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In a sucetà muderna, i cables servenu cum'è trasportatori core in u putere, telecomunicazioni, e campi industriali, cù a so affidabilità chì influenza direttamente a sicurità di u sistema è u funziunamentu stabile. Tuttavia, difetti di cable sò inevitabbili per via di fatturi ambientali, stress meccanicu, invechjamentu di l'insulazione, è altre influenze. L'interruzioni o l'interruzioni di cumunicazione causate da questi difetti risultanu in perdite economiche significative annu. Dunque, A maestria sistematica è efficiente di tecnichi d'identificazione di difetti di cavi è di diagnostichi hè di primura impurtante.
U Team di Expert System Cable compila sta guida basatu annantu à i normi di a Cummissione Elettrotecnica Internaziunale (IEC) è l'Istitutu di Ingegneria Elettrica è Elettronica (IEEE), cumminata cù una vasta sperienza in u campu. U scopu di furnisce un quadru tecnicu cumpletu, da a pre-valutazione di difetti à a riparazione precisa, assistendu u persunale tecnicu à localizà rapidamente tipi di difetti è pusizioni, accurtà in modu efficace i tempi di riparazione, minimizendu perdite, è rinfurzà cumplettamente l'affidabilità di u sistema di cable.
Per diagnosticà i difetti di u cable in modu efficace, hè indispensabile per capiscenu prima i tipi di difetti è e so cause sottostanti. Diversi tipi di difetti mostranu caratteristiche elettriche diverse è necessitanu strategie di rilevazione diverse.
I difetti di u cable sò tipicamente classificati in basa di e caratteristiche di resistenza è u statu di cunnessione à u puntu di difettu:
Caratteristica: A cunnessione anormale si trova trà e fasi, o trà una fase è terra (o neutru). A resistenza di u puntu di difettu hè tipicamente assai bassu, vicinu à zero (cunnisciutu cum'è un Cortu Circuitu di Resistenza Bassa).
Caratteristica elettrica: A resistenza d'insulazione hè vicinu à cero, è a resistenza di loop hè anormalmente bassa.
Manifestazione: Puderia guidà à u tripping, fusible chì salta, o danni à l'equipaggiu.
Caratteristica: U cunduttore di u cable hè interrotta, impediscenu u flussu di corrente. Questu pò esse una pausa cumpleta o parziale in unu, due, o trè fasi.
Caratteristica elettrica: A resistenza di u cunduttore hè anormalmente alta, o ancu infinitu; a resistenza d'insulazione pò esse normale o dannata.
Manifestazione: L'equipaggiu ùn riesce à riceve u putere, o u signale di cumunicazione hè interrotta.
Caratteristica: U cunduttore di u cable (o a capa d'insulazione dopu a rottura) cunnetta à a terra. Questu hè unu di i tipi più cumuni di difetti di cable. Basatu nantu à a resistenza di cuntattu à u puntu di difettu à a terra, pò esse classificatu cum'è un Fault Ground Resistance Low o un Fault Ground High Resistance.
Caratteristica elettrica: A resistenza di l'insulazione cala significativamente, potentiellement de centaines de MΩ ou même d'infini jusqu'à des dizaines ou quelques MΩ, o ancu sottu à 1kΩ (bassa resistenza) ou au-dessus de 1kΩ (alta resistenza), à volte ghjunghje à centinaie di MΩ (alta resistenza).
Manifestazione: U dispusitivu di prutezzione di a terra hè operatu, a corrente di terra di u sistema aumenta in modu anormale, è pò causà un cambiamentu di tensione.
Caratteristica: A resistenza di u puntu di difettu hè alta, eventualmente da parechji kΩ à parechji MΩ. Questu hè generalmente risultatu da a degradazione di l'insulazione, carbonizazione, o rottura parziale, ma ùn hà ancu furmatu una strada cumpleta di bassa resistenza. I difetti d'alta resistenza sò spessu una prima tappa di parechji difetti di bassa resistenza è di rottura.
Caratteristica elettrica: A resistenza di l'insulazione scende, ma hà sempre un certu valore. Sottu alta tensione, u puntu di difettu pò sperienze lampi o scarica, chì porta à valori di resistenza inestabile.
Manifestazione: Pò pruvucà u riscaldamentu lucali, perdita dielettrica aumentata, scarica parziale, ecc. Prima, ùn pò esse micca signali esterni evidenti, ma hè facilmente revelatu durante e teste di resistenza.
Caratteristica: Sottu altu voltage, A scarica si trova nantu à a superficia o in l'insulator, furmendu una cunduzzione transitoria o intermittente. A prestazione d'insulazione pò ricuperà temporaneamente dopu chì a tensione hè eliminata.
Caratteristica elettrica: A resistenza di u puntu di difettu cala drasticamente cù a tensione crescente è aumenta quandu a tensione hè abbassata o eliminata..
Manifestazione: U sistema pò sperimentà una mancanza di terra istantanea o un cortu circuitu, pruvucannu azzioni di prutezzione, ma a ricucitura pò esse successu. Diagnosi hè sfida.
Caratteristica: I sintomi di difetti appariscenu è spariscenu intermittenti, possibbilmente ligatu à fatturi cum'è a temperatura, umidità, livellu di tensione, o vibrazioni meccaniche. Per esempiu, un minuscule crack pò espansione cù l'aumentu di a temperatura, pruvucannu cuntattu, è si separa quandu a temperatura scende.
Caratteristica elettrica: A resistenza è u statu di cunnessione di u puntu di difettu sò inestabile è cambianu cù e cundizioni esterni.
Manifestazione: Dispositivi di prutezzione di u sistema operanu intermittenti, rende difficile a cattura di difetti è ponendu una sfida significativa per u diagnosticu.
I difetti di u cable ùn sò micca casuali; i so causi sò cumplessi è diversi, generalmente risultatu da l'azzione longa o transitoria di parechji fatturi:
Cause esterni: Danni accidentali da escavatori, attrezzatura di pipa, ecc., durante a custruzzione; danni da a custruzzione di strade o attività di terzu; stress di trazione o di compressione da u stabilimentu di fundazione o u muvimentu di a terra; animale (P.e., ratti, termiti) rosicà nantu à a guaina.
Cause internu: Tensione eccessiva di curvatura o di trazione durante l'installazione; cattiva qualità di stallazione o impattu di forza esterna nantu à l'accessori di cable (P.e., articulazioni, terminazioni).
Sustanze corrosive in a terra, cum'è l'acidi, alcalis, è u sali,s erode a guaina di u cable è i strati di armatura; liquidi di scarti industriali, macchie d'oliu, ecc., penetra a struttura di u cable; corrosione elettrolitica (soprattuttu in i zoni di corrente vagabonda).
L'operazione di sovraccarico à longu andà o a temperatura ambientale elevata durante a posa provoca un invechjamentu acceleratu, indurimentu, fragilità, o ancu carbonizazione di l'insulation cable è i materiali di guaina, chì porta à a perdita di prestazioni d'insulazione. Poveru dissipazione di u calore (P.e., cavi densamente impaccati, ventilazione insufficiente) aggrava l'invechjamentu termale.
Dannu à a guaina di u cable, cattiva sigillatura di i giunti, o ingressu di umidità in terminazioni permette à l'acqua di entre in l'internu di u cable. Sottu l'azzione di u campu elettricu, umidità forme Water Trees, canali di deterioramentu microscòpicu in u materiale d'insulazione, chì riduce significativamente a forza dielettrica è eventualmente portanu à a rottura (Arburi elettrici).
Overvoltage: Impulsi di sovratensione causati da i fulmini, operazioni di cambiamentu, risonanza, ecc., pò superà a capacità di resistenza di l'insulazione di u cable, chì porta à a rottura di l'insulazione.
Cuncentrazione di u campu elettricu: Difetti di cuncepimentu o di stallazione in accessori di cable (articulazioni, terminazioni) porta à una distribuzione irregolare di u campu elettricu, creendu una forza di campu elettricu eccessivamente elevata in e zone lucali, accelerà a degradazione di l'insulazione, e scarica parziale.
Scaricamentu Parziale (PD): Quandu picculi vuoti, impurità, umidità, o altri difetti esistenu in l'internu, nantu à a superficia, o à l'interfaccia di u materiale d'insulazione, una scarica parziale pò accade sottu a tensione operativa, liberazione di energia, gradualmente erode u materiale insulating, formanu canali di scaricamentu, è, in ultimamente, porta à a rottura di l'insulazione.
Impurità, vuoti, o materia stranera in u materiale d'insulazione durante a fabricazione di u corpu di cable; un prucessu di estrusione impropriu chì porta à un spessore d'insulazione irregolare o microcracks; superficia rugosa o protrusioni nantu à scudi metallici o strati semi-conduttivi.
Problemi di qualità cù i materiali per l'accessori di cable (articulazioni, terminazioni) o un disignu strutturale irragionevule.
Posa di cable inadeguata (raggiu di curvatura troppu chjucu, tensione di trazione eccessiva, vicinanza à fonti di calore o corrosive); prucessi di fabricazione di terminazione di cable non standard (dimensioni di stripping imprecisu, Trattamentu di strati semi-conduttivi impropriu, cattiva tenuta, installazione incorrecta di u cone di stress); usu di materiale di rinfurzà micca qualificatu.
Capisce sti tipi di difetti è e cause hè fundamentale per un diagnosticu efficace di difetti è a formulazione di strategie preventive.
U diagnosticu di difetti di u cable hè un prucessu passu à passu, tipicamente include a valutazione di difetti, pre-location, locu di difettu precisu, è pinpointing u locu difettu nantu à a terra. Diversi arnesi è tecniche sò necessarii per ogni stadiu.
Dopu avè cunfirmatu un putenziale difettu di u cable, U passu iniziale hè di fà e misurazioni di i paràmetri elettrici di basa per fà una valutazione preliminare di a natura di difettu.
Scopu: Misura a resistenza d'insulazione trà i cunduttori di u cable è trà i cunduttori è u scudo (o terra). Questu hè u metudu più cumuni è basi per valutà a cundizione d'insulazione di u cable.
Operazione: Applica una tensione di prova DC (tipicamente 500 V, 1000V, 2500V, 5000V, selezziunatu secondu a valutazione di tensione di cable), è arregistrà u valore di resistenza d'insulation dopu un tempu specificatu (P.e., 1 minutu o 10 minuti).
Valutazione: Resistenza d'insulazione significativamente più bassa di i valori normali o di i requisiti di specificazione (P.e., standard cunsigliati: cavi di bassa tensione ≥ 100 MΩ/km, 10cavi kV ≥ 1000 MΩ/km) indica una putenziale degradazione di l'insulazione o un difettu di terra. Se u valore di resistenza hè vicinu à cero, indica una mancanza di terra di bassa resistenza o un cortu circuitu.
Scopu: Misura a resistenza DC di u cunduttore, verifica a continuità (circuitu apertu), è misura a resistenza inter-fasi o fasi à terra (adattatu per a bassa tensione o situazioni cù resistenza bassa di puntu di difettu).
Operazione: Aduprate a gamma di resistenza per misurà a resistenza à traversu l'estremità di u cunduttore per determinar s'ellu hè un circuitu apertu; misura a resistenza inter-fase o fasi à terra per determinà s'ellu hè un cortu circuitu o un difettu di terra di bassa resistenza.
Valutazione: A resistenza di u cunduttore infinitu indica un circuitu apertu; A resistenza trà fasi o fasi à terra vicinu à u cero indica un cortu circuitu o un difettu di terra di bassa resistenza.
Scopu: Adupratu per determinà a strada precisa di i cavi in scenarii di posa invisibili cum'è sepultura diretta sotterranea. Particularmente impurtante in a tappa di u puntu di difettu.
Principiu: Un signalu di una frequenza specifica hè appiicata à u cable, è un receptore detecta u campu elettromagneticu induttu per seguità a strada di u cable.
Mudelli: I mudelli cumuni includenu RD8000, vLocPro, ecc.
I testi basi ponu solu determinà u tipu di difettu, micca u locu esatta. I tecnichi precisi di locu di difetti miranu à misurà a distanza trà a fine di a prova è u puntu di difettu.
Principiu: Un impulsu di tensione chì cresce rapidamente hè injectatu in u cable è si propaga longu. Quandu u pulsu scontra una discrepanza di impedenza (cum'è un puntu di difettu, cunghjunta, terminazione, o fine aperta), parte o tuttu u pulsu hè riflessu in daretu. En mesurant l'intervalle de temps entre les impulsions transmises et réfléchies, è cunnosce a velocità di propagazione di u segnu in u cable (velocità di propagazione, Vp), a distanza di difettu pò esse calculata: distanza = (Differenza di tempu / 2) * Vp.
Scenari applicabili: Eccellente per localizà circuiti aperti è cortu circuiti di bassa resistenza. I signali riflessi sò chjari è facili da interpretà.
Limitazioni: Per difetti di alta resistenza (soprattuttu assai alta resistenza), l'energia di u pulsu pò esse attenuata o assorbita in u puntu di difettu, risultatu in signali riflessi debbuli o distorti, riducendu a precisione di u locu o ancu rende u locu impussibile.
Accuratezza: In generale altu, pò ghjunghje à ± 0,5% o ancu più altu (secondu u rendiment di l'equipaggiu, accuratezza di Vp cunnisciuta, è sperienza operatore). VP deve esse calibratu per pruvà una lunghezza cunnisciuta di una sezione di cable sana.
Principiu: Utilizeghja u principiu di u classicu ponte di Wheatstone. Un segmentu di cable sanu o una fase sana da u cable difettu hè utilizatu per custruisce un circuitu di ponte. Quandu u ponte hè equilibratu, a distanza di u puntu di difettu hè calculata nantu à a rapportu di resistenza di i cunduttori di u cable. U ponte Murray Loop comunmente utilizatu hè adattatu per i difetti di terra monofase o per i cortu circuiti di fase à fase..
Vantage: Soprattuttu adattatu per i difetti di terra d'alta resistenza (ancu finu à parechji MΩ), chì hè una debulezza per TDR. U principiu hè basatu nantu à a misura di resistenza DC, micca affettatu da l'attenuazione di u signale riflessu.
Punti di operazione: Esige almenu un cunduttore sanu cum'è una strada di ritornu; richiede una misura precisa di u totale lunghezza di u cable è a resistenza di u cunduttore; richiede l'usu di un generatore d'alta tensione (cum'è l'equipaggiu di prova di resistenza DC) to “condition” or “burn” the insulation near the high resistance fault point to lower the fault point resistance, facilitendu a misurazione di u ponte o u locu acustico-magneticu dopu. A tensione ardente hè spessu alta, cum'è 8kV, 15kV, o ancu più altu, è u funziunamentu deve esse estremamente prudente è aderisce à i reguli di sicurità.
Principiu: Questi metudi sò megliurenze in TDR per localizà difetti d'alta resistenza. Applicanu un impulsu d'alta tensione à u cable difettu, pruvucannu rupture o flashover à u puntu di difettu di alta resistenza, genera un impulsu di corrente. I sensori poi catturanu a forma d'onda di impulsu attuale chì si propaga longu u cable, è l'analisi simili à TDR hè utilizatu per localizà a falla analizendu l'onda riflessa.
ICE: Analizeghja direttamente l'impulsu di corrente riflessu generatu à u puntu di difettu.
SI/ME (canusciutu macari comu lu mètudu di riflessione arcu): Utilizes the arc formed during fault point breakdown to create a low-impedance “short circuit” for the TDR pulse at the fault point, generando una forma d'onda riflessa chiara. Questu supera u prublema di riflessioni debuli TDR in difetti d'alta resistenza è hè attualmente un metudu assai efficace per trattà cun elli..
Scenari applicabili: Pre-situazione precisa di difetti di terra d'alta resistenza è difetti di flashover.
Equipamentu: Di solitu integratu in locatori di difetti di cable prufessiunale, Esigendu a coordinazione cù un generatore d'alta tensione (equipamentu d'alta tensione in una furgoneta di prova di difetti di cable).
Tecniche di pre-locu furnisce a distanza di difettu, ma u puntu di difettu propiu pò esse in una zona chjuca. L'indicazione di u puntu di difettu usa metudi esterni basati nantu à u risultatu di pre-situazione per determinà accuratamente u locu di difettu in terra..
Principiu: Un surge d'alta tensione (utilizendu un generatore d'alta tensione) hè appiicata à u cable difettu. Quandu u puntu di difettu si rompe è scarica, produce u sonu (onda di pressione) e segnali elettromagnetici. Un operatore usa un Ricevitore Sincronizatu Acoustic-Magnetic per sente u sonu attraversu l'auriculare è riceve u signale elettromagneticu via una bobina d'induzione.. A causa di a diffarenza significativa in a velocità di propagazione trà u sonu è l'onda elettromagnetica, L'equipaggiu pò stabilisce se u sonu è u signale elettromagneticu sò urighjini da u listessu locu è se u sonu hè in ritardu di u signale elettromagneticu (A velocità di l'onda elettromagnetica hè vicinu à a vitezza di a luce, a velocità di l'onda sonora hè assai più lenta), indettendu cusì a direzzione è u locu di u puntu di difettu. U signale di sonu hè più forte direttamente sopra à u puntu di difettu.
Scenari applicabili: Diversi tipi di difetti di scaricamentu di rottura (terra, cortu circuitu, flashover), Particularmente efficace per i cavi sotterranei interrati diretti.
Punti di operazione: U rumore di fondo ambientale pò influenzà l'ascolta; l'energia di surge deve esse aghjustata per pruvucà una scarica continua à u puntu di difettu senza dannu parti sane di u cable; l'operatore hà bisognu di sperienza per distingue i soni di scaricamentu di difettu da altri rumori.
Principiu: Una tensione DC o AC di bassa frequenza hè appiicata à un cable in terra, pruvucannu a corrente per fughje in a terra à u puntu di difettu. Questu crea un campu di gradiente di tensione intornu à u puntu di difettu. Dui sondi sò inseriti in terra è cunnessi à un voltmetru d'alta sensibilità, è si trasfirìu longu u caminu di u cable. Direttamente sopra u puntu di difettu, a diferenza di tensione inverserà a polarità.
Scenari applicabili: Falli di terra di resistenza bassa o media, particularmente utile per i punti di difetti chì ùn pruducenu micca un sonu di scaricamentu chjaru.
Punti di operazione: Affettatu significativamente da l'umidità di a terra è l'uniformità; richiede una tensione e corrente di prova sufficienti; a prufundità di inserimentu di a sonda è a spaziatura affettanu a precisione.
Principiu: Una frequenza audio o un signalu di corrente di frequenza specifica hè appiicata à u cable difettu. Se u difettu hè un cortu circuitu o un difettu di terra à bassa resistenza, u currente forma un ciclu à u puntu di difettu; s'ellu hè un circuitu apertu, u currente si ferma à u puntu di ruttura. Una pinza di corrente o un sensore di campu magneticu hè utilizatu per detectà a forza di u campu magneticu o currente longu u percorsu di u cable. Dopu un cortu circuitu o un puntu di difettu di terra di bassa resistenza, l'attuale diminuirà significativamente o sparirà (corrente minima), o u campu magneticu cambierà. Prima di un puntu di circuitu apertu, u currente hè normale, è dopu à u puntu, u currente hè zero.
Scenari applicabili: Cortu circuiti di bassa resistenza, difetti di terra, o difetti di circuitu apertu. Hè spessu usatu in cunghjunzione cù un tracciatore di rotta per cunfirmà a strada.
Queste tecniche sò principalmente aduprate per valutà a salute generale di l'insulazione di u cable è detectà i difetti potenziali. Sò in a categuria di mantenimentu preventivu o di diagnosi di alta resistenza / difetti di prima fase.
Principiu: Difetti in u materiale d'insulazione (cum'è i vuoti, impurità) causa una scarica parziale sottu a influenza di u campu elettricu, genera impulsi elettrici, onde elettromagnetiche, onde acustiche, luce, è i sottoprodotti chimichi. I detettori PD catturanu questi signali per valutà l'estensione di a degradazione di l'insulazione è u tipu di difettu.
Parametri tecnichi: A sensibilità hè tipicamente misurata in picocoulombs (pC), capace di detectà segnali di scaricamentu assai debuli (P.e., 1 pC).
Metudu Elettricu: Rileva impulsi di corrente generati da a scarica (P.e., attraversu sensori HFCT di Trasformatore di Corrente d'Alta Frequenza nantu à i cavi di terra, o misurando i segnali capacitivamente accoppiati). Applicabile per teste in linea o offline.
Metudu acusticu: Rileva onde ultrasoniche generate da scarica (P.e., attraversu sensori di cuntattu o accoppiati à l'aria). Adatta per pruvà l'accessori di cable.
Ultra-Alta Frequenza (UHF) Metudu: Rileva onde elettromagnetiche UHF (300 MHz – 3 GHz) generatu da scaricamentu. Offre una forte immunità à l'interferenza, cumunimenti usatu per GIS, trasformatori, ecc., è pò ancu esse usatu per terminazioni di cable.
Tensione di Terra Transitoria (TEV) Metudu: Rileva tensioni transitorie à a terra accoppiate nantu à l'involucri metallici di u switchgear, ecc., da u PD internu.
Scopu: Detecta i primi difetti d'insulazione in i cavi è i so accessori (P.e., vuoti in i giunti, umidità ingressu in terminazioni, arburi d'acqua / arburi elettrici in u corpu di cable). Hè una tecnulugia chjave per u mantenimentu predittivu.
Principiu: Misura a tangente di l'angolo di perdita dielettrica di u materiale d'insulazione di u cable sottu tensione AC. A perdita dielettrica rapprisenta a capacità di u materiale d'insulazione di cunvertisce l'energia elettrica in calore. I materiali d'insulazioni sani anu bassu pèrdite, una bassa valore di tanδ, è u valore cambia pocu cù a tensione crescente. Ingressu di umidità, anziane, o a prisenza di l'arburi d'acqua è altri difetti in l'insulazione pruvucarà u valore di tanδ per aumentà è cresce rapidamente cù a tensione crescente..
Scopu: Evalua u livellu generale di ingressu di umidità o invechjamentu generalizatu in l'insulazione di u cable. Spessu realizatu in cunjunzione cù AC o VLF resistenti à a prova.
Scopu: Verifica l'abilità di u cable per sustene un certu livellu di sopratensione senza rupture di l'insulazione. Espone in modu efficace i difetti chì si manifestanu solu in alta tensione.
I metudi:
DC Resiste: Un metudu tradiziunale, ma a tensione DC pò accumulà carica spaziale in XLPE è altri insulations extruded, cavi potenzialmente dannosi sani. Hè gradualmente rimpiazzatu da VLF.
AC Resiste: Simula più strettamente e cundizioni di funziunamentu di u cable reale, ma l'equipaggiu di prova hè grande è necessita una energia alta.
Frequenza assai bassa (VLF) AC Resiste (0.1 Hz): Ampiamente utilizatu oghje per a prova di resistenza di XLPE è altri cavi d'insulazione estrusi. L'equipaggiu hè portatile, richiede poca energia, è ùn pruvucarà l'accumulazione di carica spaziale. Spessu cumminatu cù misurazioni tanδ è PD.
In u prossimu articulu, spiegheremu a risoluzione di prublemi di cable in diverse scenarii cù casi specifichi. Segui ZMS CABLE FR per sapè di più nantu à i cavi.
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