ПОВРЕЖДЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ
Краткая теория метода

Основы

Схема измерения показана на рисунке:

На шлейф АВ прибор подает испытательное напряжение 400 В относительно оболочки кабеля. Через жилу В на оболочку через сопротивление дефектного участка протекает постоянный ток. При этом между разъемами А и В устанавливается разность потенциалов, которая зависит от расстояния до повреждения и сопротивления дефекта. Прибор производит прецизионное измерение разности потенциалов и тока утечки, фильтрацию и усреднение данных для устранения влияния помех и рассчитывает расстояние от места подключения прибора до повреждения.

Принцип измерения интегрирует в себе классические мостовые схемы Муррея и Варлея.

Метод корректно работает, если сопротивление изоляции «хорошей» жилы А больше, чем у «плохой» В по крайней мере в 400 раз. Когда это условие нарушено (повреждены обе жилы), применяют классичесий метод Купфмюллера. Этот метод использован в приборе как необходимый этап измерения коэффициента К. Коэффициент К не только отражает соотношение сопротивления изоляции между жилами. Он используется для автоматической коррекции показаний прибора. Кроме того, коэффициент К показывает дополнительную погрешность измерений.

Теория метода следующая. Если на кабеле больше одного повреждения, любой мост покажет расстояние до повреждения с наименьшим сопротивлением. Однако показание будет смещено в сторону второго повреждения. Например, первое повреждение с сопротивлением 10 кОм, второе 1МОм, показание прибора будет близким к расстоянию до повреждения 10кОм и смещено в сторону второго повреждения 1 МОм на 1% расстояния между повреждениями. Если оба повреждения с равным сопротивлением, показание будет точно посередине между повреждениями.

Поэтому в том случае, когда вспомогательная жила А также имеет повреждение, показания смещаются в сторону этого повреждения. Если сопротивление изоляции жилы А Rу_a, а сопротивление изоляции жилы В Rу_b, то результат измерения Х будет смещен в сторону дальнего конца (в сторону жилы А) на величину П. Величина смещения П определяется коэффициентом К:

L - длина кабеля.

Видно, что в случае, когда Rу_a=Rу_b (то есть все жилы повреждены одинаково), К не может быть определен, а значение L – X = 0. Это означает, что измерение покажет повреждение точно на дальнем конце кабеля, причем величину смещения методом Купфмюллера определить невозможно. В том случае, когда Rу_a>Rу_b, появляется возможность определить величину смещения и, следовательно, истинное положение дефекта изоляции жилы В.

Двухэтапная схема измерения показана на рисунках.

Корректность метода определяется дополнительной погрешностью расчета при использовании метода Купфмюллера. Дополнительная погрешность К

Измеритель использует метод Купфмюллера с коррекцией измерения с помощью коэффициента К. В этом случае следует быть уверенным, что повреждение жил кабеля произошли в одном месте (одной муфте), иначе результат измерения будет неверным. Измеряя К, следует убедиться, что показания не плывут, а стабильны. Дело в том, что иногда при измерениях дефект начинает подсушиваться измерительным напряжением, и соотношение сопротивлений начинает меняться. Надо измерить К несколько раз, и если показания стабильны, сразу же замкнуть шлейф на дальнем конце и измерить расстояние до повреждения. Иногда измеритель проводит измерение расстояния позже измерения К, а картина уже изменилась, и результат получается неверный. Чтобы проверить результат, лучше провести измерения с двух концов (в том числе и К) и убедиться, что сумма показаний равна длине кабеля.

Коэффициент К показывает отношение дополнительной погрешности ΔК, возникающей при использовании расчетов, к паспортной погрешности измерения Δ:

ΔК = K x Δ

Важно подобрать жилу А с наименьшим коэффициентом К.

Прибор «посчитает» расстояние для любого К – Вы сами решаете насколько оно достоверно, ориентируясь на значение коэффициента К.

Точность измерения близка к паспортной при К < 0,1 для высокоомных дефектов (свыше 100 кОм). Для дефектов с сопротивлением ниже 100 кОм метод дает дополнительную погрешность. При уменьшении переходного сопротивления на относительно «хорошей» жиле Rу_a ниже значения 20 кОм погрешность резко возрастает. Метод можно использовать только для оценочных измерений

Определение расстояния до места повреждения изоляции всех жил с помощью вспомогательного кабеля

При повреждении всех жил кабеля можно точно определить место повреждения, используя дополнительные жилы вспомогательного кабеля.

Вспомогательным кабелем могут служить кабели, проложенные в других направлениях и закольцованные на неисправный кабель. Это также может быть кабель, в полевых условиях размотанный вдоль неисправного.

Двухэтапная схема измерения показана на рисунках.

Что порождает ошибки при поиске повреждения?

Прибор позволяет с высокой точностью определять расстояние до места повреждения изоляции с переходным сопротивлением дефекта от 0 до 50 МОм. Высокие метрологические характеристики ИРК-ПРО вызывают у некоторых измерителей впечатление, что достаточно подключить прибор к линии и всегда получишь нужный результат – точное расстояние до дефекта кабеля. Однако следует помнить, что даже идеальный прибор необходимо использовать правильно, иначе могут возникать существенные ошибки не из-за погрешности прибора, а из-за некорректных действий измерителя. Какие характерные ошибки могут приводить к неверным результатам?

Не одно повреждение на кабеле

На кабеле вовремя не были проведены плановые измерения. При этом могут возникать повреждения изоляции, о которых не догадывается пользователь аппаратуры. Например, сначала «затекла» одна муфта и сопротивление изоляции в ней понизилось до 8 МОм.

Кабель продолжали эксплуатировать, пока в другой муфте не произошло повреждение и сопротивление в ней понизилось до 1 МОм. Первая муфта находится на расстоянии 2 км от станции, а вторая на расстоянии 5 км.

Все мосты постоянного тока устроены так, что определяют одно повреждение. Два повреждения, накладываясь друг на друга, дают смешанную картину.

В нашем случае эти два повреждения будут давать картину, как будто одно повреждение с сопротивлением 890 кОм находится на расстоянии 4 км 570 м. Копать там бесполезно.

Неточная длина кабеля

При определении места повреждения изоляции прибор сначала измеряет шлейф. Тем самым он запоминает длину кабеля L в Омах. Затем прибор измеряет расстояние до повреждения изоляции. Измерительная схема ИРК-ПРО измеряет расстояние до повреждения Х в Омах. Когда прибор получает расстояние до повреждения X в Омах, он делит его на длину кабеля L в Омах. Тем самым прибор определяет относительное расстояние до повреждения в тысячных долях длины. Это очень точное измерение, допускается ошибка не более 0,001. Результат прибор выводит на экран, когда не введена длина кабеля. Этот режим называется «Кабель 100%», а расстояние до повреждения показано на экране с точностью до десятых долей процента от длины кабеля.

Измерители могут использовать специальную функцию прибора, которая рассчитывает длину кабеля по измеренному шлейфу, если выбрана марка кабеля, отличная от «100%» и указана температура почвы. Однако, используемые справочные значения удельного сопротивления жилы кабеля могут отличаться от реальных в границах, определяемых технологией изготовления кабеля. Разрешенный допуск может достигать 10%, а значит и ошибка расчетов может достигать соответствующих значений. Кроме того, возникает дополнительная ошибка в определении температуры почвы, да и температура почвы меняется вдоль кабеля.

Попробуйте изменить введенную температуру на 3-5°С и посмотрите, как изменится результат. Измерителям следует помнить, что когда они пользуются функцией расчета длины кабеля по марке и температуре, они заведомо получают приблизительный результат. Точный результат может быть получен, если введена точная длина кабеля.