Причины повреждений кабельных линий электропередач

Силовые кабели играют очень важную роль в системе обеспечения бесперебойного электроснабжения машин и устройств. Многие кабельные линии имеют срок службы в несколько десятков лет, а значит, для них характерна более высокая частота отказов. По этой причине необходимо производить замену изношенных кабельных линий, в первую очередь, в худшем техническом состоянии. Но прежде всего определить, почему произошло повреждение кабеля.

Принимая во внимание приведенные выше утверждения, очень важно правильно оценить состояние кабеля, а также определить участки, особенно подверженные риску выхода из строя. Отключение электроэнергии может вызвать производственные потери и угрозы, связанные с отсутствием электроснабжения основных объектов и наиболее важных экономических структур города, провинции или даже всей страны. Приведенные выше соображения делают актуальным вопрос правильной оценки технического состояния кабельной линии. Такая оценка должна основываться на диагностических тестах, позволяющих обнаружить и локализовать дефекты, которые могут вскоре привести к отказу. Необходимо знать механизмы, приводящие к деградации изоляции кабеля, последствия этого старения и методы определения местоположения, позволяющие обнаружить ослабленные места.

Для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом, а также для прокладки электрических коммуникаций в земляных траншеях используется кабель АСБл-6 3х150 — бронированный проводник, обладающий достаточной защищенностью от возможных атмосферных, компрессионных и механических воздействий. Взято отсюда: Комплексная поставка кабельно-проводниковой продукции и арматуры КомплексЭнерго .

Повреждение кабеля — причины

К основным факторам, вызывающим повреждение кабельных линий, относятся:

• электрические факторы, такие как перенапряжения, электрические и электростатические разряды, перегрузки или неправильные измерения свойств изоляции;
• повреждения, вызванные ненадлежащим качеством изготовления кабеля, в основном дефектами конструкции кабелей, жил или изоляции;
• влияние внешних факторов окружающей среды на эксплуатируемый кабель, в том числе влияние переменных температурно-климатических условий, пыли, влаги и всех химических факторов;
• повреждение, вызванное слишком продолжительной эксплуатацией, которое может включать в себя деградацию и старение изоляции, а также процессы химического преобразования, влияющие на использованный кабель;
• атмосферные факторы, например, осадки, общая влажность земли, на которой работает кабель, ветер, удары молнии или магнитное воздействие солнечных бурь;
• другие факторы, такие как вредное воздействие животных и грызунов, неправильная работа кабеля, неправильная установка или механическое повреждение.

Большинство неисправностей кабеля вызвано множеством факторов, действующих одновременно или последовательно. Для кабелей, работающих в грунте, одним из наиболее серьезных факторов повреждения является смещение грунта вдоль трассы кабеля, в результате чего одна часть кабеля растягивается, а другая раздавливается.

Подобные движения чаще всего происходят в районах активных горных работ, на искусственно созданных земляных насыпях, в горных и высокогорных районах, а также в сейсмически активных районах. Сильные напряжения в почве вызывают сдвиг диэлектрика в кабеле, что приводит к разрыву изоляции и разрыву кабельных муфт и других кабельных соединений. Диэлектрические сдвиги особенно опасны для кабелей с бумажно-масляной изоляцией.

Каковы основные причины выхода из строя кабеля?

Самый распространенный способ выхода кабеля из строя – это повреждение. Если ваша установка требует от вас постоянного отключения и подключения устройств, не удивляйтесь, если ваши кабели быстро изнашиваются.

• Наиболее частым местом износа кабеля является соединение между трубкой и вилкой. Часто эта трубка соскальзывает, оставляя незащищенными экран и провода внутри. Со временем эти провода изнашиваются, нарушая ваше соединение.
• Другой подобный способ выхода кабеля из строя – это повреждение по неосторожности. Кабели, оставленные свисающими или разбросанными по полу, легко споткнуться или зацепиться. Приложив достаточное усилие, вы можете повредить не только кабель, но и устройство, к которому он подключен. Вот почему так важно, чтобы кабели были аккуратными и организованными.
• Третий способ испортить кабели – это плохое изготовление. Дешевые, нелицензированные и дублирующие кабели с большей вероятностью изнашиваются, если не вообще порвутся. Убедитесь, что вы получаете хороший кабель, покупая только проверенные бренды в надежных магазинах.
• Четвертый способ выхода кабелей из строя – обжатие. Если вы согнете кабель, связать его или провести вокруг стены, это может привести к защемлению проводов. Со временем это может привести к тому, что провода будут передавать меньше или даже не передавать сигнал.
• Последний способ выхода кабеля из строя – это старение. Со временем открытые металлические части могут окислиться, что приведет к ослаблению соединений. Если это произойдет, вероятно, вам уже давно пора заменить кабель. Для цифровых кабелей это еще более актуально, поскольку стандарты и возможности регулярно обновляются.

Что еще влияет на повреждение кабельных соединений

К другим типам повреждений кабеля относятся:

1. механические ,
2. электролитические
3. коррозионные повреждения.

Повреждения этих типов вызывают разрушение металлических оболочек кабелей в бумажно-масляной изоляции и проникновение влаги, что приводит к многочисленным повреждениям внутри кабеля, а также к повреждению внешнего изоляционного покрытия кабелей любого типа.

В термопластичных кабелях из ПВХ или полиэтилена попадание влаги также вызывает повреждение герметизирующего покрытия и образование водяного дерева. Питтинговая изоляция кабеля образуется из-за эрозии диэлектрика в результате частичных разрядов. Такие отказы характеризуются высоким переходным сопротивлением. Для раннего обнаружения повреждений этой модели используются испытания напряжением.

При испытании кабеля определяется его волновое сопротивление и коэффициент распространения. Значение импеданса зависит от типа кабеля и различается для коаксиального кабеля, установочного кабеля или кабеля питания. Два кабеля с одинаковым изоляционным материалом, изготовленные разными производителями, могут иметь разные значения одного и того же коэффициента. Примеры значений коэффициента распространения для выбранных типов диэлектрика:

• бумага пропитанная маслом 0.50-0.56n;
• полиэтилен 0,64н с пенопластом;
• полиэтилен 0,67н;
• тефлон 0,71н;
• 0,94-0,98н воздух.

Правильное определение коэффициента распространения важно при определении расстояния до места повреждения. Коэффициент распространения зависит от:

• типа используемой изоляции;
• геометрии кабеля;
• срока службы кабеля.

Что делает кабель долговечным?

Лучший способ получить качественный кабель – это покупать кабели только лицензированных производителей у известных дилеров. Различные типы соединений имеют стандарты, которые поддерживаются промышленными или инженерными ассоциациями. Некоторые требуют лицензий, лицензионных отчислений или членских взносов для производства кабеля в соответствии со стандартом.

Большинство производителей указывают на своей упаковке соответствие действующим стандартам. Однако, если вы приобретете подделку кабеля у дилера с безукоризненной репутацией, он может не полностью соответствовать стандарту. Это может означать не только кабель, который не так долго прослужит, но также может повредить ваше оборудование.

Производители также разработали несколько функций, которые могут продлить срок службы кабеля. Некоторые производители добавляют дополнительную оболочку поверх своей вилки, которая закрывает кабельную трубку. Это уменьшает тянущее усилие за саму трубку при повреждении кабеля. Это также означает, что движения кабельной трубки не обязательно обнажают провода под ней.

Кроме того, уменьшение количества металлов, из которых сделан ваш кабель, может помочь предотвратить коррозию. Например, некоторые производители делают кабели HDMI, в которых используется экран из углеродного волокна, а не из металлического сплава. Это может помочь предотвратить окисление в случае повреждения кабельной трубки.

Повреждение кабеля — параметры измерительной системы

После определения параметров кабеля определяются параметры измерительной системы. Сначала выбирается соответствующий диапазон измерения с учетом того, что излучаемый импульс ослабляется в кабеле, а его амплитуда уменьшается по мере удаления от устройства. Уровень демпфирования зависит от:

1. типа кабеля;
2. срока службы;
3. качества связей.

Системы регистрации играют важную роль в процессе обнаружения неисправностей. Они используются как автономные системы или системы, оснащенные автоматикой защиты. Системы регистрации аварийных процессов лучше всего выполняют свою роль, поскольку они могут регистрировать мгновенные значения фазных токов и напряжений, а также сигналы автоматики защиты, связанные с работой устройств, установленных на обоих концах линии или системного устройства.

Благодаря сохраненным в памяти устройства значениям напряжения и тока определяется тип повреждения и его временной ход. Значения тока и напряжения регистрируются за мгновение до возникновения отказа посредством задержки времени устройства, установленного на линии. Таким образом, можно определить момент повреждения и спрогнозировать его развитие. Значение напряжений и токов — это основа, необходимая для расчета расстояния от места повреждения.

Причины неисправностей кабелей «витая пара»

«Сертификацией» называется процесс сравнения производительности передачи данных в смонтированной кабельной системе со стандартом при помощи методики измерения производительности, определенной в стандарте.

В процессе сертификации кабельной системы определяется качество компонентов кабельной системы и качество работ по установке. Как правило, это требуется для получения гарантии от производителей кабельных систем. Для прохождения сертификации необходимо получение результата «Прошел». Техническим специалистам необходимо выполнить диагностику неисправных линий и после устранения проблемы провести повторное тестирование СКС, чтобы гарантировать соответствие характеристик линии требованиям производительности. Общее время, необходимое для сертификации сети, не только включает время на измерения, но также на подготовку документации и устранение неисправностей.

Для чего необходима расширенная диагностика?

Сегодня специалисты по инсталляции кабельных систем должны знать способы устранения неполадок и диагностики высокопроизводительных кабельных систем.

По мере разработки и внедрения новейших кабельных систем, для каждого аспекта установки необходим более высокий уровень профессионализма и большее внимание к деталям. Были добавлены новые параметры тестирования. Соединения необходимо протестировать с использованием одной или двух моделей соединения – Постоянной линии или Канала – при этом соединения тестируются и оцениваются с большим диапазоном частот и с большим количеством данных. Компоненты линий должны обеспечивать более высокий уровень производительности, и, соответственно, качество работ по установке также должно стать выше.

В связи с увеличивающейся сложностью этих кабельных систем определение причины сбоя и быстрое восстановление необходимого уровня производительности стало сложной задачей. В данном руководстве приведены рекомендации по устранению неполадок в современных кабельных системах с помощью тестеров Fluke Networks DTX Series CableAnalyzer, что позволит повысить производительность и принесет большую прибыль для организации.

Основы поиска и устранения неисправностей

Самые распространенные причины сбоев в работе кабельных систем на витой паре:

1. Ошибки при монтаже – при правильных подключениях необходимо сохранение пар проводов и частоты скрутки в каждой паре; всегда необходимо сохранять «исходную скрутку» в каждой паре проводов насколько это возможно.
2. Разъемы, которые не соответствуют требованиям к качеству передаче данных
3. Неправильная настройка тестера
4. Дефекты или повреждения установленного кабеля
5. Коммутационные кабели (патч-корды) низкого качества*

При обсуждении эксплуатации сетей коммутационным кабелям всегда уделяется большое внимание. Сертификация часто выполняется с использованием Модели Постоянной линии (Permanent Link), поскольку сами коммутационные кабели, используемые в рабочих сетях, еще не установлены или недоступны.

До начала тестирования СКС необходимо проверить следующее:

• Правильно ли выбран стандарт тестирования? – Сертификационное тестирование выполняется как автоматический тест или «автотест». Стандарт тестирования, выбранный для автотеста, определяет модель соединения (Постоянная линия или Канал), измеряемые параметры тестирования, диапазон частот тестирования и критерии «Прошел/не прошел» для каждого теста.
• Правильно ли выбрана модель соединения?
• Используется ли правильный адаптер для тестирования с разъемом, характеристики которого соответствуют характеристикам разъема в телекоммуникационной розетке (TO) или коммутационной панели?
• Выполнялась ли установка эталонного значения за последние 30 дней? – Рекомендуется устанавливать эталонное значение регулярно через определенные промежутки времени для простоты запоминания (например, каждый понедельник утром)
• Используется ли последняя версия программного обеспечения тестера?
• Задан ли правильный NVP для тестируемого кабеля? – NVP имеет большое значение при создании тестером отчетов о длине или расстоянии до неисправности
• Работает ли тестер в допустимом температурном диапазоне и откалиброван ли он? – Помните, что Fluke Networks CableAnalyzer — это очень точное устройство, которое используется для измерения шумовых помех в кабелях. Калибровка этих средств выполняется на заводе перед отгрузкой и эта калибровка должна проверяться каждые 12 месяцев в авторизованном сервисном центре. Если тестер хранился в помещении с более низкой или высокой температурой, чем в рабочем помещении (например был оставлен на ночь в транспортном средстве), дождитесь достижения прибором стабильной рабочей температуры перед тем, как устанавливать эталонное значение или выполнять какие-либо измерения. Это может занять от 10 до 15 минут или более в зависимости от разницы в температурах.

Модели соединения

Для получения понятных результатов крайне важно выбрать правильные автотест и модель соединения. Качество Постоянной линии определяется таким образом, что после добавления коммутационных кабелей высокого качества к линии, требования к производительности канала автоматически удовлетворяются. Коммутационными кабелями высокого качества называются коммутационные кабели, которым присвоен тот же класс или категория, что и линии. Также это относится к случаям, когда эти кабели имеют более высокий уровень производительности. Именно по этой причине рекомендуется проводить сертификацию новых кабельных систем с использованием модели Постоянной линии и стандартов тестирования. Во время использования постоянной линии возможна многократная замена коммутационных кабелей и кабелей оборудования. Для использования модели тестирования Постоянной линии необходимо, чтобы кабели, используемые для подключения средств тестирования к линии, были полностью прозрачными для измерений. Фактически это означает, что средства тестирования для полевой сертификации должны быть более сложными, поскольку они должны вычесть значения от эффекта использования контрольного шнура из каждого измеряемого при тестировании параметра. Однако модель Постоянной линии включает в оконечные разъемы – сопряженное соединение 8-контактных модульных штекеров (RJ45) на адаптерах для тестирования и разъемов (гнезд) линии. В зависимости от используемой комбинации разъема и розетки результаты тестирования могут значительно различаться в области основных параметров, таких как Перекрестные наводки на ближнем конце (NEXT) и возвратные потери (Return Loss). Для правильной оценки качества разъемов на концах кабеля (в TO и на коммутационной панели) и заделки пар проводов в них, разъем на конце адаптера для тестирования Постоянной линии, который используется при тестировании, будет определен как эталонный тестовый разъем. Этот разъем используется для тестирования по всем параметрам, зависящим от частоты, с очень небольшими допусками. Следовательно используется всего несколько типов таких разъемов, которые незначительно отличаются друг от друга, и их использование обеспечивает получение высокоточных результатов тестирования СКС.

Как правило, измерения Канала выполняется при обслуживании или при проверке кабелей для работы приложений. Тестирование Канала после завершения монтажа новой сети выполняется не часто, поскольку в этот момент редко доступны коммутационные кабели, входящие в состав каждой линии. При правильных измерениях Канала эффекты использования сопряженного соединения в адаптерах для тестирования Канала тестера должны быть скомпенсированы.

Серия средств для автоматической диагностики DTX

Если при выполнении Автотеста происходит ошибка или получается «минимально допустимый» результат, тестеры серии DTX автоматически обрабатывают данные для предоставления информации о диагностике кабельной линии. После завершения диагностики пользователь может нажать клавишу «FAULT INFO» (программируемая клавиша F1), чтобы просмотреть результаты диагностики и данные тестирования.

Прежде всего давайте определим, что понимается под тестированием с минимально приемлемым результатом. Запасом при тестировании называется разница между измеряемым значением и соответствующим значением предела «Прошел/Не прошел». Запас имеет положительное значение, если тестирование завершается успешно, отрицательное, если нет, и нулевое, если измеряемое значение равно значению предела. Больший запас указывает на то, что результат далек от предела. Следовательно, больший положительный запас указывает на отличные результаты тестирования. Очень маленький запас означает, что результаты тестирования близки к допустимому пределу. Результат тестирования считается минимально приемлемым, если значение запаса меньше показателя точности тестируемого параметра Например, точность измерения Перекрестных наводок на ближнем конце (NEXT) имеет значение 1 дБ при 250 МГц и наихудший запас линии составляет при 250 МГц 0,4 дБ. Этот результат тестирования NEXT при 250 МГц считается близким к ограничению и называется минимально приемлемым результатом тестирования. В этом случае тестер автоматически проводит диагностику для указания возможной причины получения минимально приемлемого результата. Эти данные могут быть использованы для выявления проблемной области, устранения проблемы и получения линии высокого качества.

Если при тестировании кабельной линии на правильность схемы соединения – тестировании, при котором выполняется проверка того, что все 8 проводов подключены к правильным контактам на обоих концах кабеля – происходит ошибка, тестер приостанавливает выполнение тестирования и отображает полученные результаты. На рисунке 3 изображен такой сбой схемы соединения. Цепь в паре 1 разомкнута на расстоянии 48 м от основного блока и на расстоянии 17 м от модуля Smart Remote. Предполагается, что основной блок DTX всегда располагается в левой части экранов. Выполнение программы приостанавливается, и для оператора отображается запрос на подтверждение продолжение тестирования. Часто рекомендуется до продолжения тестирования устранить ошибку схемы соединений.

Обрывы проводов могут привести к получению неопределенных результатов тестирования. Например, вносимые потери оборванного провода не могут быть определены. Следовательно, все параметры, которые рассчитываются с использованием значения вносимых потерь, имеют неверное или неопределенное значение.

Уникальные возможности диагностики серии DTX имеют первостепенное значение в функциональности тестера при выявлении проблем с качеством, таких как возвратные потери или NEXT. На рисунке 4 показан экран с результатами тестирования неисправной линии класса E. Возвратные потери указывают на ситуации, приближенные к сбою, тогда как Перекрестные наводки на ближнем конце (NEXT), Интегральные перекрестные наводки на ближнем конце (PSNEXT), Отношение затухания к двунаправленным наводкам (ACR) и Суммарная защищенность на ближнем конце (PSACR) указывают на явные сбои. Цифры, указанные в скобках в правой части экрана указывают наихудшие значения соответствующего параметра тестирования.

При нажатии клавиши FAULT INFO, тестер отображает четыре возможных варианта диагностики. На рисунках 5a — 5d отображаются четыре возможных варианта ошибки. Пользователь должен проанализировать все эти варианты, проверить кабель в соответствии с приведенными указаниями и при подтверждении наличия проблемы принять меры по ее устранению. На рисунке 5a тестер указывает на возможность наличия более четырех соединений в линии. Первая возможность возникновения сбоя после анализа данных результатов тестирования. Как показано на экране тестера, в тестируемой линии имеется четыре соединения. Поэтому результаты диагностики неприменимы. На рисунке 5b в диагностике показывается, что более короткий сегмент кабеля, который находится на расстоянии 18 м. от удаленного блока, имеет неисправность типа «Возвратные потери», которая является причиной минимально допустимых результатов тестирования пары проводов 4,5. Тестер выведет на печать рекомендуемые проверки: «Проверьте скрутку проводов на разъеме и убедитесь, что используется разъем правильной категории». Другими словами, причиной минимально допустимых результатов для RL на паре 4,5 является разделка кабеля на разъеме или сам разъем. На рисунке 5c показывается местоположение следующей возможной ошибки, определенной при диагностике, выполняемой тестером. На расстоянии приблизительно 17 м от удаленного блока тестера между двумя комбинациями пар проводов возникает избыток перекрестных наводок. Последний возможный вариант показан на экране на рисунке 5d. Тестером был определен разъем на расстоянии 9 м от удаленного блока тестера и 8 м шнур рядом со следующим разъемом в линии. При этом тестер определил как возможную причину неисправности кабель в сегменте между двумя этими разъемами. Будет отображено следующее сообщение «Убедитесь, что используется кабель правильного типа. Используется кабель категории 5». Это предупреждение указывает на то, что источником неисправности может быть 8-метровый шнур в кабеле категории 5 в линии, в которой все компоненты должны иметь категорию 6 для соответствия требованиям к производительности класса E. Обратите внимание, что на этом экране указывается, что второй разъем на конце коммутационного кабеля расположен на расстоянии 17 м от удаленного блока тестера. И какой же из результатов автоматической диагностики является правильным?

На рисунке 6 изображена конфигурация линии, созданной для этого тестирования.

На рисунке 7 показано изображение фактической неисправности. Пары проводов на конце 2-метрового коммутационного кабеля небрежно расплетены и являются причиной возникновения сбоев NEXT в этом подключении, а также проблемы с возвратными потерями, близкой к критичной, для пары 4,5 в этом же местоположении. При диагностике, описанной выше, дефекты были выявлены на расстоянии 18 м от модуля Smart remote при тестировании на возвратные потери и на расстоянии 17 м при тестировании на NEXT. Именно это можно назвать точной диагностикой.

После выявления специалистом по тестированию этой точки физической линии эта неисправность становится очевидной. Наиболее целесообразным и часто оптимальным способом решения проблемы с неисправным коммутационным кабелем является получение и установка качественного кабеля категории 6. В этот момент необходимо выполнить повторное тестирование линии, чтобы убедиться в устранении неисправностей и работоспособности линии. Фактическая длительность устранения этой проблемы не должна занимать более нескольких минут.

Обратите внимание на необычные настройки для этого тестирования. При использовании рекомендуемой конфигурации постоянная линия заканчивается на коммутационной панели на одном конце и на TO на другом с возможным использованием точки консолидации (CP) (подключения) на расстоянии не менее, чем 15 м от обоих концов (как правило ближе к TO), как изображено на рисунке 1. В этом аспекте, диагностика, изображенная на рисунке 5a также правильна. Это постоянная линия содержит на одно подключение больше, чем в стандартных ситуациях или чем рекомендуется. Однако следует помнить, что после замены неисправного коммутационного кабеля исправным, тестирование этой линии, включая разъем с отклонением от нормы, успешно пройдет для постоянной линии Класса E.

Если была выявлена неисправность линии в точке консолидации, то технический специалист должен будет повторно выполнить заделку подключения после того, как удостоверится, что разъемы соответствуют требованиям к компонентам Категории 6.

Автоматическая диагностика соединения позволяет сэкономить временные и прочие затраты по сравнению с методом проб и ошибок, при использовании которых требуется выполнение повторной заделки кабелей и/или замены оборудования подключения в нескольких местах для успешного завершения тестирования неисправной линии.

В разделе описания приемов расширенной диагностики описываются способы получения и интерпретации базовых данных диагностики, которые получаются при использовании алгоритмов анализа тестера.

Причины неисправностей кабелей

Для каждого из обязательных требований к кабельной структуре TIA и ISO приводятся советы по диагностике, которые используются для быстрого выявления причины сбоев в случае их возникновения. В некоторых случаях будут указываться причины успешного завершения тестирования вопреки существующим для завершения тестирования с результатом «Не прошел».

Схема разводки

Длина

Примечание: В соответствии со стандартной практикой длина кабеля определяется длиной наиболее короткой пары. NVP различается в зависимости от пары, и это означает, что в отчете для каждой пары может быть указана разная длина. Соблюдение этих условий может привести к тому, что тестирование кабеля с тремя или четырьмя парами по ограничению длины будет тем не менее получен результат «Прошел» (например, канал длиной 101, 99, 103, 102 метров для четырех пар). В этом случае правильной интерпретацией будет «Прошел».

Смещение/задержки

Вносимые потери (Затухание)

NEXT и PSNEXT

Возвратные потери

ACR-F и PSACR-F (ранее использовавшиеся имена: ELFEXT и PSELFEXT)

Сопротивление

Обратившись к специалистам нашей компании вы сможете избежать многих проблем. Мы поможем подобрать качественное и недорогое оборудование, провести квалифицированный монтаж СКС, монтаж систем видеонаблюдения, монтаж СКУД и провести тестирование СКС на соответствие категории поверенным прибором.