Μελέτη Περίπτωσης: Εντοπισμός Βλάβης Καλωδίου σε Καλώδιο 380V

Μελέτη περιπτώσεων: Καλώδιο Σφάλμα Τοποθεσία σε καλώδιο 380V

ι. Προετοιμασία Δοκιμής

II. Διαδικασία Δοκιμής

Βήμα 1: Προσδιορισμός της Φύσης της Βλάβης

Για τη δοκιμή της μόνωσης τριών φάσεων του καλωδίου χρησιμοποιήθηκε ένας μετρητής μεγ-ωμ (megohmmeter) 500V. Η μέτρηση της μόνωσης προς τη γη έδειξε: 50Ω για τη Φάση Α, άπειρη για τη Φάση Β και άπειρη για τη Φάση C. Αυτό έδειξε ότι η Φάση Α είχε βραχυκύκλωμα με τη γη σε χαμηλή αντίσταση. Η Φάση Α εμφάνισε συνέχεια στη λειτουργία κουδουνιού του πολύμετρου.

Βήμα 2: Προκαταγραφή της Βλάβης

1.Στο τέλος του πίνακα διανομής, χρησιμοποιώντας τη λειτουργία χαμηλής τάσης παλμών (low-voltage pulse) του οχήματος εντοπισμού βλαβών, μετρήθηκε το μήκος του καλωδίου μεταξύ των φάσεων Β και C, προκειμένου να προσδιοριστεί το συνολικό μήκος των 107 μέτρων, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

2. Επειδή η μη γείωση του θωρακισμού του καλωδίου στο διανομέα δεν ήταν δυνατή, δεν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος του ταξιδεύοντος κύματος μεταξύ της πληγείσας φάσης και του θωρακισμού. Η δοκιμή της πληγείσας φάσης προς τη γη απέτυχε επίσης να παράγει αποτελεσματικό κυματομορφή. Ως εκ τούτου, η μέθοδος γέφυρας χρησιμοποιήθηκε για να μετρηθεί απευθείας η απόσταση βλάβης του καλωδίου. Ρυθμίζοντας διαφορετικές ρυθμίσεις ρεύματος, η μέθοδος της γέφυρας μέτρησε την απόσταση βλάβης στα 6 ή 7 μέτρα στο κοντινό άκρο. Αφού άλλαξε το άκρο δοκιμής, η απόσταση βλάβης μετρήθηκε στα 101 μέτρα. Το άθροισμα των αποστάσεων βλάβης που δοκιμάστηκαν και από τα δύο άκρα είναι συνεπές με το συνολικό μήκος. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Βήμα 3: Αναζήτηση του εντοπιστή του καλωδίου Η διαδρομή είναι γνωστή και το διάγραμμα διαδρομής φαίνεται στο Σχήμα 4 παρακάτω.

Βήμα 4: Ακριβής τοποθέτηση της σφάλματος

1. Αφού η θέση της βλάβης, όπως προσδιορίστηκε με τη μέθοδο της γέφυρας, βρισκόταν 7 μέτρα από το σημείο δοκιμής, εντοπίστηκε μια τοπική βλάβη. Για να αποφευχθεί η πιθανή παρεμβολή του θορύβου της δοκιμαστικής διάταξης κατά την εφαρμογή της τάσης, το όχημα μετακινήθηκε στο τερματικό κιβώτιο διανομής για εφαρμογή πίεσης και επαναπροσδιορισμό της θέσης.

2. Στο τερματικό κιβώτιο διανομής, ο πελάτης είχε αφαιρέσει εν μέρει την αρματωρική μόνωση του καλωδίου και γείωσε την αρματωρική μόνωση. Εφαρμόστηκε μια παλμική εκκένωση 5kV μεταξύ της ελαττωματικής φάσης και της γείωσης. Ακούστηκε ένας ήχος εκκένωσης και εμφανίστηκαν σπινθήρες στην τάφρο του καλωδίου στην πλησιέστερη άκρη, όπως φαίνεται στο παρακάτω Σχήμα 5. Μετά την απενεργοποίηση της υψηλής τάσης, το καλώδιο ανυψώθηκε, αλλά δεν παρατηρήθηκε σαφής ζημιά. Υποπτεύθηκε εκκένωση από την αρματωρική μόνωση. Μετά την ανάρτηση του καλωδίου, εφαρμόστηκε ξανά πίεση σε αυτό το σημείο, αλλά δεν παρατηρήθηκε καμία εκκένωση.

3. Συνεχίστε να εφαρμόζετε πίεση στην ελαττωματική φάση για να εντοπίσετε το σημείο. Δεν ακούγεται θόρυβος εκκένωσης στο σημείο βλάβης στην κοντινή άκρη της καλωδιοχώρησης. Το καλώδιο κατέρχεται από τον πίνακα εξόδου του ηλεκτρικού διανομέα και εκτείνεται κατά μήκος της καλωδιοχώρησης ως τον τοίχο του διανομέα, και στη συνέχεια τοποθετείται απευθείας χωμένο εκτός του διανομέα. Το μήκος αυτού του τμήματος του καλωδίου είναι περίπου 6 ή 7 μέτρα. Δεν ακούγεται θόρυβος εκκένωσης στο σημείο βλάβης στη θέση της άμεσης εναπόθεσης εκτός του τοίχου, μόνο ένας ελαφρύς θόρυβος εκκένωσης από την αρματωσια.

4.Συνεχίζοντας την εντοπισμό του σημείου βλάβης, ακούσαμε έναν ήχο εκκένωσης σε μια θέση που βρισκότανε περίπου 75 μέτρα από το τέλος της δοκιμής, ο οποίος συνοδευόταν από δονήσεις του εδάφους. Στη συγκεκριμένη θέση υπήρχαν ενδείξεις προηγούμενων επισκευών, και κατόπιν ερώτησης, διαπιστώσαμε ότι είχε τοποθετηθεί προηγουμένως ένας σωλήνας νερού, όπως φαίνεται στο Σχήμα 7 παρακάτω. Ωστόσο, η θέση αυτή διέφερε σημαντικά από την απόσταση που μετρήθηκε με τη χρήση της γέφυρας. Υποπτευτήκαμε ότι, αφού η ελαττωματική φάση συνδέθηκε σταθερά με την αρματούρα, το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας από την εκκένωση-κρουστικού τύπου διατάθηκε μέσω της καρδιάς του καλωδίου προς την αρματούρα, προκαλώντας εκκένωση προς το έδαφος στο σημείο της κατεστραμμένης εξωτερικής θήκης. Το πραγματικό σημείο βλάβης βρισκόταν περίπου 6 ή 7 μέτρα πιο κοντά.

5. Εφόσον δεν ήταν δυνατόν να ακουστεί κανένας ήχος εκκένωσης κοντά στο τέλος, σχεδιάσαμε να εντοπίσουμε τη βλάβη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της τάσης βήματος του συστήματος εντοπισμού βλαβών στην εξωτερική θήκη HC-10. Το σήμα που μετρήθηκε εκτός του τοίχου του ηλεκτρικού θαλάμου έδειξε προς την απέναντι άκρη και ήταν περίπου 4mV. Αυτό συνεχίστηκε μέχρι τα 75 μέτρα, όπου εντοπίστηκε ένας αισθητός ήχος εκκένωσης, με τιμή σήματος περίπου 30mV. (Λόγω του σκυροδέματος σε αυτήν τη θέση, η δοκιμή περιορίστηκε σε ένα κενό παράλληλο προς το καλώδιο.) Πέραν αυτού του σημείου, η κατεύθυνση του σήματος άλλαξε, δείχνοντας ότι το μετρούμενο σημείο βλάβης βρισκόταν ακόμη εκεί. Οι μεταβολές του σήματος φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. Ωστόσο, τα αποτελέσματα δεν ταίριαζαν με αυτά που είχαν επιτευχθεί με τη δοκιμή γέφυρας, ενώ η τιμή του μετρούμενου σήματος τάσης βήματος ήταν σχετικά χαμηλή. Υποπτεύθηκαμε ότι το σημείο βλάβης δεν είχε υποστεί εξωτερική ζημιά, με αποτέλεσμα τη διαρροή του σήματος από το σημείο ζημιάς στην εξωτερική θήκη αντί του σημείου βλάβης.

6. Σε αυτό το σημείο, το καλώδιο είχε πρόβλημα. Η απόσταση που μετρήθηκε από τη γέφυρα δεν ταίριαζε με τη θέση του σημείου βλάβης, όπως προσδιορίστηκε από τον ήχο της εκκένωσης και τις μετρήσεις της τάσης βήματος. Το καλώδιο ήταν θαμμένο ρηχά σε ένα χωματόδρομο, μερικά μέτρα μετά την έξοδό του από τον τοίχο του διανομέα, ενώ ο ήχος της εκκένωσης ακουγόταν σε μια σκληρυμένη επιφάνεια από τσιμέντο, πιο βαθιά. Γι' αυτό, σχεδίασαν να ξεκινήσουν την εκσκαφή στο χωματόδρομο. Μετά την εκσκαφή, διαπίστωσαν ότι δεν υπήρχαν σημεία ζημιάς ή βλάβης στην εξωτερική επιφάνεια του καλωδίου. Υποπτεύονταν ότι η ελαττωματική φάση ήταν σε στερεή επαφή με το μανδύα του καλωδίου. Γι' αυτό, αποσύνδεσαν το μανδύα του καλωδίου στα οκτώ ή εννέα μέτρα. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο, πραγματοποίησαν δοκιμή συνέχειας μεταξύ της ελαττωματικής φάσης και του μανδύα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής έδειξαν ότι η καρδιά του καλωδίου στην ελαττωματική φάση ήταν αγώγιμη προς τα δύο άκρα του μανδύα, με αντίσταση σχεδόν 0 Ω προς το άκρο δοκιμής και περίπου 29 Ω προς το άλλο άκρο. Η επαναϋποβολή επιβεβαίωσε ότι το καλώδιο δεν εκκενώνεται πλέον και ο ήχος της εκκένωσης στον μανδύα του κοντινού άκρου είχε εξαφανιστεί.

7.Σε αυτό το σημείο, αρχικά προσδιορίστηκε ότι το καλώδιο ίσως είχε πολυσημείο βραχυκύκλωμα, με αποτέλεσμα τα ανακριβή αποτελέσματα της δοκιμής με τη γέφυρα. Ο θόρυβος εκκένωσης που ακούστηκε στα 75 μέτρα ήταν ένα από τα σημεία βλάβης. Εφόσον η πίεση εφαρμόστηκε στο άκρο, η εκκένωση προτιμούσε το πρώτο σημείο βλάβης κοντά στο άκρο, και ο θόρυβος εκκένωσης της θωράκισης εξαφανίστηκε μετά τη διακοπή της θωράκισης στο πλησιέστερο άκρο. Ως εκ τούτου, το σημείο βλάβης στα 75 μέτρα εκσκάφηκε πρώτα και επισκευάστηκε πριν τη δοκιμή. Μετά την εκσκαφή, διαπιστώθηκε ότι το καλώδιο είχε σαφή σημεία ζημιών, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

8. Μετά την εκσκαφή του πρώτου σημείου βλάβης, συν το σημείο βλάβης που είχε ήδη εντοπιστεί από τον πελάτη, υπήρχαν ήδη δύο σημεία βλάβης στο καλώδιο των 107 μέτρων. Το καλώδιο είχε τοποθετηθεί πριν από λιγότερο από έναν χρόνο, οπότε σχεδιάσαμε να αντικαταστήσουμε το καλώδιο απευθείας, χωρίς περαιτέρω έρευνα.

III. Δοκιμή S περίληψη

01 Τα καλώδια χαμηλής τάσης είναι ευαίσθητα σε πολλαπλές βραχυκυκλώσεις, γεγονός που επηρεάζει σημαντικά τα αποτελέσματα της δοκιμής της γέφυρας. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος του ταξιδεύοντος κύματος ή η μέθοδος της βηματικής τάσης για διασταυρωμένη επαλήθευση.

02 Κατά τη χρήση της μεθόδου του ταξιδεύοντος κύματος για εντοπισμό βλάβης σε καλώδια χαμηλής τάσης, μην δοκιμάζετε τη διερεύνηση προς τη γη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σήμα του ταξιδεύοντος κύματος από τη γη μεταδίδεται κακώς, με αποτέλεσμα τα κύματα να μην είναι ανιχνεύσιμα.

03 Κατά τη χρήση της μεθόδου της βηματικής τάσης για εντοπισμό βλάβης σε άμεσα θαμμένα επιστρώματα από σκυρόδεμα, λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του επιστρώματος, είναι δυνατό να δοκιμαστούν οι ρωγμές του επιστρώματος παράλληλα προς το καλώδιο. Τελικά, η θέση της βλάβης μπορεί να προσδιοριστεί με βάση τη θέση εγκατάστασης του καλωδίου. Για επιστρώματα από σκυρόδεμα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σιδερένιο τσεκούρι που εισάγεται μέσω των ρωγμών για τον εντοπισμό της βλάβης.

04 Οι βλάβες στα σημεία επαφής με χαμηλή αντίσταση παράγουν εν γένει μικρό ή καθόλου θόρυβο εκκένωσης. Ωστόσο, το όχημα ανίχνευσης βλαβών καλωδίων που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα περίπτωση διαθέτει μεγαλύτερο εσωτερικό πυκνωτή και πολύ μεγαλύτερη ενέργεια εκκένωσης σε σχέση με συμβατικές γεννήτριες υψηλής τάσης, με αποτέλεσμα τη δημιουργία εμφανούς θορύβου εκκένωσης.

IV. Ανάλυση της Αιτίας της Βλάβης

Το εντοπισμένο σημείο βλάβης ήταν μια μικρή, σχεδόν κυκλική οπή με σημάδια δαγκωμάτων στην περιοχή. Υποψιαζόμασταν ότι η μόνωση του καλωδίου είχε υποστεί ζημιές και τρυπήματα εξαιτίας εντόμων και μυρμηγκιών.

V. Προτάσεις Λειτουργίας και Συντήρησης

1. Να γίνεται τακτική επιθεώρηση των καλωδίων που είναι τοποθετημένα άμεσα στο έδαφος, ώστε να εντοπίζονται εγκαίρως και να αντιμετωπίζονται πιθανοί κίνδυνοι ασφάλειας. Οι επιθεωρήσεις θα πρέπει να περιλαμβάνουν την εμφάνιση του καλωδίου, τη μονωτική του ικανότητα και την κατάσταση των συνδέσεων.

2. Κατά την τοποθέτηση καλωδίων άμεσα στο έδαφος, θα πρέπει να λαμβάνονται μέτρα προστασίας για την αποφυγή διάβρωσης από το έδαφος, ζημιών από έντομα και τρωκτικά, διείσδυσης υπόγειου νερού και μηχανικών ζημιών.