Cable-H07VR-ROUGE
Na sociedade moderna, Os cabos servem como transportadores principais no poder, Telecomunicações, e campos industriais, com sua confiabilidade afetando diretamente a segurança do sistema e a operação estável. No entanto, As falhas de cabo são inevitáveis devido a fatores ambientais, estresse mecânico, envelhecimento do isolamento, e outras influências. Interrupções ou interrupções de comunicação causadas por essas falhas resultam em perdas econômicas significativas anualmente. Portanto, Dominar as técnicas sistemáticas e eficientes de identificação de falhas e diagnóstico é extremamente importante.
A equipe de especialistas do sistema a cabo compila este guia com base nos padrões da Comissão Eletrotecnica Internacional (CEI) e o Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE), Combinado com extensa experiência de campo. Ele pretende fornecer uma estrutura técnica de processo completo, Da pré-avaliação de falha ao reparo preciso, Ajudando o pessoal técnico a localizar rapidamente tipos e posições de falha, Efetando os tempos de reparo efetivamente, minimizar perdas, e aprimorando a confiabilidade do sistema a cabo de forma abrangente.
Para diagnosticar falhas de cabo de maneira eficaz, É essencial entender primeiro os tipos de falhas e suas causas subjacentes. Diferentes tipos de falhas exibem diferentes características elétricas e requerem estratégias de detecção diferentes.
As falhas de cabo são normalmente classificadas com base nas características de resistência e no estado de conexão no ponto de falha:
Característica: A conexão anormal ocorre entre as fases, ou entre uma fase e terra (ou neutro). A resistência ao ponto de falha é tipicamente muito baixa, perto de zero (conhecido como um curto -circuito de baixa resistência).
Característica elétrica: A resistência ao isolamento é próxima de zero, e a resistência ao loop é anormalmente baixa.
Manifestação: Pode levar a tropeçar, fusível soprando, ou dano do equipamento.
Característica: O condutor de cabo é interrompido, impedindo o fluxo de corrente. Esta pode ser uma quebra completa ou parcial em um, dois, ou três fases.
Característica elétrica: A resistência do condutor é anormalmente alta, ou mesmo infinito; A resistência ao isolamento pode ser normal ou danificada.
Manifestação: O equipamento não recebe energia, ou o sinal de comunicação é interrompido.
Característica: O condutor de cabo (ou a camada de isolamento após o colapso) se conecta à terra. Este é um dos tipos mais comuns de falhas de cabo. Com base na resistência de contato no ponto de falha no solo, Pode ser classificado como uma falha no solo de baixa resistência ou uma falha no solo de alta resistência.
Característica elétrica: A resistência ao isolamento cai significativamente, potencialmente de centenas de Mω ou mesmo infinito até dezenas ou alguns Mω, ou mesmo abaixo de 1kΩ (baixa resistência) ou acima de 1kΩ (alta resistência), às vezes atingindo centenas de Mω (alta resistência).
Manifestação: O dispositivo de proteção de falhas no solo opera, A corrente de aterramento do sistema aumenta anormalmente, e pode causar uma mudança de tensão.
Característica: A resistência ao ponto de falha é alta, possivelmente variando de vários kΩ a vários Mω. Isso geralmente resulta da degradação do isolamento, carbonização, ou quebra parcial, mas ainda não formou um caminho completo de baixa resistência. Falhas de alta resistência geralmente são um estágio inicial de muitas falhas de baixa resistência e colapso.
Característica elétrica: Gotas de resistência ao isolamento, mas ainda tem um certo valor. Sob alta tensão, O ponto de falha pode experimentar o flowover ou descarga, levando a valores de resistência instáveis.
Manifestação: Pode causar aquecimento local, aumento da perda dielétrica, descarga parcial, etc. Cedo, pode não haver sinais externos óbvios, Mas é facilmente revelado durante os testes de resistência.
Característica: Sob alta tensão, a descarga ocorre na superfície ou dentro do isolador, formando uma condução transitória ou intermitente. O desempenho do isolamento pode se recuperar temporariamente após a remoção da tensão.
Característica elétrica: A resistência ao ponto de falha cai acentuadamente com o aumento da tensão e aumenta quando a tensão é reduzida ou removida.
Manifestação: O sistema pode experimentar uma falha no solo instantânea ou curto -circuito, causando ações de proteção, Mas recarregar pode ser bem -sucedido. O diagnóstico é um desafio.
Característica: Os sintomas de falha aparecem e desaparecem intermitentemente, possivelmente relacionado a fatores como temperatura, umidade, nível de tensão, ou vibração mecânica. Por exemplo, Uma pequena rachadura pode se expandir com aumento da temperatura, causando contato, e se separar quando a temperatura cair.
Característica elétrica: O estado de resistência e conexão do ponto de falha é instável e muda com condições externas.
Manifestação: Os dispositivos de proteção do sistema operam intermitentemente, Tornando a captura de falhas difíceis e apresentando um desafio significativo para o diagnóstico.
Falhas de cabo não são aleatórias; Suas causas são complexas e diversas, geralmente resultantes da ação de longo prazo ou transitório de múltiplos fatores:
Causas externas: Danos acidentais por escavadeiras, Equipamento de macacão, etc., durante a construção; danos causados pela construção de estradas ou atividades de terceiros; tensão de tração ou compressão do assentamento de fundação ou movimento do solo; animal (por exemplo, ratos, cupins) roçando na bainha.
Causas internas: Flexão excessiva ou tensão puxando durante a instalação; má qualidade de instalação ou impacto da força externa nos acessórios de cabos (por exemplo, articulações, terminações).
Substâncias corrosivas no solo, como ácidos, Alkalis, e sal,s corroer a bainha do cabo e as camadas de armadura; líquidos de resíduos industriais, manchas de óleo, etc., penetrar na estrutura do cabo; Corrosão eletrolítica (Especialmente em áreas atuais perdidas).
Operação de sobrecarga de longo prazo ou alta temperatura ambiente durante a colocação causa o envelhecimento acelerado, endurecimento, fragilização, ou mesmo carbonização de isolamento de cabos e materiais de bainha, levando à perda de desempenho de isolamento. Má dissipação de calor (por exemplo, cabos densamente embalados, ventilação insuficiente) exacerba o envelhecimento térmico.
Dano na bainha do cabo, más luminárias de articulações, ou a entrada de umidade em terminações permite que a água entre no interior do cabo. Sob a ação do campo elétrico, A umidade forma árvores de água, canais de deterioração microscópica no material de isolamento, que reduzem significativamente a força dielétrica e eventualmente levam ao colapso (Árvores elétricas).
Sobretensão sobretensão: Impulsos de sobretensão causados por ataques de raios, Operações de comutação, ressonância, etc., pode exceder a capacidade de resistência do isolamento a cabo, levando a uma quebra de isolamento.
Concentração do campo elétrico: Defeitos de design ou instalação em acessórios de cabo (articulações, terminações) levar à distribuição irregular de campo elétrico, Criando força excessivamente alta do campo elétrico em áreas locais, Aceleração de degradação do isolamento, e descarga parcial.
Descarga parcial (Pd): Quando pequenos vazios, impurezas, umidade, ou outros defeitos existem dentro, na superfície, ou em interfaces do material de isolamento, a descarga parcial pode ocorrer sob tensão operacional, liberando energia, ERRODAMENTO gradualmente o material de isolamento, formando canais de descarga, e, finalmente, levando a uma quebra de isolamento.
Impurezas, vazios, ou matéria estranha no material de isolamento durante a fabricação do corpo do cabo; Processo de extrusão inadequada, levando à espessura desigual de isolamento ou microcracks; superfície áspera ou saliências em escudos de metal ou camadas semi-condutas.
Problemas de qualidade com materiais para acessórios a cabo (articulações, terminações) ou design estrutural irracional.
Cabo inadequado (raio de flexão muito pequeno, tensão excessiva puxando, proximidade de calor ou fontes corrosivas); Processos de fabricação de terminação de cabo não padronizados (Dimensões de remoção imprecisas, Tratamento inadequado da camada semi-condutiva, más vedadas, Instalação incorreta do cone de estresse); Uso de material de aterro não qualificado.
Compreender esses tipos e causas de falhas é fundamental para o diagnóstico eficaz de falhas e a formulação de estratégias preventivas.
O diagnóstico de falhas de cabo é um processo passo a passo, normalmente incluindo avaliação de falhas, pré-localização, Localização precisa da falha, e identificar a localização da falha no chão. Diferentes ferramentas e técnicas são necessárias para cada estágio.
Depois de confirmar uma falha potencial de cabo, A etapa inicial é realizar medições básicas de parâmetros elétricos para fazer uma avaliação preliminar da natureza da falha.
Propósito: Mede a resistência ao isolamento entre condutores de cabos e entre condutores e o escudo (ou terra). Este é o método mais comum e básico para avaliar a condição de isolamento a cabo.
Operação: Aplique uma tensão de teste CC (Normalmente 500V, 1000V, 2500V, 5000V, selecionado de acordo com a classificação de tensão do cabo), e registre o valor de resistência ao isolamento após um tempo especificado (por exemplo, 1 minuto ou 10 minutos).
Avaliação: Resistência ao isolamento significativamente menor que os valores normais ou requisitos de especificação (por exemplo, Padrões recomendados: cabos de baixa tensão ≥ 100 Mω/km, 10Cabos KV ≥ 1000 Mω/km) indica potencial degradação de isolamento ou falha no solo. Se o valor de resistência estiver próximo de zero, Indica uma falha no solo ou curto -circuito de baixa resistência.
Propósito: Mede a resistência do condutor DC, verifica a continuidade (circuito aberto), e mede a resistência inter-fase ou de fase a solo (Adequado para baixa tensão ou situações com baixa resistência ao ponto de falha).
Operação: Use a faixa de resistência para medir a resistência nas extremidades do condutor para determinar se é um circuito aberto; Meça a resistência interfásica ou de fase a solo para determinar se é um curto-circuito ou baixa falha no solo de resistência.
Avaliação: A resistência infinita do condutor indica um circuito aberto; Resistência inter-fase ou de fase a solo próximo a zero indica um curto-circuito ou baixa falha no solo de resistência.
Propósito: Usado para determinar a rota precisa dos cabos em cenários de posições invisíveis como o enterro direto subterrâneo. Particularmente importante no estágio de identificação de falhas.
Princípio: Um sinal de uma frequência específico é aplicado ao cabo, e um receptor detecta o campo eletromagnético induzido para rastrear o caminho do cabo.
Modelos: Modelos comuns incluem RD8000, controlado, etc.
Testes básicos podem determinar apenas o tipo de falha, não é o local exato. Técnicas precisas de localização de falhas visam medir a distância entre a extremidade do teste e o ponto de falha.
Princípio: Um pulso de tensão em rápido aumento é injetado no cabo e se propaga ao longo dele. Quando o pulso encontra uma incompatibilidade de impedância (como um ponto de falha, articulação, rescisão, ou ponta aberta), parte ou todo o pulso é refletido de volta. Medindo o intervalo de tempo entre os pulsos transmitidos e refletidos, e conhecer a velocidade de propagação do sinal no cabo (velocidade da propagação, Vp), A distância da falha pode ser calculada: Distância = (Diferença de horário / 2) * Vp.
Cenários aplicáveis: Excelente para localizar circuitos abertos e curtos circuitos de baixa resistência. Os sinais refletidos são claros e fáceis de interpretar.
Limitações: Para falhas de alta resistência (especialmente resistência muito alta), A energia do pulso pode ser atenuada ou absorvida no ponto de falha, resultando em sinais refletidos fracos ou distorcidos, reduzindo a precisão da localização ou mesmo tornando a localização impossível.
Precisão: Geralmente alto, pode atingir ± 0,5% ou até mais (Dependendo do desempenho do equipamento, precisão do vice -presidente conhecido, e experiência do operador). VP precisa ser calibrado testando um comprimento conhecido de uma seção de cabo saudável.
Princípio: Utiliza o princípio da ponte clássica de Wheatstone. Um segmento de cabo saudável ou uma fase saudável do cabo com defeito é usado para construir um circuito de ponte. Quando a ponte é equilibrada, A distância do ponto de falha é calculada com base na taxa de resistência dos condutores de cabo. A ponte Murray Loop comumente usada é adequada para falhas de terra monofásica ou curtos-curtos de fase a fase.
Vantagem: Especialmente adequado para falhas de alta resistência ao solo (Até vários Mω), que é uma fraqueza para TDR. O princípio é baseado na medição de resistência ao DC, Não afetado pela atenuação do sinal refletido.
Pontos de operação: Requer pelo menos um condutor saudável como caminho de retorno; requer medição precisa do total comprimento do cabo e resistência ao condutor; requer o uso de um gerador de alta tensão (como DC suporta o equipamento de teste) to “condition” or “burn” the insulation near the high resistance fault point to lower the fault point resistance, Facilitar a medição da ponte ou subsequente localização acústica-magnética. A tensão de queima geralmente é alta, como 8kv, 15kV, ou ainda mais alto, e a operação deve ser extremamente cautelosa e aderir aos regulamentos de segurança.
Princípio: Esses métodos são melhorias no TDR para localizar falhas de alta resistência. Eles aplicam um pulso de alta tensão no cabo com defeito, causando colapso ou flashover no ponto de falha de alta resistência, gerando um pulso atual. Os sensores capturam a forma de onda de pulso atual que se propaga ao longo do cabo, e análise semelhante ao TDR é usada para localizar a falha analisando a onda refletida.
GELO: Analisa diretamente o pulso de corrente refletido gerado no ponto de falha.
SIM/MIM (também conhecido como método de reflexão de arco): Utilizes the arc formed during fault point breakdown to create a low-impedance “short circuit” for the TDR pulse at the fault point, gerando uma forma de onda refletida clara. Isso supera a questão das reflexões fracas de TDR em falhas de alta resistência e atualmente é um método muito eficaz para lidar com eles.
Cenários aplicáveis: Pré-localização precisa de falhas terrestres de alta resistência e falhas de flashover.
Equipamento: Geralmente integrado em localizadores profissionais de falhas de cabo, exigindo coordenação com um gerador de alta tensão de alta tensão (Equipamento de alta tensão em uma van de teste de falha de cabo).
Técnicas de pré-localização fornecem a distância de falha, Mas o ponto de falha real pode estar dentro de uma pequena área. A identificação do ponto de falha usa métodos externos com base no resultado pré-localização para determinar com precisão a localização da falha no solo.
Princípio: Uma onda de alta tensão (Usando um gerador de alta tensão de alta tensão) é aplicado ao cabo com defeito. Quando o ponto de falha quebra e descarrega, produz som (onda de pressão) e sinais eletromagnéticos. Um operador usa um receptor sincronizado acústico-magnético para ouvir o som através dos fones de ouvido e receber o sinal eletromagnético por meio de uma bobina de indução. Devido à diferença significativa nas velocidades de propagação entre as ondas sonoras e eletromagnéticas, O equipamento pode determinar se o sinal de som e eletromagnético se originam do mesmo local e se o som fica o sinal eletromagnético (A velocidade da onda eletromagnética está próxima da velocidade da luz, A velocidade da onda sonora é muito mais lenta), indicando assim a direção e a localização do ponto de falha. O sinal de som é mais forte diretamente acima do ponto de falha.
Cenários aplicáveis: Vários tipos de falhas de descarga de quebra (chão, curto-circuito, Flashover), particularmente eficaz para cabos subterrâneos de enterrado.
Pontos de operação: Ruído de fundo ambiente pode afetar a escuta; A energia de onda precisa ser ajustada para causar descarga contínua no ponto de falha sem danificar partes saudáveis do cabo; O operador exige experiência para distinguir sons de descarga de falhas de outros ruídos.
Princípio: Uma tensão CC CC ou de baixa frequência é aplicada a um cabo com falha no solo, fazendo com que a corrente vaze para a terra no ponto de falha. Isso cria um campo de gradiente de tensão ao redor do ponto de falha. Duas sondas são inseridas no chão e conectadas a um voltímetro de alta sensibilidade, e se moveu ao longo do caminho do cabo. Diretamente acima do ponto de falha, A diferença de tensão reverterá a polaridade.
Cenários aplicáveis: Falhas de solo de baixa ou média resistência, particularmente útil para pontos de falha que não produzem um som claro de descarga.
Pontos de operação: Significativamente afetado pela umidade do solo e uniformidade; requer tensão de teste suficiente e corrente; A profundidade de inserção da sonda e o espaçamento afetam a precisão.
Princípio: Uma frequência de áudio ou sinal de corrente de frequência específico é aplicado ao cabo com defeito. Se a falha for um curto -circuito ou baixa falha no solo de resistência, a corrente forma um loop no ponto de falha; Se for um circuito aberto, as paradas atuais no ponto de interrupção. Um grampo atual ou sensor de campo magnético é usado para detectar a força do campo de corrente ou magnética ao longo do caminho do cabo. Após um curto circuito ou ponto de falha de solo de baixa resistência, a corrente diminuirá ou desaparecerá significativamente (corrente mínima), ou o campo magnético mudará. Antes de um ponto de circuito aberto, A corrente é normal, E depois do ponto, a corrente é zero.
Cenários aplicáveis: Baixo resistência curta circuitos, falhas no solo, ou falhas de circuito aberto. Também frequentemente usado em conjunto com um rastreador de rota para confirmar o caminho.
Essas técnicas são usadas principalmente para avaliar a saúde geral do isolamento a cabo e detectar possíveis defeitos. Eles se enquadram na categoria de manutenção preventiva ou no diagnóstico de alta resistência/falhas em estágio inicial.
Princípio: Defeitos no material de isolamento (como vazios, impurezas) causar descarga parcial sob a influência do campo elétrico, gerando pulsos elétricos, ondas eletromagnéticas, ondas acústicas, luz, e subprodutos químicos. Detectores de PD capturam esses sinais para avaliar a extensão da degradação do isolamento e o tipo de defeito.
Parâmetros técnicos: A sensibilidade é normalmente medida em picocoulombs (PC), capaz de detectar sinais de descarga muito fracos (por exemplo, 1 PC).
Método elétrico: Detecta pulsos de corrente gerados por descarga (por exemplo, Através de sensores de HFCT de alta frequência de alta frequência em fios de terra, ou medindo sinais acoplados capacitivamente). Aplicável para testes online ou offline.
Método acústico: Detecta ondas ultrassônicas geradas por descarga (por exemplo, através de contato ou sensores acoplados ao ar). Adequado para testar acessórios de cabo.
Frequência ultra alta (Uhf) Método: Detecta ondas eletromagnéticas UHF (300 MHz – 3 Ghz) gerado por descarga. Oferece forte imunidade de interferência, comumente usado para GIS, transformadores, etc., e também pode ser usado para terminações de cabo.
Tensão transitória da terra (Tev) Método: Detecta tensões transitórias para o solo acoplado nos gabinetes de metal da área de transferência, etc., de Pd interno.
Propósito: Detecta defeitos de isolamento precoces em cabos e seus acessórios (por exemplo, vazios nas articulações, Ingressão de umidade em terminações, árvores de água/árvores elétricas no corpo do cabo). É uma tecnologia essencial para manutenção preditiva.
Princípio: Mede a tangente do ângulo de perda dielétrica do material de isolamento do cabo sob tensão CA. A perda dielétrica representa a capacidade do material de isolamento de converter energia elétrica em calor. Materiais de isolamento saudáveis têm baixas perdas, um valor baixo tanΔ, e o valor muda pouco com o aumento da tensão. Ingressão de umidade, envelhecimento, ou a presença de árvores de água e outros defeitos no isolamento fará com que o valor tanδ aumente e aumente rapidamente com o aumento da tensão.
Propósito: Avalia o nível geral de entrada de umidade ou envelhecimento generalizado no isolamento do cabo. Frequentemente realizado em conjunto com o teste de AC ou VLF..
Propósito: Verifica a capacidade do cabo de suportar um certo nível de sobretensão sem quebra de isolamento. Ele efetivamente expõe defeitos que apenas se manifestam sob alta tensão.
Métodos:
DC Sorta: Um método tradicional, Mas a tensão CC pode acumular cobrança de espaço no XLPE e outros isolamentos extrudados, Potencialmente danificando cabos saudáveis. Está sendo gradualmente sendo substituído por VLF.
AC suporta: Mais de perto simula as condições de operação de cabos reais, Mas o equipamento de teste é grande e requer alta energia.
Frequência muito baixa (Vlf) AC suporta (0.1 Hz): Amplamente utilizado hoje para resistir a testes de XLPE e outros cabos de isolamento extrudados. O equipamento é portátil, requer baixa energia, e não causa acumulação de cobrança de espaço. Frequentemente combinado com medições de tanδ e PD.
No próximo artigo, Explicaremos a solução de problemas de cabo em diferentes cenários com casos específicos. Siga o cabo ZMS FR para saber mais sobre cabos.
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