Jak se pálí izolace kabelu?

Pokud dojde k poškození napájecích kabelů, je nutné přesně určit místo, kde k nehodě došlo. Ve většině případů se k lokalizaci porušení izolace používá akustické nebo indukční vyhledávání, ale tyto techniky jsou účinné pouze v případě zkratů s nízkým odporem. Při vysokých přechodových odporech bude nutné kabel spálit. O tom, co je tato technologie, se dozvíte z materiálů v našem článku.

Co je to pálení kabelů a k čemu se používá?

Pokud dojde k poškození izolace na vysokonapěťovém kabelu, je nutné lokalizovat poškozenou oblast a poté začít odstraňovat nehodu. Důležitou podmínkou pro aplikaci metod hledání vadné izolace je úroveň přechodového odporu v místě nehody, která by neměla být větší než 3,0-5,0 kOhm. V opačném případě nastanou problémy s lokalizací poškození.

V některých případech nepomůže ani nízký přechodový odpor. Například účinná akustická metoda může selhat, když je kabel položen ve velké hloubce nebo pokud jsou problémy s určením jeho průchodu. V takových případech se používá zařízení na vypalování pláště kabelu. Pomocí vypalovací instalace je možné vytvořit mezifázové zkraty z jednofázových kabelových žil a lokalizovat je indukční metodou. Více o různých způsobech hledání škod, včetně přerušení kabelových vedení, se dozvíte na našich webových stránkách.

Spalování se provádí energií, která se uvolňuje v místě zkratu (tj. princip fungování je stejný jako u topného kabelu). V důsledku toho dochází ke zuhelnatění pláště a k poklesu přechodového odporu tam, kde je defekt izolace.

Pamatujte, že pomocí této techniky můžete určit poškození kabelových spojek a koncových spínačů. Pokud není kabelová trasa uzavřena, pak nebude obtížné detekovat problémové místo hmatem nebo emitovaným pálením.

Typy instalací pro vypalování kabelů

V Rusku a sousedních zemích jsou dotyčná zařízení obvykle klasifikována podle zamýšleného účelu. V tomto ohledu jsou vypalovací zařízení rozdělena do následujících tří typů:

• Zařízení používaná jak při testování, tak při vysokonapěťovém hoření. Špičkové napětí takových zařízení je asi 60,0-70,0 kilovoltů.
• Zařízení s provozním rozsahem do 20,0-25,0 kilovoltů. Zpravidla je na nich instalováno více zdrojů vysokého napětí a jeden zdroj nízkého napětí. Spalovací zařízení APU 1-3 M
• Přídavné spalování, zničit kontakt (kovový můstek) vzniklý při jednofázovém zkratu jedné z žil k plášti kabelu. Za tímto účelem prochází poškozeným kabelem proud až 300,0 A.

Při výběru mezi modely vypalovacích zařízení je proto nutné vzít v úvahu, že zařízení od různých výrobců mohou být nekompatibilní a lišit se ve výkonnostních charakteristikách.

Seznam hlavních charakteristik

Z výše uvedeného textu je zřejmé, že hlavními indikátory hořících zařízení jsou výstupní napětí a proud. Neméně významnou charakteristikou je počet kroků. Zde je nutné upřesnění.

Faktem je, že s účinností hoření se zařízením můžete počítat pouze v případech, kdy vnitřní odpor zařízení a hodnota přechodového odporu v problémové oblasti jsou přibližně stejného řádu. To znamená, že v praxi je nemožné mít zařízení schopné udržet špičkové napětí s malým vnitřním odporem.

Jediným východiskem z této situace je vícestupňová technika. Spočívá v přepnutí na zdroj s nižším napětím při poklesu přechodového odporu. Moderní vypalovací zařízení mohou být vybavena třemi až šesti stupni hoření.

Níže je uveden fragment tabulky s hlavními charakteristikami různých vícestupňových modelů.

Srovnávací charakteristiky zařízení pro spalování kabelů

Technologie procesu hoření

V praxi se nejčastěji používají tři způsoby:

• Pro propalování spojek.
• Snížení izolačního odporu kabelu.
• Zničení pájeného spoje jednofázového zkratu.

Podívejme se na každou z nich.

Spálení spojek

Spojky umístěné na koncích kabelu mohou být poškozeny. Důvodem může být buď nesprávná instalace, nebo destruktivní vliv vnějšího prostředí. K odhalení takového poškození jsou kabelové sítě pravidelně testovány pro preventivní účely.

Postup testu je následující:

• Pomocí vysokonapěťového zařízení je na jeden z vodičů přivedeno průrazné napětí. Po sérii poruch by se napětí a dielektrická pevnost měly snížit. Jinak vše nasvědčuje tomu, že jsou problémy se spojovacími nebo koncovými spojkami (to druhé je nepravděpodobné, nejčastěji se porucha vyskytuje v místě protažení kabelu).
• Nepřetržité hoření pokračuje až 10 minut, pokud během této doby neklesne vybíjecí napětí, testy se zastaví a začne se lokalizace poškození.

Zvolený způsob hledání místa poškození se volí v závislosti na zjištěné hodnotě odporu v místě havárie.

Kontrola kabelů

Stejně jako u předchozího způsobu jsou problémy s pláštěm kabelu nejčastěji odhaleny při preventivní údržbě, kterou je nutné pravidelně provádět i u zdánlivě provozuschopných kabelů. Pokud je během testování pozorována série výbojů s postupným poklesem napětí, vše naznačuje poškození izolace, například proražení kabelu. Jakmile je stanoveno minimální vybíjecí napětí, pálení se provádí na maximální úrovni, to znamená se zvýšeným napětím.

V důsledku toho dojde ke zuhelnatění a vyschnutí izolace, vysokonapěťové výbojové impulsy budou nahrazeny stálým tokem proudu v místě poruchy a v nouzovém bodě bude pozorován pokles odporu. To bude vyžadovat snížení napětí zdroje, tedy snížení stupně. Pokud se během procesu hoření hodnota odporu přechodu začne zvyšovat, změní se stupeň na vyšší, dokud se situace nestabilizuje.

Nyní se podíváme na schéma zapojení kabelu, kdy je potřeba přeměnit jednofázový zkrat na mezifázový.

Jak změnit jednofázový zkrat na dvoufázový

Výše uvedené schéma funguje podle následujícího algoritmu:

1. Pomocí vypalovacího zařízení „2“ zničíme kontakt mezi poškozeným jádrem „c“ a kovovým pláštěm kabelu.
2. V tomto případě je zkušební zařízení „1“ připojeno na jednom konci ke dvěma neporušeným vodičům „a“ a „b“ a na druhém konci k svodiči „3“ (také připojen k vodiči „c“). Kapacita tvořená dvěma vodiči ukládá náboj, dokud se nevyrovná napětí jiskřiště (typicky 5,0 až 10,0 kilovoltů). Během pulzního výboje je kontakt mezi poškozeným jádrem a pláštěm zničen.
3. V důsledku přítomnosti náboje na vodičích „a“ a „b“ během přechodových procesů je velmi pravděpodobné, že dojde k průrazu mezi neporušenými vodiči a poškozeným „c“. V tomto případě napětí zkušební jednotky „2“ nebude stačit ke spuštění svodiče.

Pamatujte, že při použití tohoto obvodu nemusí být možné vytvořit mezifázový zkrat. Pokusy o zvýšení výstupního napětí testovacího zařízení přitom mohou způsobit poruchu na úplně jiném místě.

Odstranění pájeného spoje při jednofázovém zkratu

V případě, že došlo k dlouhodobému zkratu mezi pláštěm a jádrem kabelu, může dojít v místě elektrického kontaktu k pájení mezi těmito prvky. Jak ukazuje praxe, hořák není vždy účinný při ničení elektrického kontaktu. Pokud vše necháte tak, jak je, bude obtížné lokalizovat místo nehody.

K vyřešení tohoto problému se často používá kondenzátorová banka do 200,0 μF, schopná uložit náboj s vysokým napětím až 5,0 kV. Kromě toho můžete jako kontejner použít neporušené dráty, jak je znázorněno na obrázku výše. To znamená, že připojení kondenzátorové banky se provádí pomocí řízeného jiskřiště napájeného z vysokonapěťového testovacího zařízení.

Při vybití kapacity vede elektrodynamický účinek na pájený spoj a průchod silného impulsu skrz něj ke zničení elektrického kontaktu.

V případě, že popsaná opatření nestačí, můžete použít speciální „žíhače“ se zvýšeným výkonem zdroje instalací vysokonapěťového transformátoru. Když pájkou prochází vysoký stejnosměrný proud, roztaví se.

Výraz „hořící“ není zahrnut ve vysvětlujícím slovníku ruského jazyka. Zrodila se však, zakořenila a je dobře srozumitelná a používaná mezi těmi, kdo mají alespoň nějaký vztah k hledání chybných míst (LP) podzemních silových kabelů. Tento krátký a výstižný termín ve svém názvu obsahuje význam, který definuje účel, akci a výsledek. Účelem je snížit elektrický odpor propálením izolace. Působením je propálení izolace a roztavení (nebo naopak prasknutí) kovových prvků konstrukce kabelu. Výsledkem je propálení izolace a nízký elektrický odpor.

Skupiny poškození podzemních kabelů

Podle původu poškození podzemních kabelů je lze rozdělit do dvou skupin.

1. Poškození při nehodě. Jsou buď důsledkem rychlého, katastrofálního rozvoje vnitřních skrytých vad, nebo důsledkem abnormálních vnějších vlivů. Zpravidla se jedná o stabilní zkrat (téměř zkrat) nebo otevřený obvod. Použití vypalování pro takové poškození se často nevyžaduje, protože použití vzdálených a topografických vyhledávacích metod pro jejich lokalizaci nezpůsobuje potíže.
2. “Test” poškození. Jsou detekovány při periodických testech se zvýšeným napětím a často mají charakter tzv. „plovoucího“ průrazu. Poškození tohoto druhu je vysoce odolné a objevuje se pouze při použití zvýšeného napětí. Použití vzdálených metod je zde nemožné. Například reflektometrická metoda poškození „nevidí“, protože s nízkonapěťovým testovacím signálem se vada prostě neobjeví. Použití topografických metod má smysl, když je určena zóna poškození, tedy vzdálenost k ní. Jinak bude na dlouhých trasách složitost hledání extrémně vysoká. V těchto případech je nutné hoření „odhalit“ a stabilizovat poškození, aby byla zajištěna úspěšná aplikace metod pro jeho lokalizaci.

Posloupnost akcí při hledání poškození pomocí vypalování

Pálení vysokonapěťového kabelu jako povinná operace je obsaženo v hlavních resortních metodických dokumentech (např. RD 34.20.516-90). Tyto dokumenty diktují jednoznačný sled akcí při hledání MP, včetně vypalování. Tato technologie se vyvíjela mnoho let a je určována schopnostmi konkrétních vyhledávacích metod a zařízení používaných při její implementaci. Spálení izolace kabelu je jediný způsob, jak převést plovoucí poruchu na stabilní poruchu, kterou lze detekovat pomocí vlnových nebo reflektometrických metod. S jeho pomocí byl elektrický odpor v MP snížen na hodnotu, která umožňovala použití vhodných dálkových metod pro určení vzdálenosti k poškození. Proces stanovení zóny poškození byl v tomto případě vícestupňový. Nejprve bylo během testování získáno plovoucí rozdělení. Dále pomocí vysokonapěťových a následně spalovacích instalací byl odpor v MP snížen na úroveň umožňující použití jedné ze vzdálených metod. A teprve poté byla vzdálenost k MP stanovena pomocí vzdálené metody.

Jak se vyhnout vícestupňovému procesu hledání?

Moderní nehořící metody pulzního oblouku (PAM) pro určování vzdálenosti k MP umožňují vyhnout se takovému vícestupňovému procesu. Díky speciálnímu rozhraní, přes které je reflektometr připojen k vysokonapěťové testovací instalaci, je možné získat informace o vzdálenosti k MF ihned poté, co během testování dojde k prvním poruchám izolace. Totéž lze provést pomocí rázového generátoru používaného pro metodu akustického vyhledávání, pokud má vhodné rozhraní. Po stanovení MF zóny tímto způsobem pomocí stejného generátoru je možné lokalizovat místo poškození pomocí akustické metody.

Ekonomická efektivita použití IDM je zřejmá, protože odpadá nutnost použití instalací pro vypalování izolace kabelů a pracnost fáze určování vzdálenosti k místu poškození je výrazně snížena.

Použití vypalování k přenosu poškození z jednoho typu na druhý

O konečné fázi vyhledávání MP – přesné lokalizaci pomocí topografické metody lze rozhodnout na základě preferencí vyhledávacích specialistů s přihlédnutím k typu poškození a dostupnosti zařízení. Pomocí pálení lze odpor v MP dostat na úroveň, která zajistí použití zvolené topografické metody.

Pro úspěšné použití metody akustického vyhledávání je nutné zajistit odpor od desítek Ohmů do desítek kOhmů. Splnění této podmínky zajišťuje dostatečně silný elektrický výboj s vysokou úrovní akustického signálu.

Použití indukční metody je účinné pro odpory blízké zkratu. Při hledání poškození rozhraní je nejrychlejší a nejsnáze implementovatelná metoda indukce. V případě jednofázových poruch může být použití indukční metody problematické, pokud jsou na kabelovém vedení závady ve vnější izolaci nebo uzemněné spojky. V takové situaci se objeví jednotlivé šířící se proudy, které maskují užitečný signál. A zde pálení pomůže vyřešit problém. Pomocí vysokonapěťové instalace a spalování se poškození přenese do mezifáze a následně se použije indukční metoda.

Pokud je po určení zóny poškození dálkovou metodou poškození stabilní s vysokou odolností a je proraženo rázovým generátorem, je nasnadě použít k určení přesné polohy MP akustickou metodu. Pokud to z nějakého důvodu není proveditelné, je možné použít pro snížení odporu vypalování a v případě potřeby jej převést na mezifázi s následnou lokalizací MF indukční metodou.

Nejnovější informace ukazují, že v této situaci lze v mnoha případech dosáhnout požadovaného výsledku pomocí vysokonapěťového generátoru impulzů. Pomocí vhodného vysokonapěťového generátoru impulsů, který má schopnost vytvořit silný proudový impuls k přerušení kovového můstku, je možné převést jednofázovou poruchu na mezifázovou poruchu.

Zastánci totálního využití indukční metody v zájmu zajištění zaručeného úspěchu upřednostňují použití hoření pro snížení odporu v místě poškození na minimální možnou hodnotu. To je také nutné provést v případech, kdy je poškození nestabilní a má tendenci snižovat odpor pod vlivem elektrického zatížení.

Nicméně v některých případech, kdy je poškození například ve spojce, může propálení izolace kabelu trvat hodiny bez jakéhokoli znatelného efektu. Pokud kabel vede v půdě nasycené vlhkostí a dojde k jeho poškození, můžete kabel „vařit“ celé dny bez úspěchu. Zde může pomoci speciální „přídavná“ instalace schopná dodávat proud stovek ampérů.

Shrneme-li výše uvedené, můžeme konstatovat, že použití moderních zařízení využívajících pulzně obloukové metody pro určování vzdáleností k MP může skutečně a výrazně urychlit vyhledávání poškození podzemních silových kabelů a snížit náklady na jeho realizaci. V tomto případě není nutné provádět operaci spalování izolace kabelu v první fázi – stanovení vzdálenosti k MP.

Zároveň se nelze obejít bez spálení kabelu, pokud je potřeba uvést odpor v MP na úroveň potřebnou pro použití specifické topografické metody lokalizace poškození.