Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Исследование возможных путей усовершенствования методов поиска мест повреждения кабельных линий электропередачи

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕМАТИКЕ 6
1.1 Особенности обнаружения повреждений кабельных линий 6
1.2 Классификация оборудования для поиска повреждений кабельных линий электропередачи 12
1.3 Исследование конструктивных особенностей цифрового локатора повреждений кабельных линий электропередачи 14
1.4 Формирование требований усовершенствования метода поиска мест повреждения кабельных линий электропередачи 17
ГЛАВА 2. МОДЕРНИЗАЦИЯ МЕТОДА ПОИСКА МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ПОМОЩЬЮ КАБЕЛЬНОГО ЦИФРОВОГО ЛОКАТОРА LOCATOR SET UL 30 20
2.1 Модернизация конструкции цифрового локатора 20
2.2 Оценка технологичности прибора 24
2.3 Разработка методики проведения измерений 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 32

Введение:

Неисправности вкабельныхлиний электропередачи неизбежны. Рост энергопотребления и большие нагрузки, старение кабелей и низкий объем инвестиций, сложные условия эксплуатации и районы уплотненной застройки приводят к тому, что все важнее становится быстро и точно определять дефекты кабелей. Это комплексная задача, так как такие причины, как особенности кабеля, структуры сетей, уровня напряжения, а так же условий окружающей среды могут являться причинами большого количества повреждений.
Любое повреждение кабеля влечет за собой финансовые расходы и большие трудозатраты. Кроме этого, могут пострадать большое количество потребителей, например, когда жильцы домов остаются без электроэнергии, простаивает обесточенное техническое оборудование, вскрывается дорожное полотно, образуются пробки или строительные бригады бездействуют. Поэтому для поиска повреждений кабелей требуются высокотехнологичные приборы, характеризующиеся, надежностью и универсальностью, и которые позволяют применять все необходимые методы локализации повреждений.
В связи с вышесказанным следует отметить высокую актуальность тематики поиска направлений совершенствования методов поиска повреждений кабельных линий электропередачи.
Тема данной аттестационной работы – «Исследование возможных путей усовершенствования методов поиска мест повреждения кабельных линий электропередачи».
Цель работы – формирование обоснованных рекомендаций по совершенствованию методов поиска мест повреждения кабельных линий электропередачи.
Исходя из цели работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие задачи:
– исследовать особенности обнаружения повреждений кабельных коммуникаций;
– произвести анализ классификации оборудования для поиска повреждений кабельных коммуникаций;
– исследовать конструктивные особенности цифровых локаторов повреждений кабельных коммуникаций;
– произвести модернизацию конструкции прототипа цифрового локатора.
Объект исследования – методыпоиска мест повреждения кабельных линий электропередачи.
Предмет исследования – поиск оптимальных путей совершенствования методов поиска мест повреждения кабельных линий электропередачи.
Методы исследования аттестационной работы:
- исследование общей характеристики прибора-прототипа;
- исследование направлений модернизации;
- исследование литературных источников;
- метод классификации;
- метод анализа.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы – полученные практические результаты позволят улучшить технические характеристики прибора для поиска мест повреждения кабельных линий электропередачи.

Заключение:

Поддержание во всех областях деятельности современного уровня развития СВТ не представляется возможным без применения электроники и радиотехники. Именно с их помощью имеется возможность проектирования и производства быстродействующих, дешевых, надежных и имеющих минимальные весогабаритные характеристики элементов и изделий.
По завершению выполнения работы, были получены следующие результаты:
– исследованы особенности обнаружения повреждений кабельных коммуникаций;
– произведен анализ классификации оборудования для поиска повреждений кабельных коммуникаций;
– исследованы конструктивные особенности цифровых локаторов повреждений кабельных коммуникаций;
– произведена модернизация конструкции прототипа цифрового локатора.
Результатом выполнения работы являются освоение и закрепление теоретических материалов по рассматриваемой тематике. Проведено исследование работы модели схемы с применением вспомогательных программ.
При написании данной работы использовалась специальная техническая литература, нормативные технологические документы, справочные пособия, патентные изыскания в области радиоэлектроники.
В процессе выполнения настоящей работы получен значительный теоретический и практический опыт в области проектирования, расчета, моделирования и анализа схем, который будет необходим в процессе дальнейшей трудовой деятельности по специальности.

Фрагмент текста работы:

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕМАТИКЕ
1.1 Особенности обнаружения повреждений кабельных линий
Большинство кабельных линий монтируются в тоннелях, путепроводах, а так же под различными естественными и искусственными препятствиями. Кабели могут пересекать линии железных дорог, автомобильные дороги, другие кабельные трассы, либо многократно разветвляться.
Любая кабельная линия состоит из нескольких кабелей, которые могут быть различны по конструктивному типу. Конструкции кабелей классифицируются по уровням напряжения, требуемым допустимым нагрузкам, применяемому дополнительному оборудованию для производства монтажных работ. Так же при производстве кабельной продукции применяются различные материалы – производятся кабели с использованием полимерной изоляции, изолированные кабели с применением различной бумажной изоляции, а так же с применением бумажно-масляной изоляции. В процессе эксплуатации дефекты кабельной продукции требуется фиксировать для всех параметров напряжения. Из всего вышесказанного следует, что для постоянного применения целесообразно, если оборудование, которое используется для поиска повреждений кабелей разрабатывается для среднеовального и высоковольтного диапазонов, но, при необходимости, будет иметься возможность использовать оборудование и для низковольтного диапазона – к примеру, при анализе сетей уличного освещений.
Одни из самых распространенных причин повреждений кабельных сетей:
– физическое старение сетей;
– различные механические повреждения;
– повреждения в следствии перенапряжений;
– тепловые перегрузки;
– коррозии материалов;
– повреждения в процессе неквалифицированной прокладки кабелей;
– дефекты производства кабельной продукции;
– дефекты, которые возникают в процессе транспортирования и хранения.
Самые распространенные повреждения кабельной продукции – короткие замыкания, обрывы, повреждения кабельных оболочек.
Повреждения изоляции приводят к низкоомным замыканиям д проводников в поврежденных областях.
Повреждения возникают в следствие замыкания на землю заземленных индуктивно сетей либо изолированных сетей, либо в последствии коротких замыканий на заземленной сети.
Еще один распространенный тип повреждения – двойное замыкание, которое характеризуется несколькими замыканиями в разных проводниках с раздельно расположенными началами.
Механические повреждения и движение земной поверхности могут вызвать обрывы одного или нескольких проводников.
Чаще всего повреждения не стабильны, они проявляются эпизодически и сильно зависят от нагрузок на кабельную систему. Причиной отказов могут быть высыхания кабельной продукции с масляной изоляцией при воздействии низких нагрузок.
Дефекты внешних кабельных оболочек не во всех случаях ведут к повреждениям, однако, в ходе длительной эксплуатации способны вызвать дефекты.
Кабельные системы задокументированы в схемах и планах. Однако чтобы устранить повреждение, сам кабель и местоположение дефекта нужно точно определить на месте. Этот процесс осуществляется в два этапа, включающих определенную последовательность мероприятий: предварительная локация, позволяющая определить местоположение дефекта в многокилометровой кабельной линии сначала примерно, и точное определение местоположения дефекта . Сюда также относится и процесс идентификации кабелей.
Рассмотрим основные этапы и методы поиска повреждений в кабелях.
1. Предварительная локация.
После появления сообщений о наличии ошибки, происходит идентификация данной кабельной линии и последующее ее отключение. На начальных этапах производят анализ повреждений в линии. Для этого необходимо знать марку и тип кабеля, длину участка, а так же особенности структуры сети. Необходимо определить и проверить наиболее очевидные причины повреждений, к примеру, – проведение строительных работ в районе линий.
Начальные измерения проводят для оценки величины сопротивления изоляции для всех фаз кабельной сети. Исходя из результатов данных измерений определяют вид повреждений и дефектные фазы. Кроме этого, необходимо определиться с предварительным методом локации повреждений, который будет применяться.
2. Мультиимпульсный метод SIM/MIM (метод вторичного импульса) представляет собой наиболее эффективный метод проведения измерений предварительной локации мест повреждения кабелей. С помощью этого метода можно осуществить локализацию более 95% дефектов. Данный метод предусматривает поиск самых распространенных дефектов. Благодаря этому минимизируется время предварительной локации дефектов. К явным преимуществам этого метода относятся простота использования, возможность универсального применения и легкость расшифровки рефлектограмм. При воздействии высоковольтного импульса высокоомное повреждение характеризуется переменным сопротивлением и способностью отражения серий из пяти рефлекторных импульсов в месте повреждения. Практика показала, что является идеальным вариантом. Сохранение результатов измерений происходит в автоматическом режиме.
Этапы измерения SIM/MIM:
 формирование и передача импульса низкого напряжения с целью получения корректного изображения;
 поджигание на месте высокоомного повреждения дуги с помощью генератора высоковольтных импульсов SSG;
 передача импульсов низкого напряжения (SIM) или до пяти импульсов низкого напряжения (MIM). Опытными специалистами осуществляется передача пяти импульсов с целью обеспечения создания информативной рефлектограммы точно в момент горения дуги;
 отражение импульсов в месте повреждения;
 расчет расстояния до повреждения в метрах с помощью анализа рефлектограммы.
3. Метод анализа отраженных импульсов (TDR) - рефлектометрия.
Метод TDR представляет собой один из наиболее распространенных и применяемых методов измерений. С его помощью имеется возможность определения полной длины кабеля, обрывов и коротких замыканий, а также расстояний до них.
4. Дифференциальный импульсно-токовый (DICM) и импульсно-токовый (ICM) методы.
В случае очень длинных кабелей происходит сильное затухание импульса тока. В подобных случаях, с целью формирования содержательной рефлектограммы, применяется метод ICM. С помощью генератора импульсного напряжения формируется импульс с высоким напряжением. Данный импульс приводит к пробою места повреждения. Точность метода ICM зависит от длины кабеля (чем длиннее кабель, тем точнее метод). Исходя из этого, данный метод не применим в случае коротких кабелей. Метод DICM применяется как дополнительный к методу ICM. При одновременном измерении с помощью дифференциального метода двух кабельных жил обеспечивается определение расстояния до повреждения даже в трудных случаях локализации повреждения кабелей. Данный метод применим в случае, когда длина кабеля составляет десять километров и более, а также при T-образных сетях и в случае повреждений воздушных линий электропередач.
5. Дифференциальный метод затухающего сигнала и метод затухающего сигнала Decay.
Большинство повреждений кабелей, в том числе и повреждения в высоковольтных кабелях, локализуются напряжением до 32 кВ, которое генерируется непосредственно с помощью импульсного генератора. Иногда необходимо более высокое напряжение зажигания. В этих случаях прибегают к методу затухающего сигнала. Для этого с помощью источника СНЧ или источника постоянного тока DC высокого напряжения в месте повреждения высокоомного характера происходит зажигание дуги. При этом проходящая волна, которая записывается рефлектометром, применяется с целью измерения расстояния до повреждения. В этом случае дифференциальный метод затухания применяется как дополнение метода затухающего сигнала.
6. Мостовой метод для повреждений кабельной оболочки.
При локализации дефектов кабельной оболочки используется измерительный мост по Мюррейю или Глейзеру. Расстояние до повреждения определяется соотношением сопротивления измерительного моста.
Предварительная локация позволяет определить расстояние от начала кабеля до дефекта плюс/минус несколько метров. При точном определении повреждения определяется точная позиция дефекта на местности.