Jak skutecznie identyfikować i lokalizować uszkodzenia kabli energetycznych

Uszkodzenia kabli energetycznych mogą przybierać różne formy, ale niektóre są łatwiejsze do zidentyfikowania niż inne. Stosunkowo proste jest lokalizowanie trwałych uszkodzeń w prostych instalacjach, takich jak oświetlenie uliczne, w których znana jest trasa kabla. Z kolei wyszukiwanie uszkodzeń kabli energetycznych jest rzadko proste, a przy tym może okazać się bardzo drogie — zwłaszcza w przypadku kabli podziemnych. W Wielkiej Brytanii wykopanie jednego otworu na ulicy może kosztować dziesiątki tysięcy funtów, a wykonanie wykopu w celu odsłonięcia podziemnych kabli to koszt nawet 4 milionów funtów na milę. 

Jak zatem rozwiązać ten problem? Poprzez usystematyzowane podejście do diagnozowania i lokalizowania uszkodzeń kabli przy użyciu nowoczesnych przyrządów pomiarowych — to znacznie efektywniejsze i tańsze rozwiązanie. Prześledźmy ten proces.

Krok 1: pomiary wstępne

Pierwszy etap wykrywania uszkodzeń jest stosunkowo prosty. Należy przeprowadzić kontrolę ciągłości i pomiar rezystancji z użyciem niskiego napięcia, aby potwierdzić obecność uszkodzenia. Na tym etapie nie należy korzystać z pomiaru izolacji z użyciem wysokiego napięcia, ponieważ może to zmienić charakterystykę uszkodzenia i utrudnić jego późniejsze zlokalizowanie.

Krok 2: użycie reflektometru w dziedzinie czasu (TDR)

Po potwierdzeniu, że doszło do uszkodzenia, należy je zlokalizować za pomocą reflektometru w dziedzinie czasu. Reflektometr TDR wysyła przez kabel krótki impuls niskiego napięcia i mierzy czas potrzebny na powrót impulsu z miejsca uszkodzenia. Pomaga to oszacować odległość od miejsca uszkodzenia do punktu, w którym wykonywany jest pomiar. Reflektometry TDR są szczególnie skuteczne w wykrywaniu przerw i zwarć.

Przed przeprowadzeniem dalszych badań dobrze jest zapisać przebieg odniesienia. Umożliwi to porównanie bieżących i zarejestrowanych danych, co pomoże zidentyfikować wszelkie zmiany charakterystyki uszkodzenia.

Krok 3: użycie dwukanałowego reflektometru w dziedzinie czasu

Niektóre reflektometry TDR, nazywane dwukanałowymi reflektometrami w dziedzinie czasu, mogą badać jednocześnie dwie fazy. Ułatwia to porównanie obwodu uszkodzonego ze sprawnym. Dwukanałowe reflektometry TDR, takie jak Megger CFL535G, mogą nawet wykonywać pomiary w obwodach pod napięciem, eliminując konieczność stosowania dodatkowych filtrów blokujących.

Choć proste reflektometry TDR są niewielkie i tanie, wykrywają wiele różnych uszkodzeń. To doskonała inwestycja w przypadku mniejszych projektów — gdy zakup zaawansowanych przyrządów jest często niemożliwy.

Krok 4: co zrobić, gdy reflektometr w dziedzinie czasu nie znajduje uszkodzenia

Jeśli rezystancja ma wysoką wartość, reflektometr TDR nie jest w stanie wykryć nieprawidłowości. Pomóc może „kondycjonowanie” z użyciem metody ARM w celu zmiany charakterystyki uszkodzenia. W przypadku tej metody należy jednak zachować ostrożność, ponieważ może ona utrudnić dalsze badania.

Krok 5: metody odbicia od łuku i prądu impulsowego

Jeśli podstawowe pomiary z użyciem reflektometru TDR nie przyniosły rezultatu, można zastosować bardziej zaawansowane techniki, takie jak metoda odbicia od łuku (ARM). W przypadku tej metody przez kabel wysyła się impuls wysokiego napięcia, co powoduje chwilowe wyładowanie łukowe w miejscu uszkodzenia. Wyładowanie łukowe ma takie same cechy jak zwarcie, dzięki czemu reflektometr TDR jest w stanie zlokalizować uszkodzenie.

Można też użyć metody prądu impulsowego, która za pomocą impulsu wysokiego napięcia wywołuje wyładowanie powierzchniowe w miejscu uszkodzenia. Pozwala to przeanalizować interwały czasu przemieszczania się po kablu sygnałów przejściowych, które generowane są podczas wyładowania powierzchniowego, i na tej podstawie oszacować odległość od miejsca uszkodzenia.

Krok 6: precyzyjne lokalizowanie uszkodzenia

Gdy zostanie już określona odległość od miejsca uszkodzenia, kolejnym wyzwaniem jest zawężenie badanego obszaru do konkretnego punktu. Proces ten wymaga użycia generatora fal udarowych, powszechnie nazywanego generatorem prądu impulsowego, który wysyła przez kabel impulsy wysokiego napięcia. Impulsy te powodują wyładowanie powierzchniowe w miejscu uszkodzenia, czemu towarzyszy dźwięk lub impuls zwrotny. Powstaje też pole elektromagnetyczne. Dźwięk i pole elektromagnetyczne można wykryć za pomocą specjalistycznych odbiorników.

W przypadku kabli podziemnych często używa się odbiornika fal udarowych. Operator przemieszcza przyrząd wzdłuż trasy kabla do momentu uzyskania najsilniejszego dźwięku i pola elektromagnetycznego, co oznacza zlokalizowanie uszkodzenia.

Krok 7: przypadki szczególne — kable poprowadzone w kanałach i zwarcia

Lokalizowanie uszkodzeń kabli poprowadzonych w kanałach może być trudne, ponieważ dźwięk płynie przez kanał, co utrudnia dokładne określenie miejsca uszkodzenia. W takich przypadkach bardziej opłacalna może być wymiana odcinka kabla — jako alternatywa dla wykopania kabla znajdującego się pod ziemią.

Ponadto nie wszystkie uszkodzenia generują impuls zwrotny. Na przykład w przypadku zwarć nie powstają wyładowania powierzchniowe, a zatem nie pojawia się ani dźwięk, ani pole elektromagnetyczne — niezbędne do wykrycia uszkodzenia. W określeniu odległości od miejsca uszkodzenia pomóc może wtedy użycie reflektometru TDR wraz z traserem, ale precyzyjne zlokalizowanie uszkodzenia staje się trudniejsze.

Dlaczego warto zainwestować w sprzęt do lokalizacji uszkodzeń kabli?

Lokalizowanie uszkodzeń kabli energetycznych jest często sporym wyzwaniem, jednak proces ten można znacznie ułatwić, korzystając z nowoczesnych przyrządów pomiarowych i usystematyzowanego podejścia do diagnostyki. Ryzyko przerw w pracy i strat związanych z uszkodzeniami kabli sprawia, że inwestycja w najnowszy sprzęt do lokalizowania uszkodzeń jest rozsądna i opłacalna.

W naszej ofercie najnowocześniejszych przyrządów do lokalizowania uszkodzeń kabli znajdziesz wszystko, czego potrzeba do szybkiej i bezpiecznej diagnostyki — od mniejszych lokalizatorów po autonomiczne systemy lokalizacji uszkodzeń, które pozwalają zidentyfikować i zlokalizować wiele różnych nieprawidłowości z użyciem pojedynczego, prostego w obsłudze interfejsu.