metody pomiarów

METODY POMIARÓW
Obecnie budowane modu y i laboratoria pomiarowe wyposa!ane s" w takie techniki pomiarowe, aby eliminowa# ca kowicie procesy preparowania miejsca uszkodzenia (dopalanie). Jednak!e, modu lub funkcja dopalaj"ca mo!e by# do "czona do proponowanej aparatury ka!dorazowo na !yczenie klienta.
1. Metodologia wykonywania pomiarów
w kablach energetycznych:
w badanym kablu. Do lokalizacji wst$pnej stosuje si$ kilka
zamiennych technik lokalizacyjnych.
a) IdentyÞkacja miejsca wyst$puj"cego uszkodzenia
w konstrukcji kabla
Istotnym jest aby okre li! w jakim po"#czeniu wyst$puje
nasze uszkodzenie. Uszkodzenia kabli mo%na podzieli! pod
wzgl$dem miejsca wyst$powania na nast$puj#ce:
1. Uszkodzenie pomi$dzy %y"ami kabla wielo%y"owego
2. Uszkodzenie %y"y (%y") do ekranowania kabla
3. Przerwa wzd"u%na ci#g"o ci %y"y lub ekranowania kabla
4. Zwarcie doziemne (uszkodzenie %y"a-doziemienie) lub
nieszczelno ! pow"oki (ekran-doziemienie)
5. Lub wielokrotno ! powy%szych uszkodze&.
a) Bezpo&redni pomiar impulsowo-echowy
2. Pomiar rezystancji uszkodzenia
Wyst$puj#ce uszkodzenia mo%na podzieli! pod wzgl$dem
rezystancji na nast$puj#ce:
1. Uszkodzenie typu zwarcie metaliczne (gdzie rezystancja
uszkodzenia wynosi praktycznie 0 Ω)
2. Uszkodzenie niskoomowe (uszkodzenie o rezystancji do
oko"o 500 Ω)
3. Uszkodzenie typu przerwa wzd"u%na (uszkodzenie mierzone z obu ko&ców – niesko&czona rezystancja)
4. Uszkodzenie wysokoomowe (uszkodzenie o rezystancji
powy%ej 500 Ω)
5. Uszkodzenie zanikaj#ce (uszkodzenie pojawiaj#ce si$
chwilowo o rezystancji grubo powy%ej 500 Ω)
6. Uszkodzenie doziemne (uszkodzenie izolacji zewn$trznej
i zwarcie doziemne)
3. Wst$pna lokalizacja uszkodze% w kablu
(pomiar odleg o&ci do uszkodzenia)
Przy kablach o znacz#cej d"ugo ci istotny jest pomiar
wst$pny odleg"o ci uszkodzenia od miejsca naszego pod"#czenia. Je%eli kabel jest krótki, np. w systemie o wietlenia
ulicznego pomi$dzy lampami, lokalizacj$ wst$pn# mo%na
pomin#!. Lokalizacja wst$pna pozwala okre li! szacunkow#
odleg"o ! od miejsca pod"#czenia do miejsca uszkodzenia
Metod$ t# stosuj$ si$ dla uszkodze& typu zwarcie metaliczne, uszkodze& niskoomowych i przerw wzd"u%nych
ci#g"o ci %y" kabli. Pomiar wykonywany jest za pomoc#
reflektometru (w literaturze spotyka si$ oznaczenia: echometr, lokalizator echowy, lokalizator impulsowo-echowy,
TDR i inne). Reflektometr wysy"a impuls pomiarowy i rejestruje jego odbite echo od miejsca uszkodzenia w kablu. Znaj#c pr$dko ! propagacji „V” mo%emy okre li! czas
potrzebny na przebycie impulsu pomiarowego pomiarowego tym samym drog$ jak# impuls przeby" czyli d"ugo ! odleg"o ! do uszkodzenia. Jako, %e impuls pomiarowy musi przebiec odleg"o ! do uszkodzenia i z powrotem,
w praktyce operuje si$ poj$ciem po"owy pr$dko ci propagacji V/2. Uszkodzenia typu zwarcie widoczne s# w postaci charakterystycznego odgi$cia echogramu do do"u,
przerwa wzd"u%na lub koniec kabla b$d# widoczne w postaci charakterystycznego odgi$cia echogramu do góry.
W praktyce pomiar mo%e by! wykonany jako bezpo redni, ró%nicowy, porównawczy dwóch lub wi$cej faz oraz
porównawczy z pomiarem zapisanym w pami$ci reflektometru.
17
METODY POMIARÓW
Dla uszkodze% wysokoomowych i zanikaj"cych
mamy kilka zamiennych metod wysokonapi$ciowych:
c) Przebieg fali udarowej
b) Odbicie od krótkotrwa ego uku &wietlnego
18
Metoda taj jest najbardziej skuteczn# metod# we wst$pnej
lokalizacji uszkodze& kabli. Metoda ta eliminuje ca"kowicie
proces dopalania w lokalizacji uszkodze& kabli. Pomiar wykonywany jest dwustopniowo. Najpierw wykonujemy typowy bezpo redni pomiar impulsowo-echowy, z tym %e na tym
wyniku pomiaru nie mo%emy jednoznacznie okre li! miejsca
uszkodzenia ze wzgl$du na zbyt wysok# warto ! rezystancji uszkodzenia. Ilo ! odbitego impulsu z miejsca uszkodzenia wysokoomowego jest za ma"a aby jednoznacznie wskaza! miejsce uszkodzenia. Drugi etap to w"#czenie stabilizatora
"uku i wykonanie krótkotrwa"ego przebicia w miejscu uszkodzenia. Z warunków Þzycznych, pal#cy si$ "uk elektryczny
o czasie trwania oko"o 20 ms wykazuje rezystancj$ oko"o 0.
S# wi$c to idealne warunki do wykonania odbicia impulsu
z reßektometru. Proces wykonywany jest przez nasze urz#dzenia automatycznie i drugi pomiar nak"adany jest automatycznie na pierwszy. Do miejsca uszkodzenia oba przebiegi s#
praktycznie takie same. Pierwsze wyra'ne odchylenie echogramów wzgl$dem siebie to w"a nie miejsce uszkodzenia. Co
ciekawe rezystancja uszkodzenia po wyga ni$ciu "uku elektrycznego wraca do rezystancji sprzed pomiaru. Czas palenia
si$ "uku elektrycznego jest zbyt krótki, aby mówi! o dopalaniu
kabla. Inne spotykane w literaturze lub potoczne oznaczenia
tej metody: stabilizacja "uku wietlnego, stabilizacja "uku elektrycznego, podtrzymanie "uku, LBS, KLV, ARC Reßection, ARM,
ARM Plus, potocznie te% „z"oty strza"”, itp.).
Metoda ta jest skuteczn# metod# lokalizacji wst$pnej
uszkodze& wysokoomowych i zanikaj#cych nawet w bardzo d"ugich kablach energetycznych. W miejscu uszkodzenia
wykonujemy pojedyncze wy"adowanie z generatora udaru.
Powsta"a w ten sposób samogasn#ca fala pr#dowa przemieszcza si$ od miejsca wy"adowania do generatora udaru
i z powrotem. Proces si$ powtarza a% do samoistnego wyt"umienia si$ fali pr#dowej. Ka%de przej cie impulsu pr#dowego
przez sprz$gacz pr#dowy jest rejestrowane na ekranie reßektometru. Pomiar pomi$dzy pozytywnym i negatywnym szczytem przebiegu na fali pr#dowej daje wynik odleg"o ci do miejsca uszkodzenia. Inne oznaczenia tej metody to: przebieg fali
w$drownej, fala w$drowna, fala udarowa, itp.).
d) Przebieg fali napi$ciowej
Metoda ta jest skuteczna w lokalizacji uszkodze& zanikaj#cych lub pojawiaj#cych si$ dopiero przy pewnym poziomie
napi$cia tzw. uszkodzenie iskiernikowe. Tego typu uszkodzenia pojawiaj# si$ najcz$ ciej w kablach papierowych lub
papierowo-olejowych z syciwem ciekaj#cym. Uszkodzenie
najcz$ ciej wyst$puje w mufach kablowych. Aby dokona!
pomiaru nale%y w"#czy! urz#dzenie probiercze napi$cia sta"ego i obserwowa! pr#d up"ywu. Je%eli pr#d up"ywu pojawi
si$ od razu oznacza to %e mamy do czynienia z uszkodzeniem wysokoomowym i nale%y zastosowa! metody: odbicia
od krótkotrwa"ego "uku wietlnego lub metod$ przebiegu
fali udarowej. Natomiast w sytuacji, kiedy nie stwierdzimy
pr#du up"ywu nale%y zwi$ksza! napi$cie wyj ciowe a% do
uzyskania przebicia. Przebicie w kablu generuje napi$ciow# fal$ oscylacyjn# rejestrowan# podobnie jak w poprzedniej metodzie, ale przez sprz$gacz napi$ciowy. Pomiar odleg"o ci wykonuje si$ poprzez ustawienie kursora na dwóch
przeciwleg"ych szczytach. Inne oznaczenia tej metody to: fala
transientalna, metoda przebiciowa, Decay, Decay Plus, itp.).
e) Metoda odbicia od preparowanego uszkodzenia
(funkcja dopalania z podgl"dem)
Metoda ta pozwala w czasie rzeczywistym prowadzi!
podgl#d reflektometryczny miejsca dopalania uszkodzenia z jednoczesnym pomiarem odleg"o ci do uszkodzenia.
Funkcja ta dost$pna jest tylko w niektórych laboratoriach
pomiarowych. Nale%y stosowa! ostro%nie t# metod$ i g"ownie dla kabli papierowych lub papierowo-olejowych. Zastosowanie tej metody na kablach polimerowych mo%e doprowadzi! do wytworzenia sta"ego mostka w$glowego i uniemo%liwi! lokalizacj$ punktowo dok"adn#.
nostki wysokiego napi$cia 0….5 kV DC oraz galwanometru. Pomiar wykonywany jest bezpo redni ze wskazaniem
procentowym d"ugo ci kabla lub precyzyjnym wskazaniem
w metrach odleg"o ci do doziemienia.
4. Wytrasowanie uszkodzonej linii kablowej
w terenie
Dysponuj#c wynikiem odleg"o ci do miejsca uszkodzenia,
nale%y badany kabel wytrasowa! w terenie, okre laj#c jego
tras$ przebiegu wraz ze wskazaniem orientacyjnego miejsca
z lokalizacji wst$pnej mierzonego po powierzchni badanego
kabla. Do trasowania kabli proponujemy szerok# gam$ urz#dze& cz$stotliwo ci akustycznych z metodami pomiaru: minimum, maksimum i super maksimum oraz identyÞkacj$ kierunku
przep"ywu pr#du od/do generatora, funkcja SIGNAL SELECT.
f) Wysokonapi$ciowa metoda lokalizacji wst$pnej ICE
Plus
Metoda ta jest opatentowan# przez SEBA KMT metod#
lokalizacji wst$pnej z u%yciem generatora udaru dla kabli
wielo%y"owych oraz dla kabli rozga"$zionych z mufami typu
„T”. Metoda ta jest wysoce zaawansowan# metod# pomiarow#, któr# stosuje si$ bez u%ycia echometru. Komputer pomiarowy kalkuluje odleg"o ! na bazie wprowadzonych danych
i wyniku pomiaru z przebiegu fali pr#dowej powsta"ej z wy"adowania w miejscu uszkodzenia. Metoda ta polecana jest
dla kabli niskiego napi$cia. Metoda ta jest wyposa%eniem
opcjonalnym modu"u lokalizacyjnego SPG 5-1000.
g) Metoda mostkowa do wst$pnej lokalizacji uszkodze% pow ok kabli (wst$pna lokalizacja doziemie%).
Metod echometrycznych (nisko i wysokonapi$ciowych)
nie nale%y stosowa! do lokalizacji wst$pnej doziemie&
kabli energetycznych. Dla skutecznej lokalizacji wst$pnej
doziemie& stosuje si$ metod$ mostkow# z u%yciem jed-
5. Pomiar napi$cia przebicia
Nasze urz#dzenia zapewniaj# kontrol$ napi$cia przebicia
w izolacji w celu okre lenia poziomu napi$! dla metod lokalizacji wst$pnej i metod punktowo dok"adnych.
19
METODY POMIARÓW
6. Lokalizacja punktowo dok adna (wskazanie
miejsca rozkopu)
Dla punktowej lokalizacji uszkodze& kabli stosuje si$ nast$puj#ce techniki i odbiorniki:
na"ami: magnetycznym i akustycznym. Wyeliminowano w ten
sposób b"$dy ods"uchu akustycznego operatora, który w ten
sposób jest precyzyjnie prowadzony nad miejsce uszkodzenia.
a) Metoda pola skr$tu !y
c) Metoda akustyczna punktowej lokalizacji doziemie%
Dla uszkodze& typu zwarcie metaliczne gdzie nie mo%na
stosowa! cyklicznych wy"adowa& i ich lokalizacji stosuje si$
generator akustyczny du%ej mocy (powy%ej 50 W mocy wyjciowej). Generator ten w"#cza si$ w uszkodzony obwód
i wymusza du%y pr#d wyj ciowy. Odbiornikiem akustycznym
razem z sond# przemieszczamy si$ wzd"u% kabla lokalizuj#c
zmieniaj#cy si$ sygna" akustyczny (wraz ze zmian# pozycji
%y" wzgl$dem siebie). Metod ta jest skuteczna dla kabli z minimum dwiema %y"ami, gdzie zjawisko skr$tu %y" powstaje
naturalnie w procesie produkcji takich kabli. W miejscu uszkodzenia kabla sygna" zanika. Precyzyjny pomiar mo%emy wykona! po odkryciu kabla za pomoc# ma"ej sondy identyÞkacyjnej.
W tej metodzie stosujemy taki sam generator akustyczny
jak w metodzie pola skr$tu %y". Generator jest jednak pod"#czony inaczej: do %y"y ze stwierdzonym doziemieniem lub do
ekranowania z nieszczeln# pow"ok# zewn$trzn#. Sygna" akustyczny wyp"ywa do ziemi, gdzie mo%emy go lokalizowa! za
pomoc# odbiornika do trasowania kabli ze specjaln# sond#
pojemno ciow#. Inne oznaczenie metody: metoda pojemno ciowa. Dla tej metody nale%y precyzyjnie okre li! przebieg trasy badanego kabla.
d) Metoda napi$cia krokowego
b) Metoda sejsmiczno-akustyczna
20
Dla uszkodze& nisko i wysokoomowych, zanikaj#cych oraz
przerw wzd"u%nych stosuje si$ metod$ cyklicznych roz"adowa& generatora udaru w miejscu uszkodzenia. Lokalizacja
punktowa polega na wskazaniu miejsca uszkodzenia ponad
kablem. Do tego stosujemy specjalny odbiornik, który mierzy ró%nic$ czasu mi$dzy przychodz#cymi z wy"adowania syg-
Metoda ta stosowana jest do lokalizacji uszkodze& pow"ok
(doziemienia). Stosujemy generator napi$cia sta"ego z odpowiednim taktowaniem sygna"u, który jest w"#czony do obwodu z doziemieniem. Napi$cie ponad kablem to napi$cie spolaryzowane w formie leja napi$ciowego. Mo%emy taki lej skutecznie lokalizowa! za pomoc# galwanometru i szpic doziemnych. Inne oznaczenie metody: metoda leja napi$ciowego.
Dla tej metody nie musimy zna! precyzyjnego przebiegu trasy
badanego kabla.
7. IdentyÞkacj$ uszkodzonego kabla z wi"zki
kabla lub innych kabli
8. Wykonanie próby wytrzyma o&ci izolacji po
wykonaniu naprawy kabla
Sprawdzenie wytrzyma"o ci izolacji badanego kabla po
wykonanej naprawie pozwala oceni! stan izolacji przed
ponownym w"#czeniem do ruchu. W praktyce wykonuje si$
próby probiercze napi$ciem spolaryzowanym DC w parametrze 5 – 8 Uo. Napi$cie to dopuszcza si$ jedynie dla kabli z izolacj# papierow# lub papierowo-olejow#. Zastosowanie próby
probierczej DC dla kabli polimerowych powoduje degradacj$ izolacji i jej os"abienie, dlatego próby kabli polimerowych
powinno wykonywa! si$ napi$ciem VLF 0.1 Hz cos2 w parametrze 3 – 4 Uo. Za pozytywny wynik pomiaru uznaje si$
brak wyst#pienia przebicia podczas trwania próby. Dla badania pow"ok kabli stosuje si$ napi$cie spolaryzowane 0…5
kV DC. Tu równie% za pozytywny wynik próby uznaje si$ brak
wyst#pienia przebicia podczas 1-minutowej procedury badania pow"oki.
W miejscu rozkupu, w przypadku stwierdzenia obecno ci
wi$kszej ilo ci kabli, nale%y wykona! identyÞkacj$ kabla przed
przeci$ciem. Do tych prac oferujemy urz#dzenia do gwarantowanej identyÞkacji kabli metod# impulsu pr#dowego. Oferujemy urz#dzenia dla kabli wy"#czonych (uszkodzonych) jak
równie% dla kabli b$d#cych pod napi$ciem (230/400V) oraz
dla prac pod napi$ciem (identyÞkacja mój/obcy gwarantowana).
Oferujemy urz#dzenia probiercze w zakresie:
DC 5…850 kV
VLF 20 …114 kV
21