как узнать длину кабеля в земле
Умный сайт для вашего энергокомплекса
С поиском местонахождения кабеля под землей сталкиваются не только компании, занимающиеся эксплуатацией кабеля, но и другие службы, которые проводят земляные работы. На первый взгляд данная задача выглядит просто, однако все же есть определенные сложности. Для энергетиков, например, важно найти не любой силовой кабель, а тот конкретный, который они ищут. А ведь излучают все они сигнал на одной и той же частоте – 50 Гц. Для компаний, проводящим земляные работы просто найти кабель под нагрузкой, однако сложность составляет в поиске неработающих и временно отключенных кабелей. В данной статье рассмотрим эту задачу и приведем несколько способов ее решения.
Пассивный метод
Пассивный метод локации
Активный метод
Для точной идентификации «своего» кабеля и трассировки его под землей применяется активный способ поиска, в котором генератор подключается к кабелю при помощи крокодилов, индукционной клипсы или антенны. Если кабель обесточен и к нему есть доступ – проще всего воспользоваться непосредственным методом подключения (крокодилы). В случае, если кабель под напряжением, подать сигнал в него можно только при помощи индукционной антенны или клещей. (к примеру, BLL-200 допускает подключение к кабелю с напряжением до 600В при использовании индукционных клещей).
Генератор наводит в кабеле сигнал на частоте отличной от 50 Гц. Соответственно, кабель легко идентифицировать и трассировать.
Идентификация и трассировка силового кабеля посредством пассивных маркеров
Для точной маркировки, идентификации и трассировки силового кабеля, или его ключевых точек (изменение направления, муфты) используются пассивные маркеры. Они располагаются рядом с кабелем (в траншее или коллекторе) в ходе монтажа, или устанавливаются над коммуникацией (Spike Marker) уже в ходе эксплуатации.
Идентификация и трассировка силового кабеля посредством пассивных маркеров
В процессе поиска, маркероискатель (прибор, при помощи которого можно найти и идентифицировать тип маркера, расположенного под землей) генерирует электромагнитный сигнал в широком диапазоне частот, или на нескольких выбранных частотах одновременно. Пассивные маркеры, которые попали в поле действия маркероискателя входят в резонанс на установленной частоте и переотражают полученный сигнал обратно. Это позволяет маркероискателю не только точно определить местонахождение маркера под землей, но и узнать тип коммуникации, которая промаркирована данным маркером (силовые линии, газопровод, телекоммуникации и т д.). А применение интеллектуальных маркеров позволяет также записывать и считывать с них дополнительную информацию (глубина местонахождения коммуникации, ее принадлежность, назначение и т.д.).
Пассивные маркеры
Пассивные маркеры построены на базе колебательного контура. В зависимости от типа маркируемых коммуникаций они различаются резонансной частотой и цветом. Стандартами различных стран для маркировки подземных объектов энергетики выделено две резонансных частоты. Так в США применяются пассивные маркеры красного цвета с резонансной частотой 169.8 кГц, а в Европе сине/красные маркеры, с частотой 134 кГц. Исторически сложилось, что в России используются оба этих типа, и каждая отдельная компания вправе самостоятельно выбрать какой-то из них, или использовать оба, маркируя ими различные коммуникации.
Благодаря применению в маркерах стандартизированных резонансных частот, маркеры разных производителей взаимозаменяемы и совместимы с различными маркероискателями.
Технические характеристики околоповерхностных маркеров
Определение места повреждения кабеля
Как правило, соединения потребителей с источниками электроэнергии (трансформаторными и распределительными подстанциями) осуществляется при помощи кабельных линий (КЛ). Это связано с тем, что у данного способа есть масса преимуществ перед воздушными линиями (ВЛ). Но, если случилась авария на КЛ, то поиск места повреждения кабеля без специальных приборов, практически невозможен. Сегодня мы рассмотрим несколько способов, позволяющих локализовать аварийный участок кабельной трассы, проложенной в земле.
Причины и виды повреждений кабельных линий
Существует много факторов, негативно влияющих на целостность силовых кабелей, к наиболее распространенным из них можно отнести следующие:
Заметим, что при открытой прокладке кабельных трасс некоторые перечисленные выше причины повреждений встречаются крайне редко. В частности, снижается вероятность влияния подвижки грунта и механические воздействия вследствие земляных работ. Помимо этого зоны повреждения открытых КЛ, в большинстве случаев, можно обнаружить при визуальном осмотре, без задействования спецметодов.
Разобравшись с причинами, перейдем к видам повреждений, поскольку от этого напрямую зависит, каким методом будет локализирован аварийный участок КЛ.
Чаще всего ремонтным бригадам приходится сталкиваться со следующими видами неисправностей:
Кратко о ремонте кабельной линии
Ремонтные работы на кабельных линиях принято классифицировать на плановые и аварийные. Что касается объема таких работ, то у первых он, как правило, капитальный, у вторых – текущий.
При капитальных работах производится плановая замена КЛ, прокладка новых трасс и т.д. При необходимости также выполняется ремонт и/или модернизация сопутствующего оборудования. К последним относятся вентиляционные системы и освещение кабельных туннелей, а также насосы для откачки грунтовых вод. Учитывая специфику плановых работ, при их проведении не требуется локализация дефектных участков.
Совсем иначе обстоит дело при аварийном ремонте. Чтобы не раскапывать всю трассу, следует точно определить место обрыва провода, пробоя изоляции и т.д. Для этой цели применяются различные способы, для которых задействуется спецоборудование. Подробно об этом будет рассказано ниже.
Методики определения повреждения кабеля в земле
Как правило, дефектоскопия кабеля осуществляется в два этапа:
Соответственно на первом этапе применяются относительные способы, а на втором широко используются технологии с повышенной точностью поиска повреждений. Перечислим основные методики дефектоскопии и особенности их применения.
Индукционный метод
Эта технология позволяет определить локацию, где произошел пробой изоляционного слоя токопроводящих элементов кабеля. Для этого при помощи специального генератора в КЛ подается переменный ток с силой до 20,0 ампер и частотой от 800,0 до 1200,0 герц. В результате, вокруг КЛ формируется электромагнитное поле определенной интенсивности. Если поместить в него антенную рамку подключенную к наушникам через усилитель, то можно услышать звук определенной частоты над неповрежденными токопроводящими элементами.
По характеру звукового сигнала можно определить не локацию дефекта, позиции муфт для соединения, топографию трассы (трассировку), включая наличие защитных труб. Ниже представлен рисунок, где показан уровень изменения сигнала над различными участками КЛ.
Поиск повреждений кабеля индукционным методом
Обозначения:
Импульсный метод
Как уже упоминалось выше, данный способ относится к относительным, то есть, позволяющим установить дефектную зону повреждения (как правило, межфазное КЗ). Принцип работы заключается в подаче специальным прибором эталонного высоковольтного импульса в КЛ и последующим определением удаленности аварийного участка по отраженному сигналу импульсных токов.
Экран прибора ИКЛ с отображением отраженного импульса в случае замыкания (а) и обрыва (b) кабеля
В приведенном на рисунке примере расстояние до дефектного участка определяется следующим образом:
tx – интервал времени между посланным и отраженным электрическим сигналом, измеряется в микросекундах. Как видно из рисунка, он равен 3,5 мкс. Учитывая, что скорость распространения импульса (v) примерно равна 160,0 м/мкс, то для решения необходимо применить следующую формулу: lx = ( tx*v ) / 2, где lx – расстояние от генератора импульсов до поврежденного участка кабеля. В результате мы получим ( 3.5 * 160 ) / 2, то есть, 280,0 метров.
Обратим внимание, что в некоторых приборах по форме отраженного сигнала можно судить о характере дефекта.
Акустический метод
Технология основана на формировании в дефектном участке искровых разрядов, сопровождающимися звуковыми импульсами. Зафиксировать их можно используя обычный стетоскоп, прикладывая акустическую головку к земле, либо применяя специальный акустический приемник. Над дефектным участком разряды звуковых частот будут максимально громкими.
Различные схемы, применяемые при акустическом методе поиска повреждений кабеля
Обозначения:
Видео по теме:
Емкостной метод
Технология данного метода позволяет проводить поиск повреждения, в частности обрыва токоведущих элементов кабеля, путем измерения емкости жил. Как известно данный параметр напрямую зависит от длины кабеля. С упрощенной схемой высоковольтных колебаний для такого устройства можно ознакомиться ниже.
Мост переменного тока, используемый в емкостном методе обнаружения повреждения кабеля
Обозначения:
Подобным способом производим определение емкости на другом конце КЛ, то есть, подключаем к нему генератор и повторяем измерения. В результате, вычисляем расстояние до поврежденной зоны: L = Lk * С1 / ( C1 + C2 ), где С1 и С2 – емкости поврежденных токоведущих элементов кабеля, измеренные в начале и конце КЛ.
Метод колебательного разряда
Данный способ позволяет более эффективно определить расстояние до дефекта кабеля, известного, как заплывающий пробой. Для этой цели в поврежденную линию подаются импульсные колебательные разряды, после чего на экран спецприбора (например, ЭМКС58) выводятся данные о расстоянии до дефектного места.
Экран прибора РЕЙС-305 с указанием расстояния до поврежденного участка кабеля
Принципа работы данного метода во многом напоминает импульсный способ дефектоскопии.
Метод петли
Данный способ хорошо работает в тех случаях, когда в месте нарушения изоляции нет обрыва токоведущих элементов кабеля, а переходное сопротивление в месте дефекта не более 5,0 кОм. При несоответствии последнего условия может быть выполнен прожиг кабеля (прожигание изоляции для уменьшения переходного сопротивления). Упрощенный пример электрической схемы для метода петли показан ниже.
Устройство для поиска повреждения кабеля методом петли
Обозначения:
Метод накладной рамки
Данный вариант поиска повреждения в КЛ можно рассматривать в качестве одной из разновидностей индукционного способа, когда необходимо найти пробой между токоведущим элементом кабеля и его металлической оболочкой (броней). Данная технология рассчитана на поиск дефектных мест при открытой прокладке кабельных трасс, но ее можно успешно использовать и КЛ уложенных в грунт. В последнем случае требуется выкопать шурфы в зоне локализации дефекта.
Локализация повреждения кабеля методом накладной рамки
Обозначения:
Поиск обрыва кабеля в бетонной стене и под гипсокартоном с помощью трассоискателя
Как найти кабель под землей
Чтобы подобных казусов избежать, необходимо предварительно получить достоверную информацию о месте пролегания кабеля под землей, это же касается и подземных коммуникационных трубопроводов.
Если информация о месте проложенного под землей кабеля не будет достоверной или окажется недостаточно точной, то неминуемы лишние затраты и ошибки, а ошибки такие иногда чреваты плачевными последствиями для здоровья и даже для жизни людей.
Состояние подземных кабелей позволяют оценить трассоискатели, но иногда требуется локализовать кабель под землей, чтобы дальше провести его внимательный осмотр и принять решение о целесообразности тех или иных дальнейших действий. Именно о способах локализации кабелей под землей и пойдет речь в данной статье.
Как вы уже поняли, поиск подземного кабеля — дело ответственное, и требует большой внимательности и аккуратности. Давайте же рассмотрим способы поиска кабеля под землей.
Найдите документацию
В принципе любой объект, на территории которого имеются подземные кабели, имеет соответствующую документацию. Чертежи и схемы вы можете запросить в администрации города или у коммунальной службы, в ведомстве которой находится данный объект.
На этих чертежах должна быть представлена вся информация о подземных коммуникациях на территории объекта: подземные кабели, трубы, каналы и т. д. Эта документация станет для вас источником исходных данных, от которых можно будет оттолкнуться, чтобы знать где искать. Данные могут оказаться неточными, и тогда следующие шаги оператора позволят уточнить место положения кабеля под землей.
Радиолокация георадаром
Прозондировать грунт на наличие закопанного кабеля, как один из вариантов, поможет георадар.
Георадары — это радиолокаторы, с помощью которых можно исследовать стены зданий, воду, землю, но не воздух. Данные геофизические приборы являются электронными устройствами, функционирование которых можно описать следующим образом.
Передающая антенна излучает радиочастотные импульсы в исследуемую среду, затем отраженный сигнал поступает на приемную антенну и обрабатывается. Процессы синхронизированы так, что система позволяет например на экране ноутбука увидеть место, где проходит подземный кабель.
Использование георадара, работающего на принципе излучения и приема электромагнитных волн, позволяет точно выявить глубину залегания и размер подземного объекта. С помощью георадара легко найти пластиковые трубы и оптоволоконные кабели под землей. Но отличить пластиковую трубу с водой от уплотнения в грунте сможет лишь профессионал. Тем не менее, приблизительно выявить расположение подземных коммуникаций в разного рода грунтах можно. Документация поможет оператору сориентироваться и понять, что он обнаружил — трубу с водой или трубу с кабелем.
Для правильной интерпретации полученной информации важно обладать достаточным опытом в данной сфере, и лучше всего, если оператором будет квалифицированный профессионал. Сам прибор довольно дорогой, и качество его использования, как вы уже догадались, сильно зависит от условий исследуемой среды.
Метод инфракрасной термографии
В некоторых случаях температура проложенного под землей силового кабеля может сильно отличаться от температуры окружающего кабель грунта. И иногда разности температур может оказаться достаточно для точной локализации кабеля. Но опять же, внешние условия сильно влияют, и например ветер или солнечный свет значительно скажутся на результате анализа.
Электромагнитный трассоискатель
Наиболее верный способ поиска кабеля под землей — использовать метод электромагнитной локации. Это наиболее популярный и поистине универсальный способ поиска любых проводящих коммуникаций под землей, в том числе и кабелей. По количеству получаемой информации, данный метод, пожалуй, лучший.
Обнаруживается граница зоны залегания кабеля. Идентифицируется проводящий материал подземного объекта. Измеряется глубина залегания кабеля путем оценки электромагнитного поля от центра подземного кабеля. Может работать с любым типом грунта с одинаковой эффективностью. Трассоискатель имеет небольшой вес и не требует при обращении с собой специальных навыков от оператора.
Электромагнитный трассоискатель кабельных линий использует в процессе своей работы всем известный принцип электромагнитной индукции: любой металлический проводник с током образует вокруг себя электромагнитное поле. В случае силового кабеля – это ток рабочего напряжения линии, для стального трубопровода – вихревой ток наводки. Именно эти токи и улавливаются прибором.
Искатель кабелей под землей самодельный. Методы локации подземных кабелей и труб. Поиск электромагнитного излучения проводки
Достаточно часто при прокладке, ремонте и модернизации электронных кабельных трасс наблюдается отсутствие профессиональных схем либо плохая видимость данных, имеющихся в документах. Это приводит к возникновению определенных проблем. Последние связаны прежде всего с временными затратами. Поиск кабеля
, сетей и зоны расположения шкафа и определенного типа коммутационных приспособлений, где находится их подключение – целый комплекс задач. Даже если удается увидеть провод, то определить его путь в большом пучке иных узлов – сложная работа. Такие же проблемы возникают в той ситуации, если нужно проложить новую линию в кабельные каналы, которые были проложены ранее. Затратным по времени является и поиск необходимой пары проводников, контроль работоспособности цепей и прочее.
Порядок выполнения измерений
Для начала стоит измерить длину кабеля с помощью импульсного рефлектометра. Импульсные рефлектометры “ЭРСТЕД” различного ценового диапазона способны облегчить задачу поиска повреждения кабеля. Определение места повреждения кабеля осуществляется с точностью до 12,5 см для топ-моделей класса РИ-307, а также для нижнего ценового диапазона – модели РИ-303Т.
Надёжные приборы, проверенные временем и заслужившие положительные отзывы – рефлектометры РИ-10М1 и РИ-10М2 – находятся в среднем ценовом диапазоне, позволяя проводить поиск повреждения кабеля с точностью до 1 м.
С помощью рефлектометра можно определить следующие типы повреждений:
Кроме этого, импульсный рефлектометр используется для определения длины кабеля на барабане. Так же с его помощью удаётся вычислить место несанкционированной врезки в кабель. Импульсный рефлектометр — современный прибор, используемый для диагностики состояния систем ОДК.
Измерение сопротивления изоляции
Измерение сопротивления изоляции кабеля – следующий этап в поиске повреждения кабеля. В качестве прибора для измерения сопротивления изоляции можно использовать мегомметр либо кабельный мост. Современный кабельный мост может не только заменить мегомметр, но и значительно расширить возможности поиска повреждения кабеля за счёт использования методики мостового измерения.
Кабельный мост позволяет не только оценить качество изоляции кабеля, но и рассчитать расстояние до места утечки, оценить ёмкость кабеля, измерить сопротивление шлейфа и омическую асимметрию. Именно поиск утечки, наряду с поиском обрыва кабеля, являются наиболее частыми повреждениями кабельной линии. Таким образом, импульсный рефлектометр и кабельный мост, объединённые в единый прибор, значительно повышают шансы найти место повреждения кабеля. РИ-10М2 – лёгкий, портативный и простой в использовании прибор сочетает в себе методики мостовых измерений и импульсного локатора неоднородностей. Сочетание цены и функциональности делает этот прибор для поиска повреждений кабеля популярным у потребителей.
Определение участка повреждения
После того, как дистанционными методами удалось выяснить тип повреждения кабеля и оценить расстояние до места повреждения, наступает следующий этап — указать место повреждения кабеля на местности. Эта задача разбивается на два этапа: поиск трассы и поиск дефекта на кабеле.
Задача поиска трассы решается с помощью трассоискателя. Трассоискатель — прибор для обнаружения проложенной в земле трассы. К трассам относятся:
Кабелеискатель фиксирует электромагнитное поле, исходящее от тока, протекающего в кабельной линии. Трассоискатель кабельных линий позволяет не только указать местоположения кабеля, но и оценить глубину его залегания.
Поиск повреждения кабеля на местности выполняется трассодефектоискателем. Определение места повреждения кабеля с помощью трассодефектоискателя выполняется индукционным методом или контактным методом. Индукционный метод кабелеискателя позволяет найти обрыв кабеля и межфазный пробой типа жила — жила, либо жила — броня. Контактный метод трассодефектоискателя позволяет найти утечку в кабеле. Таким образом на местности решается задача поиска повреждения кабеля.
Дистанционный поиск кабеля под землей
Поиск кабелей и кабельных трасс, в особенности, находящихся под высоким электрическим напряжением – ответственный вид изысканий. Выведение из строя высоковольтных проводов в ходе земляных работ может привести к авариям на промышленных предприятиях, перебоям с энергоснабжением жилых районов, несчастным случаям, в том числе со смертельными исходами. В процессе поисковых обследований с целью выявления электрокабелей мы используем трассоискатели, позволяющие устанавливать направление, глубину прохождения проводника, по которому пропускается электрический ток. Принцип действия таких приборов заключается в улавливании электрического и магнитного поля, создающихся в районе действующего проводника потоком электронов, переносящим электроэнергию. Наш оператор настраивает оборудование на соответствующий искомой трассе частотный диапазон электромагнитных волн и выполняет серию замеров в месте предполагаемого ее нахождения. Руководствуясь показаниями индикаторов, реагирующих на мощность и направление силовых линий поля, мы с высокой точностью отображаем на плане обнаруженную трассу. Этот метод, позволяющий нам вести поиск кабеля под землей, принимая излученные сигналы, называется пассивным.
Если трасса, схему которой нам поручено составить, на момент проведения изысканий отключена от источника электрического тока, пассивный способ не сработает. В этом случае мы будем вынуждены использовать более сложную в реализации методику, вследствие чего цена поиска подземных коммуникаций может возрасти.
Технические параметры трассоискателей и трассодефектоискателей
Трассоискатель и трассодефектоискатель может иметь различную форму, вес и стоимость. Погоня за миниатюризацией трассоискателя приводит к существенным проблемам в чувствительности и помехозащищённости прибора. Поэтому трассоискатели и трассодефектоискатели фирмы “ЭРСТЕД” сбалансированы по форме, весу и стоимости. Трассоискатель ТИ-05-3 и трассодефектоискатель ТДИ-05М3 нижнего ценового диапазона заслужили положительные отзывы на протяжении всего периода выпуска их серии. Однако наибольшей популярностью пользуется трассодефектоискатель ТДИ-МА среднего ценового диапазона, который осуществляет поиск повреждения кабеля даже в условиях аномальных помех от ЛЭП или железной дороги.
И конечно, поиск повреждения кабеля с помощью трассодефектоискателя затруднён без использования генератора. Генераторы подают в кабель ток согласованной с трассоискателем частоты. Именно поэтому, кабелеискатель может отличать свой кабель от другой трассы. По своей структуре, генераторы делятся на два типа, что удобно показать на примере генераторов :
Преимущества генераторов ИЗИ
Генератор ИЗИ является переносным прибором, которым легко автономно работать в полевых условиях. Генератор развивает мощность до 6 Вт, что является достаточным условием для поиска повреждения кабеля на расстоянии до 5 км. Генератор ИЗИ-100 является также переносным прибором, но он предназначен для работы только от сети 220 В. Развивая мощность до 100 Вт, этот генератор прекрасно подходит для определения места межфазного пробоя и короткого замыкания. Стоит упомянуть, что эти генераторы представлены в нижнем и среднем ценовом сегменте.
В заключении хочется пожелать удачи в поиске повреждения кабеля, поскольку грамотно подобранные приборы способны только облегчить эту задачу, в которой основную роль играет опыт.
Как ведется поиск скрытых труб и обесточенных кабелей?
В отличие от случаев выявления нами проводов, находящихся под напряжением, поиск скрытых труб или отключенных кабельных трасс – задача более сложная. Для ее решения мы применяем другие методики. Выбор наиболее подходящего способа проведения исследований делается нами после анализа природных и техногенных условий обследуемой территории, а также уточнения у заказчика сведений о типе искомой линии, материала, из которого она изготовлена.
Конструкцией некоторых трубопроводных магистралей предусматривается прокладка вдоль них специальных сигнальных проводов, наличие которых позволяет нам отыскивать такие трубы с поверхности пассивным способом (так же, как мы ведем поиск кабеля в земле).
Георадарный поиск подземных коммуникаций и кабелей
Один из способов, которым мы можем вести поиск труб под землей – георадарный. Георадары, помимо того, что они эффективно используются в некоторых инженерно-геологических изысканиях, которыми также занимается наша компания, применяются нами и в целях картирования подземных коммуникационных трасс.
Целесообразность применения георадарной методики определяется нами с учетом физических характеристик жидкостей или газообразных веществ, транспортируемых по обнаруживаемой линии, имеющейся у нас информации о геологическом строении грунтов земельного участка.
Трассопоисковые работы с активированием электрического тока
Метод, связанный с активированием электрического тока хорошо зарекомендовал себя при трассировании нами обесточенных проводов, труб, изготовленных из металлических материалов. Принцип этого метода – таков же, как при выявлении действующих сетей. Но только в данном случае электрический ток мы активируем самостоятельно. Для этого наши специалисты подсоединяют к выходящим на поверхность участкам кабельных или трубопроводных линий переносной электрогенератор.
Проводя трассопоисковые работы этим методом, мы даем заказчикам гарантию электробезопасности их земельных участков на все время выполнения исследований. Применяемое нами электрооборудование сертифицировано и не представляет угрозы для людей, находящихся или работающих на обследуемой территории.
Поиск труб под землей путем внутреннего зондирования
Это наиболее сложный в исполнении способ трассопоиска, который используется нами, если возбудить ток в теле обнаруживаемого трубопровода не представляется возможным (например, поиск пластиковых труб под землей), а условия проведения изысканий не позволяют эффективно использовать георадар. Зондирование заключается в том, что нами, на специальном гибком проводе, запускается в трубу излучатель электромагнитных импульсов (зонд). Зонд медленно перемещается, а наш сотрудник, вооруженный локатором-трассоискателем, настроенным на частоту сигналов, испускаемых зондом, фиксирует его геодезические координаты. Такое зондирование, проводимое нами, заказчик может совместить с внутренней телевизионной инспекцией. При этом будут выявлены проблемные участки (свищи, деформации, коррозия, места засорения), что намного упростит организацию необходимого ремонта и обслуживания магистрали.
С помощью зондирования невозможно вести поиск кабеля в земле. В основном, мы применяем его для трубопроводов из полимерных материалов, асбоцемента, железобетона, керамики (веществ, не обладающих электропроводностью).