1 на рис. 8.7). Устранение таких помех иногда достигается дополнительным прожиганием, если последнее позволяет получить КЗ жил кабеля.
Погрешность определения места замыкания между жилами индукционным методом с поверхности земли не превышает ±0,5 м, а при работе на открытом кабеле составляет несколько сантиметров. Индукционный метод для определения места замыкания между жилами (или замыкания двух жил на оболочку в одной точке кабеля) является весьма эффективным из-за наличия четких критериев: до МП есть периодическое (в соответствии с шагом скрутки) изменение сигнала, за МП этого изменения нет; в подавляющем большинстве случаев за МП принимаемый сигнал уменьшается в десятки раз.
Трудности возникают, если велика глубина залегания кабеля h или значителен уровень помех от действия проходящих вблизи ВЛ соседних кабелей или сетей, питающих городской транспорт. При этих условиях оказывается недостаточным абсолютное значение сигнала (велика глубина h) либо его значение по отношению к уровню помех.
Сигнал характеризуется напряженностью магнитного поля пары токов /ж, протекающих от генератора по скрученным жилам:
252
С ростом частоты уменьшается уровень сигнала от поля пары токов, так как увеличивается экранирующее действие оболочки и брони кабеля. С увеличением частоты начинает также проявляться индуктивное сопротивление кабеля и соответственно уменьшаться пропускаемый через кабель ток. Это ограничение может быть ослаблено путем компенсации индуктивности кабеля сосредоточенной емкостью, включенной последовательно в цепь протекания тока генератора. Однако индуктивность кабеля распределена по его длине, а возможность компенсации распределенной индуктивности сосредоточенной емкостью тоже ограничена.
Как показывают оценочные расчеты, можно добиться удовлетворительной емкостной компенсации распределенной индуктивности кабеля, если длина пути протекания тока по жиле не превышает L= 30·103/fг. При подстановке в эту формулу частоты в герцах получают L в километрах. Например, при fг=10 000 Гц значение L не должно превышать 3 км. Следовательно, уменьшение тока, протекающего через кабель, и соответствующее уменьшение уровня полезного сигнала с увеличением fг может быть ослаблено лишь при относительно небольших расстояниях до МП.
Рис. 8.8. Простейшая схема присоединения генератора при поиске повреждений вида «жила- оболочка».
Однако именно при малом расстоянии до МП (малом 0 становится большой протяженность участка L—I (где L — вся длина кабеля) и с ростом частоты fг начинает проявляться шунтирующее действие емкостного сопротивления участка L—I (рис. 8.7). Например, при L-l =5 км и fг=10 000 Гц указанное емкостное сопротивление составляет единицы Ом. Тогда ток от генератора протекает по жиле кабеля не только до МП, но и в значительной мере за МП, замыкаясь через распределенную емкость кабеля, что осложняет выделение МП.
Наконец, с ростом частоты падает средняя чувствительность человеческого уха. Кривая, отражающая зависимость этой чувствительности от частоты [71], имеет максимум в диапазоне 2—4 кГц.
В соответствии с изложенными ограничениями верхнюю границу частоты сигнала целесообразно выбирать равной 6500 Гц.
Для успешного поиска междуфазных повреждений с помощью селективного приемника, как правило, достаточно использовать полупроводниковый генератор мощностью 150—200 Вт.
Однофазные повреждения (замыкания жилы на оболочку кабеля).
Основным препятствием, которое встречается на пути определения места однофазного повреждения, является мешающее (маскирующее) действие поля тока растекания в земле.
Дело в том, что ток звуковой частоты I = I1 + I2, протекая по поврежденной жиле (рис. 8.8), возвращается
Рис. 8.9. Структурная схема развития направлений индукционного поиска повреждений вида «жила—оболочка».
Таким образом, Но существенно превышает Нп и выявление сигнала (пропорционального напряженности поля пары токов) на фоне такой сильной маскировки является основной проблемой при поиске однофазных повреждений. Решение этой проблемы должно быть комплексным, т. е. предусматривать совершенствование не только аппаратуры, но и методики поиска. Поскольку именно в настоящее время идет интенсивное развитие методики поиска однофазных повреждений, то целесообразно специально рассмотреть структурную схему, характеризующую это развитие (рис. 8.9).
Первое направление предполагает уменьшение напряженности поля одиночного тока или ослабление его мешающего действия. При этом полезным, подлежащим обнаружению и измерению является сигнал, обусловленный парой токов. Второе направление базируется на выявлении особенностей (изменений, отклонений) напряженности поля одиночного тока в зоне МП. Задача состоит только в том, чтобы их обнаружить.
Рис. 8.10. Схема токораспределении при поиске МП по изменению производной магнитного поля вдоль КЛ.
Ниже рассматриваются предложения последних лет по развитию методики поиска однофазных повреждений в указанных направлениях.
Выявление напряженности поля пары токов. Измерение производной ЭДС по длине.
Во ВНИИЭ предложено измерять не ЭДС, наводимую в рамке, а производную ЭДС по длине перемещения рамки вдоль трассы. Генератор включают по схеме «поврежденная жила — неповрежденная жила» и неповрежденную жилу заземляют на дальнем конце (рис. 8.10). В этом случае напряженность медленно изменяющегося поля тока растекания Iр характеризуется производной, близкой к нулю, а напряженность поля пары токов Iж, изменяющаяся от максимума до минимума с шагом скрутки жил кабеля, характеризуется некоторым уровнем сигнала. Именно скрутка жил, периодически изменяя направление вектора напряженности магнитного поля пары токов с вертикального на горизонтальное, позволяет получить изменение уровня производной ЭДС по длине вдоль оси кабеля. За МП пары токов, протекающих по скрученным жилам, нет, периодическое изменение производной исчезает, а уровень производной снижается. Таким образом, задача сводится к регистрации периодических, в соответствии с шагом скрутки жил, низкочастотных изменений UΩ напряжения звуковой частоты, постоянный уровень которого определяется напряженностью электромагнитного поля одиночного тока.
Рис. 8.11. Схемы осуществления компенсации токов растекания в КЛ. а — полная схема; б и в — составляющие полной схемы.
Уменьшение напряженности поля одиночного тока в зоне МП.
Можно отметить два пути уменьшения напряжения, наводимого в приемной рамке от действия поля тока растекания в земле: компенсация в кабельной линии и компенсация в приемном устройстве.
Компенсации первого типа предложены в [72]. В соответствии с этим методом генератор звуковой частоты следует подключать согласно схеме, показанной на рис. 8.11, а. По отношению к токам, протекающим в жилах кабеля, оболочке и земле, эту схему можно рассматривать как составленную из двух более простых схем (рис. 8.11, б и в).
В схеме рис. 8.11, б генератор звуковой частоты задает ток который в МП растекается вправо (I1п) и влево (I1л). На дальнем конце обе составляющие суммируются и возвращаются к генератору по неповрежденной жиле.
Рис. 8.13. Схемы токораспределении при индукционно-дифференциальном методе для случая совпадения (а) и несовпадения (б) места основного стекания МС тока в землю с местом повреждения МП.
Отношение поле пары токов «поврежденная жила — оболочка» 0,5 I и поле одиночного тока 0,2I; протекающего по оболочке справа налево и уходящего в землю.
Таким образом, одиночный ток изменяет направление на границе первого и второго участков, т. е. в месте основного стекания тока оболочки в землю, а не в МП. Следовательно, индукционно-дифференциальным методом можно определять место интенсивного стекания тока в землю, которое совпадает с МП лишь в отдельных случаях.
Метод аномалии минимального сигнала.
Этот метод базируется на объективном существовании и выявлении искажений трассовых характеристик поля одиночного тока в зоне МП. При вертикальном расположении оси приемной рамки идеальная трассовая характеристика поля одиночного тока имеет вид кривой, показанной на рис. 8.14 штрих-пунктирной линией. Над кабелем напряженность Н равна нулю, при отклонении в обе стороны от трассы напряженность поля резко возрастает, а затем плавно уменьшается.
В реальных условиях на трассе КЛ на поле одиночного тока, которое в данном случае является рабочим, накладывается поле помех (в основном помех промышленной частоты и ее сильно проявляющихся гармоник), что не позволяет фиксировать значения напряженности поля одиночного тока, близкие к нулю. Поэтому реальная трассовая кривая (сплошная линия на рис. 8.14) характеризуется некоторым уровнем существенно отличным от нуля. Место повреждения является источником локальной неоднородности, из-за этого в зоне МП трассовая кривая трансформируется, как показано на рис. 8.14 пунктиром.
Таким образом, в зоне МП повышается уровень Hmin и, кроме того, снижаются уровни Нтах. Поэтому МП можно выявить по увеличению отношения Hmin/Hmax.
Приемное устройство должно быть селективным по частоте, чтобы выделить полезное «всплывание» нуля, обусловленное локальной неоднородностью, на уровне мешающего фона, создаваемого многочисленными помехами, частота которых отлична от частоты генератора.
Метод аномалии минимального сигнала заслуживает особого внимания, так как накопленный к настоящему времени опыт успешного поиска однофазных замыканий в Московской кабельной сети Мосэнерго связан главным образом с использованием этого метода. Он наиболее прост и удобен в эксплуатации, так как при его реализации генератор подключают по простейшей схеме «фаза— земля» (рис. 8.8), после чего все действия по выявлению МП производит только один оператор, работающий с приемным устройством на трассе кабеля в зоне МП. В МКС Мосэнерго по методике, основанной на выявлении искажений трассовых характеристик, проанализировано 130 попыток определения места замыкания жилы на оболочку кабеля напряжением до 10 кВ при сопротивлении в МП, близком к нулю.
Однофазные замыкания успешно отыскивались как на коротких, так и на относительно длинных кабелях. Минимальное расстояние от места подключения генератора до МП составляло 6 м, максимальное — 3720 м. В 78 случаях (60 %) место повреждения было указано однозначно и точно. В остальных 40 % случаев оказалось возможным лишь определить зону повреждения протяженностью 20—30 м. В этой зоне было 2—3 места заметного увеличения отношения. Если в указанной зоне находилась соединительная муфта, то она, как правило, давала «всплывание» уровня
Для выбора частоты сигнала при индукционных методах ОМП, а также при рассмотренных ниже импульсноиндукционных методах существенное значение имеет глубина растекания тока в толще грунта. Если переменный ток с идущего параллельно поверхности земли провода (жилы) стекает в землю, то в однородном изотропном грунте он растекается в соответствии с законами электромагнитного поля. В зависимости от частоты синусоидального тока и проводимости грунта ток растекается в большей или меньшей толще земли симметрично под проводом. Иными словами, электромагнитная волна проникает в глубину проводящей массы земли. Эквивалентная по току глубина проникновения синусоидальной волны в проводящую среду
где р — удельное сопротивление грунта; ω — круговая частота; μ — магнитная проницаемость грунта.
В табл. 8.1 приведены значения Θ для различных значений р и f — ω/2π.
Таблица 8.1
Из табл. 8.1 видно, что при промышленной частоте эквивалентная глубина «обратного» тока в земле составляет сотни и тысячи метров. Для частот 103—104 Гц глубина снижается до нескольких десятков метров (лишь при весьма плохо проводящих грунтах до сотен метров). С дальнейшим ростом частоты значение Θ снижается до единиц метров (при f=1 мГц), а затем и до десятков сантиметров (f = 100 мГц).
С уменьшением θ мешающее действие тока растекания ослабевает, т. е. рост частоты благоприятен, но отмечавшиеся выше факторы (прежде всего экранирование оболочкой и увеличение емкостной проводимости) ограничивают возможности повышения частоты. Лишь при импульсно-индукционных методах возможно применение частот 105 Гц и выше.
Рис. 8.15. Схема подачи в поврежденную КЛ импульсов высокого напряжения.
1 — регулятор напряжения; 2 — трансформатор; 3 — конденсатор; 4 — разрядник.
Следует далее подчеркнуть, что в реальных условиях рядом с поврежденным проходят соседние кабели, трубопроводы и другие металлические подземные сооружения. Картина растекания тока в земле может носить сложный и нерегулярный во времени характер, весьма далекий от отмеченных выше идеальных закономерностей. Данные табл. 8.1 дают представление лишь о порядке величин, характеризуя размер петли индукционного действия пары токов «жила — земля».
Импульсно-индукционные методы.
Эти методы не получили практического распространения. О них ниже даются лишь краткие сведения, которые могут способствовать дальнейшему усовершенствованию методов ОМП.
Для определения места повреждения изоляции между двумя жилами К. И. Арсеньевым применен индукционный методе питанием поврежденной линии высоковольтными импульсами. При этом генератор звуковой частоты заменяется импульсным, состоящим из обычной испытательной установки и разрядника с той лишь разницей, что оба вывода испытательного трансформатора изолированы от земли. Схема включения импульсного генератора приведена на рис. 8.15.
Выход импульсного генератора подключают к поврежденным жилам. Напряжение испытательной установки поднимают до пробоя разрядника 4, обеспечивая периодическую (1 импульс в 2—3 с) посылку в линию импульсов. Для улавливания сигналов, обусловленных магнитным полем таких импульсов тока, пригодны индукционная рамка и обычный широкополосный усилитель переменного тока, но можно применить и импульсный усилитель.
Рис. 8.16. Распределение напряженности ВЧ магнитного поля Н у поверхности земли над МП.
1 — вдоль трассы КЛ; 2 — перпендикулярно трассе.
В индикаторе (телефоне)» подключенном к выходу усилителя, при перемещении по трассе от места установки импульсного генератора до места повреждения слышны щелчки, соответствующие моментам пробоя разрядника. По сравнению с обычным индукционным методом точность ОМП понижается. Метод можно применять только при КЗ между жилами.
В ФРГ предложена интересная разновидность импульсно-индукционного метода для точного определения места замыкания жилы на оболочку. В основу метода положено распределение ВЧ импульсного магнитного поля вблизи отверстия, образованного в защитной оболочке кабеля в результате прожига. Если увеличивать частоту переменного тока, пропускаемого по жиле, имеющей замыкание на оболочку, то будет как бы возрастать интенсивность вытеснения тока из земли к ее поверхности.
При достаточно высокой частоте подавляющая часть обратного тока будет протекать по металлической оболочке кабеля. В этом случае напряженность магнитного поля, создаваемого током оболочки, будет компенсироваться напряженностью поля от тока в жиле и вне кабеля магнитного поля практически не будет. Если в месте повреждения в свинцовой оболочке прожжено небольшое отверстие, то через него рассеивается и распространяется радиально во всех направлениях энергия ВЧ импульсов, подаваемых в кабель. Возникающее при этом магнитное поле вблизи МП над землей может быть обнаружено, если в кабель посылать импульсы мощностью до 200 кВт.
Рис. 8.17. Структурная схема генератора ВЧ импульсов.
На рис. 8.16 показано снятое экспериментально распределение напряженности ВЧ магнитного поля у поверхности земли над МП. Кабель находился на глубине 90 см. В МП в свинцовой оболочке имелось отверстие площадью около 1 см2; броня повреждена не была. Такое распределение дает возможность указать МП с точностью в несколько сантиметров.
Структурная схема генератора ВЧ импульсов (ГВИ) приведена на рис. 8.17. На вход ГВИ подается напряжение звуковой частоты от отдельного генератора, например применяемого обычно для индукционного метода. Через входной трансформатор 1 энергия от звукового генератора поступает в накопитель энергии 2. Накопленная энергия посылается в виде импульсов с помощью импульсного генератора 3 через импульсный трансформатор 4 в кабель по схеме «жила — оболочка». При этом частота посылки соответствует частоте звукового генератора.
Для отыскания МП на трассе используется специальная ВЧ катушка, которая с помощью конденсатора может настраиваться на определенную частоту. Напряжение, возникающее в катушке от ВЧ импульсов, усиливается и преобразуется в напряжение звуковой частоты. Последнее подается в обычный приемник звуковой частоты.
Для определения зоны расположения места пробоя изоляции жилы на оболочку предложена другая разновидность импульсно-индукционного метода (75]. Схемой рис. 8.18 следует пользоваться при низком переходном сопротивлении в МП, а схемой рис. 8.19, а — при «заплывающем» пробое.
Рис. 8.18. Схема включения генератора импульсов при низком переходном сопротивлении.
Т — повысительный трансформатор; В — вентиль; Р — разрядник; С — накопительный конденсатор; МП — место повреждения.
Импульсы тока, посылаемые в поврежденную КЛ, создают магнитное поле, по интенсивности которого при помощи рамки, усилителя и импульсного вольтметра можно определить зону повреждения. Характер и частотный спектр переходного процесса в КЛ на участке от начала кабеля до МП и на участке от МП до противоположного конца различны. Это различие можно увеличить выбором емкости конденсатора С в диапазоне 0,10—0,25 мкФ для схемы рис. 8.18 и 2—3 мкФ для схемы рис. 8.19, а. Если иметь приемник, настроенный на полосу частот, характерных для первого участка (5—50 кГц), то по снижению напряженности магнитного поля за МП можно определить зону повреждения. Изменение напряжения на выходе такого приемника при перемещении вдоль трассы поврежденного кабеля показано на рис. 8.19, б. Область спада интенсивности магнитного поля заданной полосы частот расположена между точками А и Б, т. е. простирается на несколько десятков метров, что обусловливает приближенность метода. Всплески сигнала в точках В и Г носят случайный характер. [Точность способа можно несколько улучшить, производя измерение с двух концов при различной частотной настройке приемника (рис. 8.19, в)].
Следует особо отметить, что для поиска мест замыкания жилы на оболочку перспективны способы, основанные на фиксации в МП изменения фазы ЭДС, наводимой в индукционной рамке, относительно какого-либо базового вектора.
Определение МП вида «жила —оболочка» методом накладной рамки.
Этот метод применяется для определения МП открыто проложенных КЛ (в помещениях, туннелях, подвалах и пр.). Он может быть применен также для КЛ, проложенных в земле. В этом случае необходимо произвести раскопку нескольких шурфов в зоне повреждения кабеля. Кроме того, методом накладной рамки можно определить отключенный, например, для ремонта кабель, лежащий в пучке других кабелей.
Рис. 8.19. Схема включения выпрямительной установки при «заплывающем» пробое в КЛ и трассовые характеристики для импульсноиндукционного метода.
а — схема; б — изменение напряжения на выходе приемника при измерении с одного конца; в — изменение напряжения на выходе приемника вблизи МП при измерении с двух концов.
Генератор включают по схеме «поврежденная жила — земля» (см. рис. 8.8). Ток в поврежденной жиле устанавливают от 0,5 до 5 А. Если кабель проложен в земле, то на трассе КЛ в зоне МП, определенной каким-либо дистанционным методом, раскапываются шурфы и на открытых кабелях сопоставляются характеры изменения напряженности магнитного поля при вращении рамки вокруг оси кабеля по его оболочке.
Если шурф расположен до МП со стороны генератора звуковой частоты, то по кабелю, как было отмечено выше, протекают токи I — I2 и I1 образующие между проводное поле. За один оборот накладной рамки вокруг оси кабеля в телефоне будут прослушиваться два максимума и два минимума звучания (рис. 8.20, а). Если шурф расположен за МП кабеля, то по его оболочке протекает ток I2, образующий практически неизменяющееся магнитное поле. В этом случае за один оборот накладной рамки вокруг оси кабеля в телефоне кабелеискателя будет прослушиваться неизменяющееся звучание (рис. 8.20, б).
Таким образом, по различию характера звучания определяется поврежденный участок трассы. Если расстояние между шурфами небольшое, то, раскопав перемычку между ними, находят МП кабеля. При большом расстоянии между шурфами раскапывают дополнительный шурф, уменьшая зону расположения МП и т. д.
Рис. 8.20. Характеристики напряженности магнитного поля Н при определении МП с помощью накладной рамки.
а — до места повреждения; б — за местом повреждения: Г — генератор; Р — рамка; У — усилитель; И — индикатор (телефон); Ш — шурфы; К — кабель; МП — место повреждения.
Существенным недостатком метода накладной рамки при его использовании для КЛ, проложенных в земле, является большой объем работ по раскопке шурфов. Этот метод возможно применять только при наличии металлического замыкания между жилой и оболочкой кабеля.
Метод электроразведки.
При невозможности подключить генератор синусоидальных сигналов непосредственно к жиле кабеля (например, в случае поиска трассы оставленного в земле отрезка кабеля) используют метод электроразведки [76]. В этом случае генератор подключают к основной индукционной рамке, наводящей ток в металлической оболочке кабеля, а приемное устройство — к другой индукционной рамке. При расположении, в частности, осей обеих рамок под прямым углом исключается их взаимное влияние. Поиск трассы осуществляется аналогично обычному присоединению генератора по схеме «жила - земля» (см. рис. 8.1).