Seleção e aplicação de tecnologias de detecção de falhas de cabos de alimentação em múltiplas condições de funcionamento - Parte I

Leitores-alvo: Engenheiros técnicos, pessoal de seleção de equipamentos e profissionais que precisam entender os princípios do método e a base da norma.

Os testes de falhas de cabos envolvem três níveis de normas: normas de fabricação de equipamentos, especificações de operação no local e normas de teste de aceitação, formando um sistema padrão completo.

Dica de utilização: As normas são atualizadas continuamente. Para citação, consulte a versão válida atual publicada no sítio oficial da Administração de Normalização da China.

Reflectometria de domínio de tempo (TDR). Um pulso estreito de baixa tensão é injetado no cabo. O pulso se propaga ao longo do cabo e reflete em posições com mutação de impedância.O instrumento calcula a distância de falha medindo a diferença de tempo.

Distância de falha:S=V×Δt÷2

• V: Velocidade de propagação da onda no cabo (m/μs), variando de acordo com os materiais de isolamento dos cabos
• Δt:diferença entre o pulso transmitido e o pulso refletido (μs)
• Dividido por 2: O pulso viaja de ida e volta, e o tempo medido é a duração de ida e volta

• Ponto de partida: intersecção da borda ascendente do pulso transmitido e da linha de base
• Ponto final (circuito aberto): Intersecção da borda ascendente do pulso refletido e da linha de base
• Ponto final (circuito curto): Intersecção da borda ascendente inicial do pulso refletido e da linha de base

Distância por ponto de amostragem:S=V÷(2×f)

• Cabos PILC: (160÷(2 * 25) = 3,2 m/ponto
• Cabos XLPE: (170÷(2 * 25) = 3,4) m/ponto

✅ Circuito aberto / falhas de cabo quebrado

✅ Curto-circuito de baixa resistência ((R ≤ 100) Ω)

✅ Medir o comprimento total do cabo (para calibração da velocidade da onda)

✅ Localizar juntas de cabos, juntas em T e pontos de ramificação

• Operação simples e baixo custo de aprendizagem
• Não é necessário equipamento de alta tensão, segurança elevada
• Alta precisão e formas de onda claras e intuitivas
• Com capacidade para localizar simultaneamente juntas comuns, juntas em T e ramos

• Aplicável apenas a falhas de baixa resistência (R ≤ 100 Ω)
• Para falhas de alta resistência, o coeficiente de reflexão aproxima-se de zero e a forma de onda refletida não pode ser identificada
• Incapacidade de detectar diretamente falhas de vazamento de alta resistência, que representam cerca de 80% de todas as falhas de cabo

As falhas de alta resistência mantêm alta impedância sob baixa tensão, de modo que os pulsos de baixa tensão não podem gerar reflexão eficaz.O método flash de impulso aplica impulso de alta tensão para quebrar o ponto de falha em um arco elétrico instantâneo (estado de curto-circuitoA onda de viagem da corrente de pulso é coletada neste momento para obter uma forma de onda refletida clara semelhante a um curto-circuito de baixa resistência.

220 V → Regulador de voltagem → Transformador de alta voltagem → Capacitor de armazenamento de energia → Espaço de descarga → Cabo de falha

Amostragem atual → hospedeiro de teste (adquisição de forma de onda)

Principais características da forma de onda: pulso transmitido, pulso refletido e impulso inverso negativo.

• Ponto de partida: intersecção da borda ascendente do pulso transmitido e da linha de base
• Ponto final: Intersecção da borda frontal em queda do impulso inverso negativo e da linha de base (definida na borda ascendente se não existir impulso inverso negativo)

Para falhas individuais de alta resistência, a tensão de impulso passa através do ponto de falha para o terminal do cabo e o flashover é desencadeado após a sobreposição de tensão durante a viagem de volta.A forma de onda apresenta uma estrutura de duas seções.

Regra de leitura: tomar a distância da segunda seção como a distância de falha real.

✅ Falhas de vazamento de alta resistência ((R > 100) Ω)

✅ Falhas de flashover de alta resistência

✅ Falhas nas articulações molhadas

✅ Falhas que causam tropeço durante o funcionamento com sintomas não óbvios nos testes de baixa tensão

• Aplicável a cerca de 80% das falhas de vazamento de alta resistência com forte versatilidade no local
• Não é necessária uma classificação precisa dos tipos de falhas, elevada tolerância a falhas

• É necessário equipamento de alta tensão com requisitos de segurança de funcionamento rigorosos
• A amplitude do impulso inverso negativo varia com as propriedades da falha, e a interpretação da forma de onda requer experiência
• Precisão inferior para falhas de baixa resistência do que o método de pulso de baixa tensão (o atraso da descarga leva a um erro de intervalo maior)
• Cablagem complexa e inúmeras etapas de operação

Uma combinação do método de pulso de baixa tensão (alta precisão, mas inválido para falhas de alta resistência) e do método de flash de impulso (aplicável a falhas de alta resistência, mas de formas de onda complexas):

1. Transmitir pulsos de baixa tensão e registar a forma de onda de referência (sem reflexo no ponto de falha de alta resistência)
2. Aplicar impulso de alta tensão para quebrar o ponto de falha e formar um arco elétrico
3. Transmitir pulsos de baixa tensão de forma síncrona enquanto o arco elétrico está queimando.
4. Compare as duas formas de onda; a posição diferencial é o ponto de falha

Este método usa formas de onda claras de pulso de baixa tensão para realizar o posicionamento de falhas de alta resistência.

✅ Falhas de vazamento de alta resistência (maior precisão do que o método de flash de impulso)

✅ Operadores com experiência insuficiente (facil interpretação da forma de onda)

✅ Cenários que exijam resultados de variação fiáveis

Nota: Este é ummétodo de posicionamentoÉ usado para posicionar o solo com precisão após um levantamento aproximado.

Aplicar um impulso de alta tensão ao cabo de falha.

1. Sinal acústico: A energia da descarga é convertida em vibração mecânica e se propaga para o chão através do solo ou do concreto
2. sinal eletromagnético: corrente de descarga gera pulsos magnéticos e irradia para o solo

Os sensores terrestres recebem ambos os sinais simultaneamente. Quando o sensor está diretamente acima do ponto de falha, a diferença de trajetória de propagação entre os sinais acústicos e eletromagnéticos é menor,e a diferença de tempo aproxima-se de zero.

Regra de posicionamento: Mover o sensor para encontrar a posição com a diferença de tempo mínima (perto de 0).

• Mover o sensor lentamente perto da faixa de variação aproximada ao longo do caminho do cabo confirmado
• Não julgue apenas pelo volume sonoro máximo; o som pode ser refletido por tubulações, tampas de mangueiras e estruturas de juntas para formar valores máximos falsos
• Repetir os ensaios de 2 a 3 vezes na mesma posição para confirmar uma diferença de tempo estável
• Verifique com o caminho do cabo e a distância aproximada

O circuito de falha da bainha de cabo de alta tensão de núcleo único consiste em bainha de metal, ponto de falha e terra.Assim, os métodos de pulso convencionais têm um intervalo de alcance eficaz extremamente limitado e não podem realizar um posicionamento eficaz.

Com base no princípio da ponte Wheatstone, calcule a distância de falha medindo a relação de resistência entre a fase defeituosa e a fase saudável (ou fio auxiliar).Este método não depende da reflexão de pulso e é imune à atenuação da terra.

Aplicar DC ou sinal pulsante entre a bainha e a terra e medir a diferença de potencial (voltagem de passo) entre dois pontos adjacentes no solo.Mudança anormal da tensão de passo perto da bainha danificada indica a direção e a posição do ponto de falha.

DL/T 2530.2-2024Condições técnicas gerais para o equipamento de ensaio de cabos de alimentação Parte 2: localizador de falhas na bainha do cabo, recentemente emitido em 2024, especifica os requisitos técnicos, os métodos de ensaio e as regras de inspecção dos localizadores que adotam o método da tensão de passo e o método da corrente de onda retangular pulsante.

As falhas de bainha são geralmente falhas fechadas com som de descarga extremamente fraco, portanto, o método síncrono acústico-magnético tem um efeito fraco.e é necessária uma elevada experiência operacional.

Notas: Todas as normas citadas são versões válidas no momento da compilação.O fabricante deve fornecer ao fabricante uma descrição completa dos requisitos de segurança para os veículos..