1. 소개: 케이블 결함 진단의 중요성
현대 사회에서, 케이블은 전원의 핵심 캐리어 역할을합니다, 통신, 그리고 산업 분야, 시스템 안전 및 안정적인 운영에 직접 영향을 미치는 신뢰성으로. 하지만, 케이블 결함은 환경 요인으로 인해 불가피합니다, 기계적 스트레스, 절연 노화, 그리고 다른 영향. 이러한 결함으로 인한 중단 또는 통신 중단으로 인해 매년 상당한 경제적 손실이 발생합니다.. 그러므로, 체계적이고 효율적인 케이블 결함 식별 및 진단 기술을 마스터하는 것은 매우 중요합니다..
케이블 시스템 전문가 팀은 국제 전기 기술위원회의 표준에 따라이 가이드를 컴파일합니다. (IEC) 전기 및 전자 엔지니어 연구소 (IEEE), 광범위한 현장 경험과 결합되었습니다. 전체 프로세스 기술 프레임 워크를 제공하는 것을 목표로합니다, 결함 사전 평가에서 정확한 수리까지, 결함 유형 및 위치를 신속하게 찾는 기술 인력 지원, 수리 시간을 효과적으로 단축합니다, 손실 최소화, 케이블 시스템 신뢰성을 포괄적으로 향상시킵니다.
2. 케이블 결함 분류, 형질, 그리고 근본적인 원인
케이블 결함을 효과적으로 진단합니다, 먼저 결함의 유형과 기본 원인을 이해하는 것이 필수적입니다.. 다른 결함 유형은 다른 전기 특성을 나타내며 다른 탐지 전략이 필요합니다..
2.1 일반적인 결함 유형 및 전기 특성
케이블 결함은 일반적으로 결함 지점의 저항 특성 및 연결 상태에 따라 분류됩니다.:
단락 결함:
특성: 비정상적인 연결은 단계간에 발생합니다, 또는 단계와지면 사이 (또는 중립). 결함 점 저항은 일반적으로 매우 낮습니다, 0에 가깝습니다 (저항 단락으로 알려져 있습니다).
전기적 특성: 절연 저항은 0에 가깝습니다, 루프 저항은 비정상적으로 낮습니다.
표명: 트립으로 이어질 수 있습니다, 퓨즈 블로우, 또는 장비 손상.
개방 회로 결함:
특성: 케이블 도체가 중단됩니다, 전류 흐름 방지. 이것은 하나의 완전하거나 부분적인 휴식 일 수 있습니다., 둘, 또는 3 단계.
전기적 특성: 도체 저항은 비정상적으로 높습니다, 또는 심지어 무한합니다; 절연 저항은 정상이거나 손상 될 수 있습니다.
표명: 장비는 전력을받지 못합니다, 또는 통신 신호가 중단됩니다.
지면 결함:
특성: 케이블 도체 (또는 분해 후 절연 층) 지구에 연결됩니다. 이것은 가장 일반적인 유형의 케이블 결함 중 하나입니다.. 결함 지점에서의 접촉 저항에 따라지면, 저항지면 결함 또는 높은 저항 접지 오류로 분류 할 수 있습니다..
전기적 특성: 절연 저항이 크게 떨어집니다, 잠재적으로 수백 MΩ 또는 무한대에서 수십 또는 몇 가지 MΩ에서, 또는 심지어 1kΩ 미만 (저항이 낮습니다) 또는 1kΩ 이상 (높은 저항), 때로는 수백 MΩ에 도달합니다 (높은 저항).
표명: 지면 결함 보호 장치가 작동합니다, 시스템지면 전류는 비정상적으로 증가합니다, 전압 이동을 일으킬 수 있습니다.
높은 저항 결함:
특성: 결함 포인트 저항이 높습니다, 아마도 여러 kΩ에서 몇 개의 MΩ에 이르기까지 가능합니다. 이것은 일반적으로 단열 분해로 인해 발생합니다, 탄화, 또는 부분적 고장, 그러나 아직 완전한 저항 경로를 형성하지는 못했습니다. 고해상도 결함은 종종 많은 저항성 및 고장 결함의 초기 단계입니다..
전기적 특성: 단열 저항이 떨어집니다, 그러나 여전히 특정 가치가 있습니다. 아래에 고전압, 결함 지점은 플래시 오버 또는 배출을 경험할 수 있습니다, 불안정한 저항 값으로 이어집니다.
표명: 국부 난방을 유발할 수 있습니다, 유전체 손실 증가, 부분 배출, 등. 일찍, 명백한 외부 표지판은 없을 수 있습니다, 그러나 견딜 수있는 테스트 중에 쉽게 드러납니다.
플래시 오버 오류:
특성: 고전압 하에서, 방전은 표면 또는 절연체 내에서 발생합니다, 일시적 또는 간헐적 전도 형성. 전압이 제거 된 후 절연 성능이 일시적으로 회복 될 수 있습니다..
전기적 특성: 전압이 증가하거나 전압이 낮아 지거나 제거되면 고장 포인트 저항이 급격히 떨어집니다..
표명: 시스템은 순간지면 결함 또는 단락을 경험할 수 있습니다., 보호 조치를 유발합니다, 그러나 재 클레어는 성공할 수 있습니다. 진단은 어려운 일입니다.
간헐적 결함:
특성: 결함 증상이 나타나고 간헐적으로 사라집니다, 온도와 같은 요인과 관련이있을 수 있습니다, 습기, 전압 레벨, 또는 기계적 진동. 예를 들어, 온도 상승에 따라 작은 균열이 팽창 할 수 있습니다, 연락을 유발합니다, 온도가 떨어지면 분리됩니다.
전기적 특성: 결함 지점의 저항 및 연결 상태는 불안정하고 외부 조건에 따라 변경됩니다..
표명: 시스템 보호 장치는 간헐적으로 작동합니다, 결함 캡처를 어렵게 만들고 진단에 큰 도전을 제기합니다..
2.2 케이블 결함으로 이어지는 내부 및 외부 요인 분석
케이블 결함은 무작위가 아닙니다; 그들의 원인은 복잡하고 다양합니다, 일반적으로 여러 요인의 장기 또는 일시적 조치로 인한:
기계적 손상:
외부 원인: 굴삭기에 의한 우발적 인 손상, 파이프 잭킹 장비, 등., 건설 중; 도로 건설 또는 타사 활동으로 인한 손상; 기초 정착 또는 토양 운동의 인장 또는 압축 스트레스; 동물 (예를 들어, 쥐, 흰개미) 칼집에 gna 아는.
내부 원인: 설치 중에 과도한 굽힘 또는 당기는 장력; 케이블 액세서리에 대한 설치 품질이 좋지 않거나 외부 힘 영향 (예를 들어, 관절, 종료).
화학적 부식:
토양의 부식성 물질, 산과 같은, 알칼리, 그리고 소금,케이블 시스와 갑옷 레이어를 침식합니다; 산업용 폐기물 액체, 오일 얼룩, 등., 케이블 구조를 관통하십시오; 전해 부식 (특히 길 잃은 현재 영역에서).
열 노화:
배치하는 동안 장기 과부하 작동 또는 높은 주변 온도, 경화, 포괄, 또는 케이블 단열재 및 외피 재료의 탄화, 단열 성능 상실로 이어집니다. 열 소산 불량 (예를 들어, 조밀하게 포장 된 케이블, 환기가 충분하지 않습니다) 열 노화를 악화시킵니다.
수분 입력 및 습도:
케이블 시스 손상, 관절의 밀봉 불쌍한, 또는 습기 유입은 종결에 물이 케이블 내부로 들어갈 수 있도록합니다.. 전기장의 작용하에, 수분은 수색을 형성합니다, 단열재의 미세한 악화 채널, 유전력을 크게 줄이고 결국 고장으로 이어집니다. (전기 나무).
전기 스트레스:
과전압: 번개 타격으로 인한 과전압 충동, 전환 작업, 공명, 등., 케이블 단열재의 내용 기능을 초과 할 수 있습니다, 단열 고장으로 이어집니다.
전기장 농도: 설계 또는 설치 결함 케이블 액세서리 (관절, 종료) 고르지 않은 전기장 분배로 이어집니다, 지역에서 지나치게 높은 전기장 강도를 창출합니다, 절연 분해 가속화, 그리고 부분 배출.
부분 배출 (PD): 작은 공허가있을 때, 불순물, 수분, 또는 다른 결함이 존재합니다, 표면에, 또는 단열재의 인터페이스에서, 부분 방전은 작동 전압에서 발생할 수 있습니다, 에너지 방출, 점차 절연 재료를 침식합니다, 방전 채널 형성, 그리고 궁극적으로 단열 고장으로 이어집니다.
설계 및 제조 결함:
불순물, 공허, 또는 케이블 바디 제조 중 단열재의 외국 물질; 불균일 한 절연 두께 또는 미세 균열로 이어지는 부적절한 압출 공정; 금속 방패 또는 반도 층의 거친 표면 또는 돌출부.
케이블 액세서리를위한 재료의 품질 문제 (관절, 종료) 또는 불합리한 구조 설계.
설치 및 건축 결함:
부적절한 케이블 배치 (너무 작은 굽힘 반경, 과도한 당기는 장력, 열 또는 부식 소스에 근접합니다); 비표준 케이블 종료 제조 공정 (부정확 한 스트리핑 치수, 부적절한 반도성 층 처리, 불쌍한 밀봉, 잘못된 응력 콘 설치); 자격이없는 백필 재료의 사용.
이러한 결함 유형과 원인을 이해하는 것은 효과적인 결함 진단 및 예방 전략의 공식화의 기본입니다..
3. 케이블 결함 진단 핵심 기술 및 장비
케이블 결함 진단은 단계별 프로세스입니다, 일반적으로 결함 평가를 포함합니다, 사전 위치, 정확한 결함 위치, 지상의 결함 위치를 정확히 찾아냅니다. 각 단계마다 다양한 도구와 기술이 필요합니다.
3.1 기본 테스트 및 예비 평가
잠재적 케이블 결함을 확인한 후, 초기 단계는 기본 전기 매개 변수 측정을 수행하여 결함 특성을 예비 평가하는 것입니다..
Megothmmeter (절연 저항 테스터):
목적: 케이블 도체와 도체와 방패 사이의 절연 저항을 측정합니다. (또는 접지). 이것은 케이블 단열 조건을 평가하기위한 가장 일반적이고 기본적인 방법입니다..
작업: DC 테스트 전압을 적용하십시오 (일반적으로 500V, 1000다섯, 2500다섯, 5000다섯, 케이블 전압 등급에 따라 선택되었습니다), 지정된 시간 후 절연 저항 값을 기록하십시오. (예를 들어, 1 분 또는 10 분).
평가: 절연 저항은 정상 값 또는 사양 요구 사항보다 현저히 낮습니다. (예를 들어, 권장 표준: 저전압 케이블 ≥ 100 MΩ/km, 10KV 케이블 ≥ 1000 MΩ/km) 잠재적 절연 저하 또는 접지 결함을 나타냅니다. 저항 값이 0에 가까운 경우, 저항지면 결함 또는 단락을 나타냅니다..
멀티 미터:
목적: 조치 도체 DC 저항, 연속성을 점검합니다 (개방 회로), 및 상호상 또는 상-지상 저항을 측정합니다 (저전압 또는 결함 점 저항이 낮은 상황에 적합).
작업: 저항 범위를 사용하여 도체 끝의 저항을 측정하여 개방 회로인지 확인하십시오.; 위상 간 또는 위상 대지 저항을 측정하여 단락인지 또는 저항지면 결함인지 확인하십시오..
평가: 무한 도체 저항은 개방 회로를 나타냅니다; 0에 가까운 위상 또는 위상 대지 저항은 단락 또는 저항지면 결함을 나타냅니다..
케이블 경로 추적기:
목적: 지하 직접 매장과 같은 보이지 않는 레이싱 시나리오에서 케이블의 정확한 경로를 결정하는 데 사용됩니다.. 결함이 정확한 단계에서 특히 중요합니다.
원칙: 특정 주파수의 신호가 케이블에 적용됩니다., 수신기는 유도 된 전자기장을 감지하여 케이블 경로를 추적합니다..
모델: 일반적인 모델에는 RD8000이 포함됩니다, 제어, 등.
3.2 정확한 결함 위치 기술
기본 테스트는 결함 유형 만 결정할 수 있습니다, 정확한 위치가 아닙니다. 정확한 결함 위치 기술은 테스트 끝과 결함 지점 사이의 거리를 측정하는 것을 목표로합니다..
3.2.1 시간 도메인 반사 측정 (tdr)
원칙: 빠르게 상승하는 전압 펄스가 케이블에 주입되어 그 따라 전파됩니다.. 펄스가 임피던스 불일치에 직면 할 때 (결함 지점과 같은, 관절, 종료, 또는 오픈 엔드), 펄스의 일부 또는 전부가 다시 반사됩니다. 전송 된 펄스와 반사 된 펄스 사이의 시간 간격을 측정함으로써, 그리고 케이블에서 신호의 전파 속도를 알고 (전파의 속도, 부사장), 결함 거리를 계산할 수 있습니다: 거리 = (시차 / 2) * 부사장.
해당 시나리오: 오픈 회로 및 저항성 단락 회로를 찾는 데 탁월합니다. 반사 신호는 명확하고 해석하기 쉽습니다.
제한: 높은 저항 결함의 경우 (특히 매우 높은 저항), 펄스 에너지는 결함 지점에서 감쇠 또는 흡수 될 수 있습니다., 약하거나 왜곡 된 반사 신호가 발생합니다, 위치 정확도를 줄이거 나 위치를 불가능하게 만듭니다.
정확성: 일반적으로 높습니다, ± 0.5% 이상에 도달 할 수 있습니다 (장비 성능에 따라, 알려진 VP의 정확도, 그리고 운영자 경험). 알려진 길이의 건강한 케이블 섹션을 테스트하여 VP를 교정해야합니다..
3.2.2 고전압 브리지 방법 (머레이 루프, 다리 방법)
원칙: 고전적인 Wheatstone Bridge의 원리를 활용합니다. 건강한 케이블 세그먼트 또는 결함이있는 케이블의 건강한 단계는 브리지 회로를 구성하는 데 사용됩니다.. 다리가 균형을 잡을 때, 결함 지점 거리는 케이블 도체의 저항 비에 따라 계산됩니다.. 일반적으로 사용되는 Murray Loop Bridge는 단상지면 결함 또는 위상 간 단락에 적합합니다..
이점: 특히 높은 저항 접지 결함에 적합합니다 (최대 여러 MΩ까지), TDR의 약점입니다. 원리는 DC 저항 측정을 기반으로합니다, 반사 신호 감쇠에 영향을받지 않습니다.
작동 지점: 건강한 지휘자가 반환 경로로 필요로합니다.; 정밀한 측정이 필요합니다 케이블 길이 그리고 도체 저항; 고전압 발생기를 사용해야합니다 (DC와 같은 테스트 장비를 견딜 수 있습니다) 에게 “상태” 또는 “불타다” 높은 저항 오류 근처의 단열재는 결함 지점 저항을 낮추는 데있어, 교량 측정 또는 후속 음향 자극 위치 촉진. 연소 전압은 종종 높습니다, 8kv와 같은, 15kV, 또는 더 높습니다, 운영은 매우 조심해야하며 안전 규정을 준수해야합니다..
3.2.3 임펄스 전류 방법 (얼음) 및 2 차 임펄스 방법 (예/나)
원칙: 이러한 방법은 고해상도 결함을 찾기위한 TDR의 개선입니다.. 그들은 결함이있는 케이블에 고전압 펄스를 적용합니다, 고해상도 오류 지점에서 고장 또는 플래시 오버를 유발합니다, 전류 펄스 생성. 그런 다음 센서는 케이블을 따라 전파되는 현재 펄스 파형을 캡처합니다., 그리고 TDR과 유사한 분석은 반사 된 파동을 분석하여 결함을 찾는 데 사용됩니다..
얼음: 결함 지점에서 생성 된 반사 된 전류 펄스를 직접 분석합니다..
예/나 (아크 반사 방법이라고도합니다): 고장 포인트 파괴 중에 형성된 아크를 사용하여 저 임플 량을 만듭니다. “단락” 결함 지점에서 TDR 펄스의 경우, 명확한 반사 파형을 생성합니다. 이것은 고해상도 결함에서 약한 TDR 반사 문제를 극복하며 현재이를 다루는 매우 효과적인 방법입니다..
해당 시나리오: 고해상도지면 결함 및 플래시 오버 결함의 정확한 사전 위치.
장비: 일반적으로 전문 케이블 오류 로케이터에 통합됩니다, 서지 고전압 발생기와의 조정이 필요합니다 (케이블 결함 테스트 밴의 고전압 장비).
3.2.4 결함 점 정확도
사전 위치 기술은 결함 거리를 제공합니다, 그러나 실제 결함 지점은 작은 영역 내에있을 수 있습니다.. 결함 지점 PINPOINTING은 사전 위치 결과를 기반으로 외부 메소드를 사용하여 지상의 결함 위치를 정확하게 결정합니다..
어쿠스틱 대기성 방법:
원칙: 고전압 서지 (서지 고전압 생성기 사용) 결함이있는 케이블에 적용됩니다. 결함 지점이 고장 나고 배출되면, 그것은 소리를 생성합니다 (압력파) 및 전자기 신호. 연산자는 어쿠스틱 자극 동기화 수신기를 사용하여 헤드폰을 통해 사운드를 듣고 유도 코일을 통해 전자기 신호를받습니다.. 소리와 전자기파 사이의 전파 속도의 상당한 차이로 인해, 장비는 사운드 및 전자기 신호가 동일한 위치에서 발생하는지 여부와 사운드가 전자기 신호가 지연되는지 확인할 수 있습니다. (전자기파 속도는 빛의 속도에 가깝습니다., 음파 속도는 훨씬 느립니다), 따라서 결함 지점의 방향과 위치를 나타냅니다.. 사운드 신호는 결함 지점 바로 위에 가장 강합니다..
해당 시나리오: 다양한 유형의 고장 방전 결함 (지면, 단락, 플래시 오버), 특히 지하 직접 매장 케이블에 효과적입니다.
작동 지점: 주변 배경 노이즈는 듣기에 영향을 줄 수 있습니다; 케이블의 건강한 부품을 손상시키지 않고 결함 지점에서 지속적인 방전을 유발하기 위해 서지 에너지를 조정해야합니다.; 연산자는 다른 소음과 결함 배출 소리를 구별하기 위해 경험이 필요합니다..
계단 전압 방법:
원칙: DC 또는 저주파 AC 전압이지면 전동 케이블에 적용됩니다., 결함 지점에서 전류가 지구로 누출되도록합니다.. 이것은 결함 지점 주위에 전압 그라디언트 필드를 만듭니다.. 두 개의 프로브가지면에 삽입되어 고감도 전압계에 연결됩니다., 케이블 경로를 따라 움직였습니다. 결함 지점 바로 위, 전압 차이는 극성을 역전시킵니다.
해당 시나리오: 저항 또는 중간 저항지면 결함, 명확한 방전 사운드를 생성하지 않는 결함 포인트에 특히 유용합니다..
작동 지점: 토양 수분과 균일 성에 의해 크게 영향을받습니다; 충분한 테스트 전압 및 전류가 필요합니다; 프로브 삽입 깊이 및 간격은 정확도에 영향을줍니다.
최소 전류 / 최대 자기장 방법:
원칙: 오디오 주파수 또는 특정 주파수 전류 신호가 결함이있는 케이블에 적용됩니다.. 결함이 단락 또는 저항지면 결함 인 경우, 현재는 결함 지점에서 루프를 형성합니다; 개방형 회로라면, 전류는 중단 점에서 중지됩니다. 전류 클램프 또는 자기장 센서는 케이블 경로를 따라 전류 또는 자기장 강도를 감지하는 데 사용됩니다.. 단락 또는 저항지면 결함 지점 후, 전류는 크게 감소하거나 사라집니다 (최소 전류), 또는 자기장이 변합니다. 개방 회로 지점 전에, 전류는 정상입니다, 그리고 요점 후, 전류는 0입니다.
해당 시나리오: 저항성 단락, 지상 결함, 또는 개방 회로 결함. 또한 경로 추적기와 함께 경로를 확인하기 위해 종종 사용됩니다..
3.3 단열 상태 평가 및 조기 경고 기술
이러한 기술은 주로 케이블 단열재의 전반적인 건강을 평가하고 잠재적 결함을 감지하는 데 사용됩니다.. 그들은 예방 유지 보수 범주 또는 높은 저항/초기 단계 결함의 진단에 속합니다..
부분 배출 (PD) 발각:
원칙: 단열재의 결함 (공극과 같은, 불순물) 전기장의 영향으로 부분 배출을 일으킨다, 전기 펄스 생성, 전자기파, 음파, 빛, 및 화학 부산물. PD 검출기는 이러한 신호를 캡처하여 절연 저하 정도 및 결함 유형을 평가합니다..
기술 매개 변수: 감도는 일반적으로 피코 쿨롱에서 측정됩니다 (PC), 매우 약한 방전 신호를 감지 할 수 있습니다 (예를 들어, 1 PC).
행동 양식:
전기 방법: 방전으로 생성 된 전류 펄스를 감지합니다 (예를 들어, 고주파 전류 변압기 HFCT 센서를 통해 지상 리드, 또는 용량으로 결합 된 신호를 측정함으로써). 온라인 또는 오프라인 테스트에 적용됩니다.
음향 방법: 배출로 생성 된 초음파 파를 감지합니다 (예를 들어, 접촉 또는 에어 커플 링 센서를 통해). 케이블 액세서리 테스트에 적합합니다.
초고 주파수 (UHF) 방법: UHF 전자기파를 감지합니다 (300 MHZ – 3 GHZ) 배출로 생성됩니다. 강한 간섭 면역을 제공합니다, GIS에 일반적으로 사용됩니다, 변압기, 등., 케이블 종단에도 사용할 수 있습니다.
과도 지구 전압 (TEV) 방법: 스위치 기어의 금속 인클로저에 결합 된지면에 과도 전압을 감지합니다., 등., 내부 PD에서.
목적: 케이블과 액세서리의 초기 단열 결함을 감지합니다 (예를 들어, 관절의 공극, 종결에 대한 수분 입력, 케이블 본체의 수색/전기 나무). 예측 유지 보수를위한 핵심 기술입니다.
유전 손실 (그래서 델타, tgside) 시험:
원칙: AC 전압 하에서 케이블 단열재의 유전 손실 각도의 접선을 측정합니다.. 유전 손실은 단열재의 전기 에너지를 열로 변환하는 능력을 나타냅니다.. 건강한 단열재는 손실이 낮습니다, 낮은 tanΔ 값, 전압이 증가함에 따라 값은 거의 변하지 않습니다. 수분 유입, 노화, 또는 단열재에 물 나무 및 기타 결함이 있으면 TANδ 값이 증가하고 전압 상승으로 빠르게 증가합니다..
목적: 케이블 단열재에서 수분 유입의 전체 수준 또는 광범위한 노화를 평가합니다.. AC 또는 VLF thevandesting과 함께 종종 수행됩니다..
견딜 수 있습니다:
목적: 절연 고장없이 특정 수준의 과전압을 견딜 수있는 케이블의 능력을 확인합니다.. 고전압에서만 나타나는 결함을 효과적으로 노출시킵니다..
행동 양식:
DC 견딜 수 있습니다: 전통적인 방법, 그러나 DC 전압은 XLPE 및 기타 압출 절연에서 공간 전하를 축적 할 수 있습니다., 잠재적으로 건강한 케이블을 손상시킬 수 있습니다. 점차 VLF로 대체되고 있습니다.
AC 견딜 수 있습니다: 실제 케이블 작동 조건을보다 밀접하게 시뮬레이션합니다, 그러나 테스트 장비는 크고 높은 에너지가 필요합니다.
매우 낮은 주파수 (VLF) AC 견딜 수 있습니다 (0.1 HZ): 오늘날 XLPE 및 기타 압출 절연 케이블 테스트 견딜 때 널리 사용됩니다.. 장비는 휴대용입니다, 낮은 에너지가 필요합니다, 공간 전하 축적을 유발하지 않습니다. 종종 tanδ 및 PD 측정과 결합됩니다.
다음 기사에서, 특정 사례가있는 다른 시나리오에서 케이블 문제 해결을 설명합니다.. ZMS 케이블 FR을 따라 케이블에 대한 자세한 내용을 알아보십시오.
