Chọn và áp dụng các công nghệ phát hiện lỗi cáp điện trong nhiều điều kiện hoạt động - Phần I

Đối tượng độc giả: Kỹ sư kỹ thuật, nhân viên lựa chọn thiết bị và các chuyên gia cần hiểu rõ nguyên tắc phương pháp và cơ sở tiêu chuẩn.

Kiểm tra lỗi cáp bao gồm ba tầng tiêu chuẩn: tiêu chuẩn sản xuất thiết bị, thông số kỹ thuật vận hành tại chỗ và tiêu chuẩn kiểm tra nghiệm thu, tạo thành một hệ thống tiêu chuẩn hoàn chỉnh.

Mẹo sử dụng: Tiêu chuẩn được cập nhật liên tục. Vui lòng tham khảo phiên bản hợp lệ hiện tại được công bố trên trang web chính thức của Cục Tiêu chuẩn hóa Trung Quốc khi trích dẫn.

Phép đo phản xạ miền thời gian (TDR). Một xung hẹp điện áp thấp được đưa vào cáp. Xung truyền dọc theo cáp và phản xạ tại các vị trí có trở kháng đột biến. Thiết bị tính toán khoảng cách lỗi bằng cách đo chênh lệch thời gian.

Khoảng cách lỗi:S=V.×∆t->2

• V.: Vận tốc truyền sóng trong cáp (m/μs), thay đổi tùy theo vật liệu cách điện của cáp
• ∆t:ime chênh lệch giữa xung truyền và xung phản xạ (μs)
• Chia cho 2: Xung truyền đi một vòng và thời gian đo được là khoảng thời gian khứ hồi

• Điểm bắt đầu: Giao điểm của cạnh lên của xung truyền và đường cơ sở
• Điểm cuối (Mạch hở): Giao điểm của cạnh lên của xung phản xạ và đường cơ sở
• Điểm cuối (Ngắn mạch): Giao điểm của cạnh lên ban đầu của xung phản xạ và đường cơ sở

Khoảng cách mỗi điểm lấy mẫu:S=V.->(2×f)

• Cáp PILC: (160->(2 *25) = 3,2m/điểm
• Cáp XLPE: (170->(2 *25) = 3,4) m/điểm

✅ Hở mạch/ đứt cáp

✅ Đoản mạch điện trở thấp ((R ≤ 100) Ω)

✅ Đo tổng chiều dài cáp (để hiệu chỉnh tốc độ sóng)

✅ Xác định vị trí các mối nối cáp, khớp chữ T và các điểm nhánh

• Hoạt động đơn giản và chi phí học tập thấp
• Không cần thiết bị điện áp cao, độ an toàn cao
• Độ chính xác cao và dạng sóng rõ ràng, trực quan
• Có khả năng định vị đồng thời các khớp thông thường, khớp chữ T và các nhánh

• Chỉ áp dụng cho các sự cố có điện trở thấp (R ≤ 100 Ω)
• Đối với các sự cố có điện trở cao, hệ số phản xạ tiến tới 0 và không thể xác định được dạng sóng phản xạ
• Không thể phát hiện trực tiếp các lỗi rò rỉ điện trở cao, chiếm khoảng 80% tổng số lỗi cáp

Các sự cố điện trở cao duy trì trở kháng cao dưới điện áp thấp, do đó các xung điện áp thấp không thể tạo ra sự phản xạ hiệu quả. Phương pháp xung điện áp dụng xung điện áp cao để phá vỡ điểm sự cố thành hồ quang điện tức thời (trạng thái ngắn mạch, kéo dài hàng chục mili giây). Sóng truyền của dòng xung được thu thập tại thời điểm này để thu được dạng sóng phản xạ rõ ràng tương tự như đoản mạch điện trở thấp.

Nguồn điện 220 V → Bộ điều chỉnh điện áp → Máy biến áp cao áp → Tụ điện lưu trữ năng lượng → Khe phóng điện → Lỗi cáp

Bộ lấy mẫu hiện tại → Máy chủ kiểm tra (Thu nhận dạng sóng)

Các tính năng dạng sóng chính: Xung truyền, xung phản xạ và xung âm ngược.

• Điểm bắt đầu: Giao điểm của cạnh lên của xung truyền và đường cơ sở
• Điểm cuối: Giao điểm của cạnh trước xuống của xung ngược âm và đường cơ sở (đặt ở cạnh tăng nếu không tồn tại xung ngược âm)

Đối với các sự cố điện trở cao riêng lẻ, điện áp xung sẽ đi qua điểm sự cố đến đầu cuối cáp và phóng điện được kích hoạt sau khi chồng chất điện áp trong hành trình quay trở lại. Dạng sóng trình bày một cấu trúc hai phần.

Quy tắc đọc: Lấy khoảng cách của phần thứ hai làm khoảng cách sự cố thực tế.

✅ Lỗi rò rỉ điện trở cao ((R > 100) Ω)

✅ Lỗi phóng điện trở kháng cao

✅ Lỗi khớp ướt

✅ Lỗi gây vấp trong quá trình vận hành với các triệu chứng không rõ ràng trong thử nghiệm điện áp thấp

• Áp dụng cho khoảng 80% sự cố rò rỉ điện trở cao với tính linh hoạt mạnh mẽ tại chỗ
• Không cần phân loại chính xác các loại lỗi, khả năng chịu lỗi cao

• Cần có thiết bị điện cao thế với yêu cầu vận hành an toàn nghiêm ngặt
• Biên độ của xung ngược âm thay đổi tùy theo đặc tính lỗi và việc giải thích dạng sóng cần có kinh nghiệm
• Độ chính xác thấp hơn đối với các lỗi điện trở thấp so với phương pháp xung điện áp thấp (độ trễ phóng điện dẫn đến sai số phạm vi lớn hơn)
• Hệ thống dây điện phức tạp và nhiều bước vận hành

Kết hợp giữa phương pháp xung điện áp thấp (độ chính xác cao nhưng không hợp lệ đối với các sự cố điện trở cao) và phương pháp xung xung (áp dụng cho các sự cố điện trở cao nhưng dạng sóng phức tạp):

1. Truyền xung điện áp thấp và ghi lại dạng sóng tham chiếu (không có phản xạ tại điểm lỗi điện trở cao)
2. Tác dụng xung điện áp cao để phá vỡ điểm sự cố và tạo thành hồ quang điện
3. Truyền xung điện áp thấp đồng bộ trong khi hồ quang điện đang cháy. Điểm lỗi tương đương với điểm điện trở thấp, tạo ra phản xạ ngắn mạch rõ ràng
4. So sánh hai dạng sóng; vị trí khác biệt là điểm lỗi

Phương pháp này sử dụng dạng sóng rõ ràng của xung điện áp thấp để xác định vị trí của các sự cố điện trở cao.

✅ Lỗi rò rỉ điện trở cao (độ chính xác cao hơn phương pháp xung điện)

✅ Người vận hành chưa có đủ kinh nghiệm (dễ dàng giải thích dạng sóng)

✅ Các kịch bản yêu cầu kết quả đo phạm vi đáng tin cậy

Lưu ý: Đây là mộtphương pháp định vị, không phải là một phương pháp khác nhau. Nó được sử dụng để định vị mặt đất chính xác sau khi đo khoảng cách thô.

Đặt xung điện áp cao vào cáp sự cố. Xả tại điểm lỗi tạo ra hai tín hiệu:

1. Tín hiệu âm thanh: Năng lượng phóng điện được chuyển thành rung động cơ học và truyền xuống đất qua đất hoặc bê tông
2. Tín hiệu điện từ: Dòng phóng điện tạo ra xung từ và tỏa xuống đất

Cảm biến mặt đất nhận được cả hai tín hiệu cùng một lúc. Khi cảm biến ở ngay phía trên điểm lỗi, chênh lệch đường truyền giữa tín hiệu âm thanh và điện từ là nhỏ nhất và chênh lệch thời gian gần bằng 0.

Quy tắc định vị: Di chuyển cảm biến để tìm vị trí có chênh lệch thời gian tối thiểu (gần bằng 0).

• Di chuyển cảm biến từ từ đến gần phạm vi đo dọc theo đường cáp đã được xác nhận
• Đừng chỉ đánh giá bằng âm lượng tối đa; âm thanh có thể bị phản xạ bởi các đường ống, nắp hố ga và các kết cấu khớp nối tạo thành các giá trị sai lệch tối đa
• Lặp lại kiểm tra 2 đến 3 lần ở cùng một vị trí để xác nhận chênh lệch thời gian ổn định
• Xác minh bằng đường dẫn cáp và khoảng cách khác nhau

Vòng lặp của sự cố vỏ cáp điện áp cao một lõi bao gồm vỏ kim loại, điểm sự cố và đất. Tín hiệu xung bị suy giảm nghiêm trọng do hệ số suy giảm của đất cao, do đó các phương pháp xung thông thường có phạm vi phạm vi hiệu quả cực kỳ hạn chế và không thể nhận ra việc định vị hiệu quả.

Dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone, tính toán khoảng cách sự cố bằng cách đo tỉ số điện trở giữa pha lỗi và pha khỏe (hoặc dây phụ). Phương pháp này không dựa vào phản xạ xung và không bị ảnh hưởng bởi sự suy giảm của trái đất.

Áp dụng tín hiệu DC hoặc xung giữa vỏ bọc và đất và đo chênh lệch điện thế (điện áp bước) giữa hai điểm liền kề trên mặt đất. Sự thay đổi bất thường của điện áp bước gần vỏ bọc bị hỏng cho biết hướng và vị trí của điểm lỗi.

DL/T 2530.2-2024Điều kiện kỹ thuật chung cho thiết bị kiểm tra cáp điện Phần 2: Bộ định vị lỗi vỏ cáp, mới được ban hành vào năm 2024, quy định các yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thử nghiệm và quy tắc kiểm tra đối với máy định vị áp dụng phương pháp điện áp bước và phương pháp dòng điện sóng hình chữ nhật xung.

Các đứt gãy vỏ bọc thường là các đứt gãy khép kín, âm thanh phóng điện cực yếu nên phương pháp đồng bộ âm-từ có hiệu quả kém. Cần có máy định vị lỗi vỏ bọc chuyên nghiệp và cần có kinh nghiệm vận hành cao.

Ghi chú: Tất cả các tiêu chuẩn được trích dẫn đều là phiên bản hợp lệ tại thời điểm biên soạn. Xác minh tình trạng hiện tại của tiêu chuẩn trước khi sử dụng. Tuân thủ nghiêm ngặt DL/T 474-2018 và các quy định an toàn có liên quan trong quá trình kiểm tra điện áp cao.