ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΚΑΑΩΑΙΩΝ

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΔΒΑΔ.Λ,Σ ΣΧΟΛΗ ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ, ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ <? <5- ΤΩΝ ΕΞΗΖΙΔΗΣ ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΑΡΥΠΗΣ ΛΕΩΝΙΔΑΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΚΑΑΩΑΙΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΜΠΑΝΤΕΚΑΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΑ, 2003

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαια 1. Αναγνώριση είδους σφάλματος 2. Τύποι καλωδίων 3. Έλεγχος αντοχής καλωδίων με εφαρμογή κατάλληλης τάσης δοκιμής 4. Καύση σφάλματος 5. Εκλογή μεθόδων εντοπισμού ό.γέφυρα WHEATSTONE Τ.Μέθοδος σύνθετης αντίστασης 8. Παλμοηχόμετρο 9. Μέθοδος ακριβούς εντοπισμού με κρουστικές τάσεις ΙΟ.Μέθοδος ελεύθερης ταλάντωσης 11.Γεννήτρια τόνου 12. Μέθοδος εντοπισμού σφάλματος με ακουστική συχνότητα 13. Συνθήκες ασφάλειας κατά τις μετρήσεις

3 ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΘΕΜΑΤΟΣ Σε τηλεπικοινωνιακά καλώδια, σε καλώδια μεταφοράς ηλεκ. ενέργειας, μονοπολικά ή περισσοτέρων της μιας φάσης είναι δυνατό να συμβούν σφάλματα, η θέση των οποίων είναι μερικές φορές αδύνατο να εντοπισθεί με απλή επιθεώρηση. Για παράδειγμα αν έχουμε ένα υπόγειο καλώδιο θα πρέπει να εκσκαφεί τελείως για να προσδιορισθεί που υπάρχει βλάβη. Οι βλάβες που είναι δυνατό να παρουσιασθούν διακρίνονται στις εξής κατηγορίες: 1) διαρροή προς την γη, λόγω διακοπής της μόνωσης του αγωγού ως προς τον θώρακα του. 2) διακοπή του αγωγού λόγω θραύσης του για κάποια αιτία. 3) βραχυκύκλωμα, που είναι η διακοπή της μόνωσης μεταξύ 2 ή περισσοτέρων αγωγών. Τα αίτια των σφαλμάτων στα καλώδια οφείλονται στα παρακάτω: 1) Σφάλματα που προέρχονται από την θερμική καταπόνηση των καλωδίων ύστερα από υπερφόρτιση ή βραχυκύκλωμα. 2) Σφάλματα που προέρχονται από μηχανικές καταπονήσεις κατά την διάρκεια επισκευών στους δρόμους ή σε έργα άλλων οργανισμών. Τα σφάλματα του είδους έχουν μεγάλο ποσοστό γύρω στο 80%. 3) Σφάλματα κατά την εγκατάσταση των καλωδίων. 4) Σφάλματα από κατασκευής που διέφυγαν από τις δοκιμές του εργαστηρίου. Το ποσοστό έχει ελαττωθεί τα τελευταία χρόνια κατά πολύ σ' αυτή την περίπτωση.

4 1. ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΕΙΔΟΥΣ ΣΦΑΑΜΑΤΟΣ. Για μια σίγουρη διαπίστωση για τον τύπο του σφάλματος μπορεί να γίνει είτε βραχυχρόνια καύση, είτε με καυστικούς παλμούς. Αν κατά την καύση αυξάνει το ρεύμα ενώ αντίστοιχα μειώνεται η τάση σε μικρό χρονικό διάστημα τότε συμπεραίνουμε ότι δεν εισέρχεται αέρας στην θέση του σφάλματος και άρα ο τύπος σφάλματος είναι A & Β. Αν όμως έχουμε αντίθετα αύξηση της τάσης καύσης με μείωση του ρεύματος και η τάση καύσης είναι μερικά KV και ακολουθούν περιοδικά υπερπηδήσεις τότε έχουμε τον τύπο C με είσοδο αέρα στην θέση του σφάλματος. J Z ΣΧ.Ια Εύρεση τύπου σφάλματος με τη μέθοδο καύσης του σφάλματος. Ανάλογο φαινόμενο έχουμε και κατά τον έλεγχο με κρουστικούς παλμούς. Αρχικά μετρούμε την αντίσταση σφάλματος στην συνέχεια μετά από 5-10 υπερπηδήσεις την μετρούμε και πάλι. Αν έχουμε μείωση αυτής, έχουμε σφάλμα τύπου Α. Αν έχουμε αύξηση, έχουμε τύπο Β ή C.

5 ΣΧ. 1β Εύρεση του τύπου σφάλματος λόγω αλλαγής της αντίστασης σφάλματος με την κρουστική μέθοδο. 1.1 Φυσική μορφή σφάλματος Ο εντοπισμός της θέσης του σφάλματος γίνεται όταν μεταβάλλονται τα χαρακτηριστικά ενός υγιούς καλωδίου. Αυτή η αλλαγή λόγω μιας οπής στην μόνωση ή αγώγιμης γεφύρωσης από άνθρακα ή διακοπής, δίνει την δυνατότητα εντοπισμού. Ο σχηματισμός αγώγιμης γεφύρωσης πολλές φορές είναι επιθυμητός ή ακόμη η απομάκρυνση μιας τέτοιας γεφύρωσης. Βασική προϋπόθεση γι' αυτό είναι η θερμοκρασία διάσπασης του υλικού της μόνωσης σε σχηματισμό C και Η2 ή με την είσοδο του Ο2 του αέρα, σχηματισμό CO2 από την καύση του C. Οι δύο αυτές χημικές επεξεργασίες προσφέρουν την δυνατότητα της για κάθε φορά εκλογής τους για την επιτυχία του σκοπού του εντοπισμού του σφάλματος. 1.2 Διάκριση σφαλμάτων Σφάλματα καλωδίων τύπου Α. Εδώ δεν έχουμε βλάβη ούτε στον μολύβδινο μανδία, ούτε στον μολύβδινο οπλισμό. Αυτό συμβαίνει αν η ενέργεια της υπερπήδησης του

6 ηλεκτρικού είναι μικρή. Χαρακτηριστικό σ' αυτό τον τύπο του σφάλματος είναι ότι δεν εισέρχεται αέρας στο σημείο σφάλματος και επομένως κάθε υπερπήδηση για τον ακριβή εντοπισμό με ακουστικές μεθόδους ή η καύση του σφάλματος οδηγούν στον σχηματισμό άνθρακα. Αυτός ο άνθρακας ελευθερώνεται από την διάσπαση του υλικού της μόνωσης και σχηματίζει μικρό χρονικό διάστημα μια αγώγιμο σύνδεση μικρής αντίστασης η οποία είναι ακατάλληλη για τον ακριβή εντοπισμό του σφάλματος γιατί άγει το κρουστικό ρεύμα χωρίς να σχηματισθούν υπερπηδήσεις οι οποίες :ην συνέχεια να ανιχνευθούν ακουστικά. 0*/.o:Ir - oh ( ) υ _)Α ίτ Ια Rsr ΣΧ.Ιγ Σφάλματα καλωδίων τύπου Β. Εδώ έχουμε μια οπή μόνο στον μολύβδινο μανδύα. Έτσι το οξυγόνο του αέρα εισέρχεται στην θέση του σφάλματος. Η κρουστική μέθοδος μπορεί να εφαρμοσθεί στις περισσότερες περιπτώσεις συνέχεια, επειδή οι υπερπηδήσεις δημιουργούν φαινόμενα άντληση αέρα, ο οποίος προκαλεί καύση του άνθρακα και επομένως αδυναμία σχηματισμού αγώγιμου γέφυρας.

7 Στην μέθοδο της καύσης παράγονταν αμέσως συνδέσεις μικρής αντίστασης επειδή κατά την καύση δεν παρατηρείται ανταλλαγή αέρα μέσω του οπλισμού Σφάλματα καλωδίων τύπου C. Σε αυτό τον τύπο έχουμε ουσιαστική διαφορά από τους προηγούμενους, στο ότι εδώ ο μολύβδινος μανδύας και ο χαλύβδινος οπλισμός είναι κατεστραμμένος, και κατά συνέπεια το οξυγόνο του αέρα εισέρχεται στη θέση του σφάλματος ελεύθερα. Έτσι δεν σχηματίζεται άνθρακας κατά την κρουστική μέθοδο, άρα η μέθοδος αυτή μπορ είναι να εφαρμοσθεί με επιτυχία. Η καύση του σφάλματος είναι μόνο δυνατή όταν κατά την διάρκεια της παύσης σχηματισθεί προστατευτικό αέριο από το οξυγόνο και το CO2 το οποίο καλύπτει τη θέση του σφάλματος.

8 2. ΤΥΠΟΙ ΚΑΛΩΔΙΩΝ 2.1 ΚΑΛΩΔΙΑ Μ.Τ (15-30 KV) Κατά την Αγγλική ορολογία είναι τύπου Η ή τύπου HSL Στα τριπολικά καλώδια το ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί τόξα κατά μήκος επαφής των φύλλων του -μονωτικού χαρτιού. Τα τόξα αυτά καταστρέφουν πολύ γρήγορα την μόνωση. Επίσης τα παρεμβύσματα των σιδηρών κιβωτίων είναι τρωτά σημεία για τις μονώσεις. Τα προβλήματα αυτά αντιμετωπίζονται με καλώδια τύπου Η και HLS. Στα τριπολικά καλώδια Η η μόνωση κάθε αγωγού καλύπτεται με διάτρητη μεταλλική ταινία μικρού πάχους και οι τρεις φάσεις περικλείονται μέσα σε ολόσωμο μολύβδινο μανδύα. Τελευταία έχουν επικρατήσει τα καλώδια HLS που είναι όμως τα τύπου Η με την διαφορά ότι ο κάθε αγωγός έχει το δικό του μολύβδινο μανδύα ιός από τον εξωτερικό που είναι κοινός.

9 2.2 ΚΑΛΩΔΙΑ Υ.Τ Με την εξέλιξη της τεχνικής σήμερα κατασκευάσθηκαν καλώδια υψηλής και υπέρ υψηλής τάσης μέχρι 1000 KV. Όσο όμως αυξάνει η τάση, πληθαίνουν και τα προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπισθούν. Έτσι τα διπολικά καλώδια Υ.Τ είναι πολύ βαριά και δύσχρηστα ενώ τα μονοπολικά παρουσιάζουν μεγάλες απώλειες στον χαλύβδινο οπλισμό. (ΓΤ αυτό κατασκευάζονται χωρίς χαλύβδινο οπλισμό). Οι συστολές και διαστολές καλωδίων εκτός από την τοποθέτηση χάλκινης ταινίας αντιμετωπίζονται όπως παρακάτω ΚΑΛΩΔΙΑ ΜΕ ΠΛΗΡΩΣΗ ΛΑΔΙΟΥ Τα καλώδια αυτά έχουν μονωτικό λάδι με χαμηλή πίεση 0,5-3,5 kp/cm^. Η πίεση αυτή ασκείται στο εσωτερικό των αγωγών. Το λάδι συγκοινωνεί με δοχεία διαστολής που βρίσκονται σε ορισμένες αποστάσεις κατά μήκος του καλωδίου. Πλεονεκτήματα των καλωδίων αυτών είναι η καλή τους ψύξη, ενώ μειονέκτημά τους είναι το μεγαλύτερο κόστος. ΣΧ.2γ. 1. εξωτερικό πλαστικό περίβλημα, 2. πλαστική ταινία, 3. μη μαγνητική μεταλλική ταινία, 4. μολύβδινος μανδύας, 5. μόνωση χάρτου, 6. αγωγός κοίλος, 7. οχετός ελαίου ΚΑΛΩΔΙΑ ΜΕ ΠΛΗΡΩΣΗ ΜΕ ΑΕΡΙΟ Εκτός από την πλήρωση με λάδι, εφαρμόζεται και η μέθοδος της πλήρωσης με αέριο και κυρίως με άζωτο. Η πίεση του αερίου είναι μεγάλη

10 και κυμαίνεται από 10-15kp/cm. Όπως και στα καλώδια με πλήρωση λαδιού, έτσι και με πλήρωση αζώτου αυξάνεται, η διηλεκτρική του αντοχή ca καλώδια αυτά διπλασιάζεται η τάση λειτουργίας και αυξάνεται η επιτρεπόμενη τάση κατά 50%. ΣΧ.2δ. 1. αντιδιαβρωτικό περίβλημα χαλύβδινου σωλήνα, 2. χαλύβδινος σωλήνας, 3. αέριο υπό πίεση, 4. συρμάτινο περίβλημα, 5. μεταλλικό φύλλο, 6. μόνωση χάρτου ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ Η έρευνα σήμερα στρέφεται σε πολλούς τομείς. Ήδη δοκιμάστηκαν μονοπολικά καλώδια 400 KV υδρόψυκτα, και γίνονται δοκιμές σε καλώδια με υπεραγώγιμα υλικά ΥΛΡΟΨΥΚΤΛ ΚΛΛΩΔΙΛ Η επιτρεπόμενη ένταση περιορίζεται από την αύξηση της θερμοκρασίας κυρίως στο μονωτικό χαρτί. Έχουν κατασκευασθεί καλώδια με κοίλο αγωγό που ψύχεται εσωτερικά με την κυκλοφορία ψυχρού νερού. Το νερό ψύχεται σε ψυγεία και επανακυκλοφορεί. Η μέθοδος αυτή της ψύξης με νερό, θα μπορούσε να εφαρμοσθεί σε όλα τα καλώδια αλλά είναι οικονομικά ασύμφορη.

11 2.3.2 ΥΠΕΡΑΓΩΓΙΜΑ ΚΑΑΩΑΙΑ Μερνκά μέταλλα και κράματα σε χαμηλές θερμοκρασίες, κοντά στο απόλυτο μηδέν (-273 C), γίνονται υπεραγώγιμα κι έτσι μπορούν μέσα απ' αυτά να κυκλοφορήσουν μεγάλες εντάσεις με πολύ μικρές απώλειες. Μερικά υλικά όταν γίνουν υπεραγώγιμα, παρουσιάζουν επιδερμικά φαινόμενα και στο Ε.Ρ και στο Σ.Ρ, ενώ άλλα κράματα δεν παρουσιάζουν επιδερμικά φαινόμενα στο S.Ρ. Την ένταση που μπορεί να περάσει απ' αυτά τα καλώδια, περιορίζει μόνο το μαγνητικό πεδίο. Είναι δυνατή η επίτευξη πυκνότητας έντασης ρεύματος της τάξης των A/cm^ (στο 2.Ρ). Τέλος, έχουν γίνει δοκιμές με υπερπαραγωγούς από υγρό ήλιο. ΣΧ.2ε. Στα ελληνικά υπόγεια δίκτυα, οι κυριότερες από τις χρησιμοποιούμενες σήμερα διατομές καλωδίων είναι: 150KV:250mm^ και: SOOmm^ χαλκού, 600mm^, 700mm^ και SOOmm^ αλουμινίου. Καλώδια 20KV: 3150mm^ και 3240mm^ αλουμινίου. Καλώδια Χ.Τ: mm^ και 450mm^ αλουμινίου. Η τέταρτη διατομή των καλωδίων Χ.Τ ανήκει στον ουδέτερο αγωγό τους.

12 3. ΈΛΕΓΧΟΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΚΑΛΩΔΙΩΝ ΚΑΤΑΛΛΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ ΔΟΚΙΜΗΣ. ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Ένα μεγάλο πρόβλημα για τις εγκαταστάσεις είναι η εγγύηση της ασφαλούς λειτουργίας των καλωδίων τροφοδοσίας τους με ηλεκτρική ενέργεια. Ο έλεγχος της αντοχής των καλωδίων πρέπει να οδηγεί πάντα σε μια τελεσίδικη απόφαση είναι δηλαδή αποδεκτά ή μη παραδεκτά, βέβαια αφού προηγουμένως περάσουν από κάποιο έλεγχο ο οποίος σε θετική απάντηση θα εξασφαλίζει μεγάλη διάρκεια ζωής των καλωδίων κάτω από φυσιολογικές συνθήκες λειτουργίας τους. Έλεγχος των καλωδίων γίνεται αρχικά στο εργοστάσιο κατασκευής, όταν τα καλώδια είναι τυλιγμένα πάνω στα τύμπανα, δηλαδή όταν είναι έτοιμα για μεταφορά στον τόπο τοποθέτησής τους. Τα καλώδια όμως κατά την διάρκεια της μεταφοράς τους στους λάκκους, καθώς και την επικάλυψη των τελευταίων με τα προϊόντα εσκαφής, μπορούν να υποστούν βλάβη. Οι στατιστικές της VDE δείχνουν ότι τόσο σε χαμηλής, όσο και μέσης τάσης, το 60-70% όλων των σφαλμάτων των καλωδίων είναι αποδεδειγμένο ότι οφείλεται σε εξωτερικά αίτια. Αυτό το υψηλό ποσοστό μας υποχρεώνει σε ένα έλεγχο της αντοχής των καλωδίων μετά την τοποθέτησή τους, και πριν τεθούν σε λειτουργία. Έλεγχος καλωδίων επιβάλλεται και μετά από την αποκατάσταση οποιασδήποτε βλάβης. Έλεγχος καλωδίων κατά τακτά χρονικά διαστήματα σε καλώδια που τροφοδοτούν μεγάλης σημασίας καταναλωτές, ραντάρ, στρατόπεδα κ.τ.λ, είναι δυνατό να συμβάλλουν στην αποφυγή σφαλμάτων που προέρχονται από την απότομη εκφόρτιση καλωδίων μεγάλου μήκους ή από την ύπαρξη υγρασίας στη μόνωση των

13 καλωδίων ή σε νερό που μπήκε από τα ακροκιβώτια και κυκλοφορεί μέσα στα καλώδιο. Σημασία στον έλεγχο καλωδίων έχει το ύψος της τιμής τάσης ελέγχου, καθώς και η διάρκεια ελέγχου τους. Οι προδιαγραφές VDE αφήνουν ελεύθερη την εκλογή για το είδος της την εκλογή για το είδος της τάσης ελέγχου, δηλαδή εναλλασσόμενης ή συνεχούς τάσης. Συνήθως στην πράξη γίνονται οι έλεγχοι μόνο με συσκευές συνεχούς τάσης, κι αυτό γιατί οι συσκευές Σ.Ρ είναι μικρότερες σε βάρος από τις αντίστοιχες Ε.Ρ. Ο χρόνος που χρειάζεται για να φορτισθεί ένα καλώδιο δεν προσδιορίζεται από προδιαγραφές. Ο χρόνος ελέγχου αρχίζει από τη στιγμή που το καλώδιο έχει φορτισθεί και η τάση έχει πάρει την προβλεπόμενη τιμή. Όταν κάθε αγωγός ενός καλωδίου περιβάλλεται από δικό του μανδύα, τότε μπορούν όλοι οι αγωγοί να συνδεθούν παράλληλα μεταξύ τους, καθώς επίσης και όλοι οι μανδύες τους μεταξύ τους και προς τη γη. Όταν οι αγωγοί δεν έχουν δικό τους μανδύα με εξαίρεση τους προβλεπόμενους από VDE D271/3.69, τότε μπορούν να ελεγχθούν δύο αγωγοί συνδεδεμένοι παράλληλα στο μισό όμως χρόνο, ενώ ο τρίτος αγωγός, αν υπάρχει, και ο οπλισμός του καλωδίου πρέπει να γειωθεί. Πρέπει να προσέξουμε στο σημείο αυτό την τιμή της τάσης που εφαρμόζουμε. Για συνεχή τάση δεν πρέπει να υπερβαίνει το 90% της μέγιστης τιμής τάσης στην οποία αντέχουν οι διάφοροι εξοπλισμοί του. Για την περίπτωση της εναλλασσόμενης τάσης αυτή μπορεί να είναι το 1,3 της τάσης στην οποία αντέχεί ο εξοπλισμός.

14 Πίνακας : VDE που ισχύουν σήμερα για τον έλεγχο εγκαταστάσεων με καλώδια 0255/11.72 Καλώδια εμποτισμένα χαρτιού με μεταλλικό μανδύα. 0265/4.75 Καλώδια με ελαστική ή πλαστική μόνωση και με μανδύα μολύβδου (ονομαστική τάση 1 KV) 0271/3.69 Καλώδια με μόνωση και μανδύα από πλαστικό (πλαστικό με βάση PVC) 0271/10.63 Καλώδια με ελαστική μόνωση και ελαστικό μανδύα ή πλαστική μόνωση και πλαστικό μανδύα. 0272/9.79 Καλώδιο με μόνωση από δικτυωτό πολυαιθυλένιο (ονομαστική τάση 06/1 KV ) 0273/8.78 Καλώδιο με θερμοπλαστικό ή δικτυωτό πολυαιθυλένιο PE+VPE 0298/(σε Για όλα τα είδη καλωδίων και για μεμονωμένους επεξεργασία) αγωγούς. Η εναλλασσόμενη τάση δεν πρέπει κατά την διάρκεια της δοκιμής να υπερβαίνει περισσότερο από 5% την ορισμένη ημιτονοειδή τάση. Η εφαρμοζόμενη τάση δεν πρέπει να έχει άλλες αρμονικές και ιδιαίτερα την τρίτη αρμονική των 150 ΗΖ, γιατί αυτές οδηγούν σε μια υπέρταση που μπορεί να καταστρέψει τη μόνωση του καλωδίου, γι αυτό το λόγο η μέτρηση της τάσης πρέπει να γίνεται με όργανο που δείχνει τη μέγιστη τιμή τάσης. Η τιμή της συνεχούς τάσης δεν πρέπει να υπερβαίνει την επιτρεπόμενη τιμή περισσότερο από 5%.

15 Πίνακας Τάσεις ελέγχου για καλώδια σύμφωνα με τους VDE τιμές σε KV VDE Ονομαστικές τάσεις Uo/U (KV) καλωδίων 0,6/1 3,5/6 6/10 12/20 18/ /11.72 ~ 1, = 3, /4.75 ~ = /3.69 ~ 2,2-3, = 6,5-9, /10.63 ~ = /9.79 ~ = - 6,3-0273/10.81 ~ = 5, υπό έκδοση = 5, Εναλλασσόμενη τάση = Συνεχής τάση Η τάση δοκιμής πρέπει να ανυψώνεται σιγά-σιγά, ξεκινώντας από το μηδέν. Η ταχύτητα ανύψωσης της τάσης δεν πρέπει να υπερβαίνει την IKV/sec. Ο χρόνος αυτός είναι απαραίτητος για να φορτισθεί ομαλά το καλώδιο και για να μην δημιουργηθούν διαφορές τάσης στα άκρα του καλωδίου. Μετά τον έλεγχο ακολουθεί η εκφόρτιση. Σε καλώδιο που έγινε έλεγχος με συνεχή τάση 36KV και C=2\if, έχουμε από τη σχέση Q = ^c υ^ =1156J. Αν λοιπόν γίνει η εκφόρτιση με μια ράβδο ή με σύστημα δύο σφαιρών απότομα, τότε αυτή η εκφόρτιση σημαίνει μια μεγάλη και όχι απαραίτητη καταπόνηση των μονώσεων του καλωδίου σε χρόνο της τάσης μερικών η sec. Είναι λοιπόν πιθανόν μετά από ένα επιτυχημένο έλεγχο του καλωδίου να καταστραφεί. Ακόμη, η απότομη εκφόρτιση καλωδίων με

16 πλαστική μόνωση, π.χ. P.V.C, προκαλεί την αλλαγή πολικότητας των μορίων του διηλεκτρικού του. Η αλλαγή αυτή παραμένει και μετά την εκφόρτιση και παρόλο που έχει γίνει βραχυκύκλωμα των αγωγών του καλωδίου, διαρκεί για αρκετές ώρες ή και μέρες. Μπορεί λοιπόν κατά την απομάκρυνση του βραχυκυκλώματος, να έχουμε μια μεγάλη τάση στα άκρα του καλωδίου. Αυτή η τάση οπωσδήποτε δεν έχει επικίνδυνες συνέπειες για τη ζωή των ανθρώπων, μπορεί όμως να οδηγήσει σε φαινόμενα ψυχολογικά. Η εκφόρτωση των καλωδίων πρέπει να γίνεται κατά τρόπο -σίγουρο, χωρίς κινδύνους και σιγά-σιγά. Για τάσεις ελέγχου μέχρι 100KV, και όχι για πολύ μεγάλου μήκους καλώδια, υπάρχουν ειδικές ράβδοι εκφόρτισης εφοδιασμένες με αντίσταση, και είναι συνδεδεμένες άμεσα, σίγουρα και ορατά, με αγωγό γείωσης. Για πολύ υψηλές τάσεις ελέγχου και για μεγάλου μήκους καλώδια, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα σύστημα τηλεχειριζόμενων σφαιρών με σύστημα εκφόρτωσης μέσα από αντίσταση. Στην πράξη, όταν χρησιμοποιείται συνεχής τάση για τον έλεγχο, ένα τμήμα των φορτίων διοχετεύεται προς τις συσκευές ελέγχου, εφόσον φυσικά αυτές είναι ακόμη συνδεδεμένες. Κανονισμός VDE Συνεχής τάση Εναλλασσόμενη τάση 0255/ min 60 min 0265/ min 0271/ min 30 min 0271/ min 60 min 0272/ min 0273/ min min min min

17 4. ΚΑΥΣΗ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ 4.1 Η πρώτη βαθμίδα καύσης - υπερπήδησης Η πρώτη βαθμίδα καύσης αρχίζει με την εφαρμογή Υ.Τ. Σε καλώδια μεγάλου μήκους δημιουργούνται υπερπηδήσεις στο σημείο του σφάλματος. Η θέση του σφάλματος ενεργεί σαν διάκενο σπινθηριστού σε παράλληλη σύνδεση με την χωρητικότητα του καλωδίου. Επειδή η θερμική ισχύς των σπινθήρων είναι ένα μόνο μικρό ποσοστό της ισχύος φόρτισης του καλωδίου και ο σπινθήρας είναι πολύ βραχύς για την δημιουργία μιας αγώγιμου γεφύρωσης, είναι δυνατόν το φαινόμενο να συνεχίζεται για αρκετό χρονικό διάστημα, πράγμα που δεν είναι σπάνιο στην πράξη. Η προσπάθειά μας βέβαια είναι ο σχηματισμός του τόξου τάσης, φαινόμενο που βοηθά να μπούμε στην κύρια βαθμίδα καύσης. Για να γίνει κατανοητή η πορεία της καύσης είναι βασικό να γνωρίζουμε γιατί δημιουργούνται περιοδικά υπερπηδήσεις και γιατί απότομα αρχίζει το τόξο τάσης που θα μας οδηγήσει στην θέση σφάλματος. " «Θ 'ί''θ9ΐ'\ If'iynKfaoit ΣΧ.4 Σχηματισμός τόξου τάσης με ψυχρή κάθοδος

18 Κατά την υπερπήδηση έχουμε ροή ηλεκτρονίων από την κάθοδο προς την άνοδο λόγω κρούσης ιονισμένων φορτίων αερίου του αγώγιμου πλάσματος προς την κάθοδο. Για να διατηρηθεί η ροή του ρεύματος, πρέπει τα ιονισμένα μόρια να επιταχυνθούν ισχυρά και αυτό γίνεται, με την εφαρμογή μιας υψηλής τάσης ώστε αυτά να αποσπούν συνέχεια νέα ηλεκτρόνια από την κάθοδο. Η συνεχιζόμενη αυτή κατάσταση, χαρακτηρίζεται σαν τόξο τάσης. Αν στο σημείο του σφάλματος του καλωδίου θέσουμε όλη την ενέργεια που μπορεί να αποταμιεύσει η χωρητικότητα του καλωδίου, τότε έχουμε μια ανύψωση του ρεύματος υπερπήδησης σε μικρό χρονικό διάστημα στην τιμή του ρεύματος εκφόρτισης του καλωδίου, η οποία μπορεί να ανέρχεται σε μερικές χιλιάδες αμπέρ. Τώρα αυτό ακριβώς το ισχυρό ρεύμα, θερμαίνει την ψυχρή κάθοδο μετατρέποντάς την, σε λεπτό στρώμα το οποίο εκπέμπει από μόνο του ηλεκτρόνια. Αυτό το τόξο μεταφέρει στο πλάσμα πυρακτωμένα μόρια, και είναι το γνωστό ηλεκτρικό τόξο. Το καλώδιο μπορεί τώρα σε χαμηλότερης τάσης τάση να εκφορτίζεται, π.χ. 100V. Όταν το καλώδιο εκφορτίζεται, ψύχεται η επιφάνεια της καθόδου, και επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση. Το καλώδιο φορτίζεται πάλι και το φαινόμενο συνεχίζεται περιοδικά. Μερικές φορές όμως, επιθυμούμε μετά την υπερπήδηση να παραμείνει το τόξο πρέπει η ενέργεια η αποταμιευμένη στο καλώδιο να μην είναι πολύ μεγάλη, ώστε να θερμαίνει τη θέση υπερπήδησης ως το σημείο θερμικής εκπομπής. Επειδή η χωρητικότητα του καλωδίου είναι δεδομένη, ο μόνος τρόπος για την μετατροπή υπερπηδήσεων σε τόξο τάσης, είναι η μείωση της τάσης υπερπήδησης.

19 Στην διάρκεια των υπερπηδήσεων, δημιουργούνται νιτρώδη αέρια τα οποία είναι, καλοί αγωγοί και τοποθετούνται πάνω στο υλικό της μόνωσης, στο σημείο του σφάλματος. Το φαινόμενο αυτό έχει συνέπεια να μειώνεται η τάση υπερπήδησης μέχρι του σημείου που θα αρχίσει να δημιουργείται το τόξο τάσης. Πάνω σε αυτό υπάρχει μια σχέση που μας δείχνει πότε παύουν οι υπερπηδήσεις και μεταπηδούν στο τόξο τάσης. Τα όσα έχουμε αναφέρει παραπάνω, παριστάνονται στο παρακάτω σχεδιάγραμμα: 4.2 Δεύτερη βαθμίδα καύσης-τόξο τάσης Από την θερμική ενέργεια του τόξου τάσης έχουμε διάσπαση του υλικού της μόνωσης και σχηματίζεται άνθρακας, που είναι και ο βασικός σκοπός αυτής της βαθμίδας. Το τόξο τάσης που σχηματίζεται μεταξύ αγωγού και μανδύα, έχει ελαφρά μπλε χρώματα και έχει μια τάση λειτουργίας 5-15KV. Αυτή η σχετικά υψηλή τάση είναι για το τόξο τάσης αναγκαία, επειδή τα ιονισμένα μόρια στο πλάσμα του τόξου πρέπει με

20 μεγάλη ταχύτητα να προσκρούσουν πάνω σε ψυχρό μεταλλικό αγωγό και να αποκτήσουν νέα ηλεκτρόνια για την διατήρηση του τόξου σε αντίθεση με την πρώτη βαθμίδα, σύμφωνα με την οποία οι. υπερπηδήσεις προσδίδουν μόνο μικρό ποσοστό ενέργειας σε μορφή θερμότητας, το τόξο τάσης παράγει στη θέση του σφάλματος, θερμική ισχύ ίση περίπου προς την ισχύ της συσκευής καύσης. Ev6ci ί II C όογάνυν νι ΣΧ.4γ Για την γνώση της πορείας της καύσης, παρατηρούνται τα όργανα τάσεως, εντάσεως καύσης. Αν οι δείκτες των οργάνων έχουν αντίθετη κίνηση, δηλαδή αυξάνει η τάση με μειωμένη την ένταση, σημαίνει αρνητική πορεία καύσης. Αν μειώνεται η τάση με αυξανόμενη την ένταση, έχουμε την επιθυμητή πορεία της καύσης, ανάλογα προς την απόκλιση των οργάνων μειώνεται ή αυξάνεται το ρεύμα καύσης. Η μετάβαση από το τόξο τάσης προς το ηλέκτρ. τόξο της τρίτης βαθμίδας καύσης η οποία έχει μόνο 10% της τάσης καύσης, αναγνωρίζεται από το ότι ο δείκτης της καύσης δείχνει μικρή τιμή, ή ακόμη πέφτει πολύ απότομα η τάση στη μηδενική σχεδόν ένδειξη. Αυτή η μετάβαση στο ηλεκτρικό τόξο, σημαίνει σχηματισμό πυρακτωμένης καθόδου, η οποία αποτελείται κύρια από άνθρακα, και η οποία με μικρή ενέργεια εκπέμπει ηλεκτρόνια. Για τον λόγο αυτό πέφτει

21 και η τάση του τόξου. Ο σχηματισμός του άνθρακα επιτυγχάνεται, μόνο όταν την θέση του σφάλματος καταναλωθεί το οξυγόνο. Η διάρκεια του σχηματισμού άνθρακα εξαρτάται από πολλούς συντελεστές, όπως είναι π.χ. το μέγεθος της οπής στη μόνωση των καλωδίων και στον μανδύα, κάλυψη του καλωδίου με διάφορα υλικά, είσοδος υγρασίας στο σφάλμα κ.α. Από τη στιγμή που θα σχηματισθεί πυρακτωμένος άνθρακας, ο οποίος ενεργεί πια σαν αγώγιμη πυρακτωμένη κάθοδο, δεν επιτρέπεται ο άνθρακας να υπερθερμανθεί με την διέλευση του ρεύματος γιατί τότε θα εξαερωθεί. Η συσκευή καύσης είναι δυνατό να ρυθμισθεί ώστε να αποφευχθεί η υπερθέρμανση του άνθρακα. 4.3 Τρίτη βαθμίδα καύσης - Ηλεκτρικό τόξο Ο σκοπός της τρίτης βαθμίδας είναι η πιο πέρα διάσπαση της μόνωσης στον άνθρακα μέχρι ότου σχηματισθεί πυρακτωμένη γέφυρα από άνθρακα, και συνεπώς το σβήσιμο του τόξου. Η μετάβαση από το ηλεκτρικό τόξο στη γέφυρα από άνθρακα, γίνεται απότομα. Στη βαθμίδα, αυτή πολλές φορές έχουμε εναλλασσόμενη μετάβαση ανάμεσα στην τρίτη και την τέταρτη βαθμίδα. 4.4 Τέταρτη βαθμίδα καύσης - Αγώγιμη γεφύρωση Σε αυτή τη βαθμίδα η πυρακτωμένη γεφύρωση αυξάνει σε διατομή. Οι θερμοκρασίες της γεφύρωσης πρέπει να βρίσκονται πάνω από 700 C, γιατί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες δεν σχηματίζεται καλά αγώγιμος άνθρακας. Από την άλλη πλευρά, δεν επιτρέπεται ο άνθρακας να θερμανθεί πάνω από 900 C, γιατί τότε εξαερώνεται.

22 4.5 Πέμπτη βαθμίδα καύσης Ο σκοπός της βαθμίδας αυτής είναι η επίτευξη εξαιρετικά χαμηλής αντίστασης σύνδεσης με το σχηματισμό σκληρού άνθρακα παραγόμενου με ρεύμα 20 A περίπου. Η όλη διαδικασία τελειώνει όταν οι δείκτες των οργάνων μέτρησης παραμένουν σταθεροί για 1 με 2 λεπτά της ώρας. Η γεφύρωση τώρα μετά την ψύξη, μπορεί να δεχθεί ρεύματα δοκιμής μέχρι 0 Α.

23 5. ΕΚΛΟΓΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ 5.1. Μέθοδοι εντοπισμού από απόσταση Στις απλές περιπτώσεις διακοπής αγωγού ή σφάλματος μόνωσης με χαμηλή αντίσταση, είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί ο εντοπισμός με μέτρηση γέφυρας χωρητικοτήτων ή με παλμογράφο ανάκλασης. Παρ όλα αυτά, στις περισσότερες περιπτώσεις το σφάλμα δεν είναι δυνατό να εντοπισθεί αμέσως με τις πιο πάνω μεθόδους, οπότε πρέπει να εκλεγεί σε συνάρτηση με τα χαρακτηριστικά του σώματος η μέθοδος εντοπισμού από απόσταση, η οποία φαίνεται καταλληλότερη για την περίπτωση. 5.2 Διακοπή συνέχειας 1. Σφάλμα με υψηλή μόνωση Η μέτρηση πραγματοποιείται με παλμογράφο ανάκλασης, κατά τη μέθοδο των στασίμων κυμάτων ή με γέφυρα χωρητικοτήτων. 2. Σφάλμα με χαμηλή μόνωση α. Αν η αντίσταση του σφάλματος Rf διαφέρει από την χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση Ζ του καλωδίου, χρησιμοποιείται παλμογράφος ανάκλασης ή η μέθοδος τ ων στασίμων κυμάτων. β. Αν η αντίσταση του σφάλματος Rf είναι ίση με την χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση Ζ του καλωδίου, είναι αναγκαίο να προκληθεί είτε η μόνωση του σφάλματος (με κρουστική γεννήτρια), είτε η μείωση της αντίστασης του σφάλματος. 5.3 Σφάλμα μόνωσης Ορισμένοι αγωγοί έχουν υψηλή μόνωση.

24 5.3.1 Η αντίσταση του σφάλματος είναι μικρότερη των 10 Ω περίπου Χρησιμοποιείται η μέθοδος του παλμογράφου ανάκλασης, ή η μέθοδος του βρόχου. Η μέθοδος των στασίμων κυμάτων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αν η αντίσταση του σφάλματος είναι χαμηλότερη των 15 Ω περίπου και εφόσον το καλώδιο μεταξύ του σώματος και του σημείου μέτρησης, έχει την ίδια σύνθετη αντίσταση σε όλο το μήκος του (αυτό συμβαίνει όταν το σφάλμα βρίσκεται σε διακλάδωση). Όταν εκτελείται η μέτρηση με τη μέθοδο του βρόχου (γεφ. WHEATSTONE) και αν από τη μέτρηση αυτή προκύπτει ως σημείο του σφάλματος ένα σημείο που βρίσκεται πάνω σε μια διακλάδωση, πρέπει να μετατοπισθεί το βραχυκύκλωμα από την διακλάδωση αυτή, και να ελεγχθεί η συνέχεια του βρόχου Η αντίσταση του σφάλματος είναι μεγαλύτερη των 200 Ω Χρησιμοποιείται η μέθοδος του βρόχου ή μετά την μείωση της αντίστασης του σφάλματος, η μέθοδος του παλμογράφου ανάκλασης. 5.4 Αναγκαιότητα μείωσης της αντίστασης Μέθοδος γέφυρας: Σφάλμα μόνωσης Η τιμή της αντίστασης σώματος που πρέπει να επιτευχθεί, είναι συνάρτηση της τάσης τροφοδότησης της γέφυρας, η οποία δεν πρέπει να υπερβαίνει τις τάσεις τις καθοριζόμενες από τις προδιαγραφές και επίσης, συνάρτηση της ευαισθησίας της γέφυρας.

25 5.4.2 Μέθοδοι βασιζόμενοι στα φαινόμενα της διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων α. Διακοπή του αγωγού: Ο εντοπισμός είναι αδύνατος, εκτός αν η αντίσταση μόνωσης του σφάλματος διατηρεί ουσιαστικά της χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης του καλωδίου (20 ως 40 Ω). Αν δεν συμβαίνει αυτό, δα πρέπει είτε να μειωθεί η αντίσταση του σφάλματος (με μια γεννήτρια καύσεως), είτε να αυξηθεί η αντίσταση (με κρουστική γεννήτρια). β. Σφάλμα μονώσεων. Η χρησιμοποίηση της μεθόδου της ανάκλασης ρευματοθήσεων, απαιτεί η αντίσταση του σφάλματος να είναι μικρότερη των 100 Ω περίπου, ενώ για την μέθοδο των στάσιμων κυμάτων απαιτείται αντίσταση σφάλματος μικρότερη των 15 Ω περίπου Μέσα μείωσης της αντίστασης. Οι γεννήτριες καύσης πρέπει, να είναι ικανές να δώσουν μια τάση επαρκής, για να αρχίσει η υπερπήδηση στη θέση του σφάλματος χωρίς να υπάρχει κίνδυνος βλάβης του καλωδίου, 4 ως 5 KV με συνεχές ρεύμα, 1000 V με εναλλασσόμενο. Καλώδια εμποτισμένου χάρτου: Οι γεννήτριες μπορούν να είναι, τύπου συντονισμού ή συνεχούς ρεύματος. Καλώδια με συνθετική μόνωση: Οι γεννήτριες συνεχούς ρεύματος έχουν τα καλύτερα αποτελέσματα. Η ένταση που παρέχεται πρέπει να είναι χαμηλή, της τάξης μερικών δεκάδων μιλλιαμπέρ, στην αρχική φάση της μείωσης της αντίστασης. Πριν από την χρησιμοποίηση των συσκευών μείωσης της αντίστασης, οι οποίες μπορούν να αποδώσουν σημαντική ισχύ, είναι απαραίτητο να αποσυνδεθούν όλοι οι καταναλωτές ώστε να αποφευχθούν ατυχήματα.

26 Για να βρούμε την θέση του σφάλματος καλωδίου εργαζόμαστε σύμφωνα με τα παρακάτω πέντε στάδια: 1. Προκαταρκτικοί χειρισμοί απομόνωσης. 2. Ανάλυση σφάλματος. 3. Ενδεχόμενη μείωση της αντίστασης του σφάλματος. 4. Εντοπισμός από απόσταση. 5. Εντοπισμός επί τόπου. 5.5 Προκαταρκτικοί χειρισμοί απομόνωσης Βασική προϋπόθεση για να εφαρμόσουμε τις παραπάνω μεθόδους, να γίνει προηγουμένως αποσύνδεση των εγκαταστάσεων. Όλα τα άκρα πρέπει να απομονωθούν ώστε να μην παραμένει προς έλεγχο παρά μόνο το καλώδιο. Η παραπάνω όμως εργασία, απαιτεί συνήθως αρκετό χρόνο και μερικές φορές είναι αδύνατη η εκτέλεση της. 5.6 Ανάλυση του σφάλματος Σκοπός Είναι απαραίτητο να αναλυθεί με λεπτομέρεια το σφάλμα, πριν αρχίσουν οι μετρήσεις εντοπισμού, από το σημείο τροφοδότησης. Η σημασία της ενέργειας αυτής είναι πολύ σημαντική και συνίσταται στο καθορισμό της φύσης και των χαρακτηριστικών του σφάλματος. Βασικός δε σκοπός, να καθοδηγήσει τον ασχολούμενο με τον εντοπισμό του σφάλματος ως προς την εκλογή των πλέον κατάλληλων μεθόδων εντοπισμού.

27 5.6.2 Μέθοδος To πρώτο στάδιο της ανάλυσης είναι η συγκέντρωση πληροφοριών, τις οποίες ενδεχομένως μπορεί να δώσει το προσωπικό αποκατάστασης των βλαβών. Για διευκόλυνση, σχεδιάζεται ένα σκαρίφημα των αγωγών με το ενδεχόμενο σημείο διακοπής, και σημειώνονται οι αντιστάσεις μονώσεως, οι οποίες προκύπτουν από τις πιο κάτω αναφερόμενες μετρήσεις, α) Μετρήσεις αντίστασης μόνωσης όλων των αγωγών μεταξύ των και προς τη γη. Πραγματοποιούνται με τη βοήθεια μιας γέφυρας αντιστάσεων WHEATSTUNE με ηλεκτρική στήλη, η οποία μπορεί να μετρά αντιστάσεις από 0,01 Ω μέχρι Ω, ή αν η αντίσταση του σφάλματος είναι πολύ μεγάλη, με τη βοήθεια ενός μετρητού μονώσεων (MEGGER) των 500 V ή 1000 V. β) Μέτρηση της συνεχείας των αγωγών που πραγματοποιείται με τη βοήθεια μιας γέφυρας χωρητικοτήτων, αν υπάρχουν ένας ή περισσότεροι αγωγοί διακεκομμένοι. Η μέτρηση αυτή, μπορεί να αποδείξει, αν υπάρχει, ή όχι, διακοπή, αφού η διαφορά χωρητικότητας μεταξύ δύο αγωγών είναι αρκετά σημαντική, είτε με τη βοήθεια μιας γέφυρας WHEASTONE (όχι οδόμετρο με στήλη), συνδεδεμένη με αγωγούς, οι οποίοι, έχουν νεκρωθεί μεταξύ τους στο άλλο άκρο, (τα άκρο αυτό μπορεί να είναι ή ένα κιβώτιο παροχής, ή ένα κιβώτιο ζεύξης, εκλέγεται όμως ανάλογα με το ποιο είναι εύκολα προσιτό και ανάλογα της πολυπλοκότητας του δικτύου). Αν υπάρχει διακοπή, η μετρούμενη αντίσταση πρέπει να είναι περίπου ίση με την υπολογιζόμενη. Στην περίπτωση όπου όλοι οι αγωγοί, του καλωδίου παρουσιάζουν κακή μόνωση μεταξύ τους και προς τη γη, και αν υπάρχει διακοπή ή γεφύρωση στο άλλο άκρο μεταξύ όλων των αγωγών και της γης, δεν θα

28 πρέπει να μεταβάλλει την μετρούμενη τιμή. Αν η ανάλυση του σφάλματος πραγματοποιηθεί βάσει των μετρήσεων στο ένα άκρο του καλωδίου και δεν επιτρέπει να καθορισθεί με βεβαιότητα μέθοδος εντοπισμού, πρέπει να πραγματοποιηθούν και άλλες μετρήσεις από άλλα άκρα του καλωδίου. Κατά τις μετρήσεις αυτές, θα ελέγχονται και πάλι οι μονώσεις και η συνέχεια του καλωδίου. 5.7 Αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης επιτρέπουν το χαρακτηρισμό των σφαλμάτων, είναι δε δυνατό να καταταγούν σε δύο κατηγορίες: α) Χαμηλή μόνωση μεταξύ φάσεων ή μεταξύ φάσεων και γης, με συνέχεια των αγωγών. β) Διακοπή αγωγού με ενδεχόμενα χαμηλή μόνωση. Ονομάζεται σφάλμα με υψηλή μόνωση κάθε σφάλμα, που παρουσιάζει αυξημένη αντίσταση μόνωσης υψηλότερη των Ω περίπου. Ο εντοπισμός τέτοιων σφαλμάτων δεν παρουσιάζει ιδιαίτερες δυσκολίες, αν υπάρχει διακοπή αγωγού, γιατί μπορούν να εφαρμοσθούν απ' ευθείας οι κατάλληλοι μέθοδοι εντοπισμού. Αντίθετα, αν πρόκειται για καλώδιο στο οποίο έχει διαπιστωθεί η συνέχεια των αγωγών, είναι δυνατό να απαιτηθεί προηγούμενα η μείωση της αντίστασης του σφάλματος. 5.8 Μείωση αντίστασης σφάλματος. Σκοπός Η "μείωση αντιστάσεων σφάλματος" εφαρμόζεται στη διοχέτευση κατάλληλου ηλ. ρεύματος ώστε αν η αντίσταση μόνωσης στη θέση του σφάλματος είναι πολύ μεγάλη, να περιορισθεί αυτή σε τιμή, η οποία να επιτρέπει την εφαρμογή μιας από τις μεθόδους εντοπισμού.

29 Οι αγωγοί έχουν υψηλή μόνωση Πρέπει να επιβεβαιωθεί η παρουσία της συνέχειας των αγωγών σε όλο το μήκος τους. Αν δε διαπιστωθεί διακοπή, γίνεται δοκιμή μείωσης της αντίστασης με συνεχές ρεύμα κατάλληλης τάσης, ανάλογης της κατάστασης του δικτύου, αλλά να μην υπερβαίνει τα 5 KV στα νέα δίκτυα. Αν η δοκιμή με ίωσης της αντίστασης δεν φέρνει αποτέλεσμα, αυτό σημαίνει ότι το σφάλμα έχει απομονωθεί και το καλώδιο μπορεί να δοθεί σε λειτουργία. Οι αγωγοί παρουσιάζουν μειωμένη μόνωση 1. Τουλάχιστο μια από τις αντιστάσεις σφάλματος είναι κατώτερη των 100Ω. Εφαρμόζεται, η μέθοδος του παλμογράφου ανάκλασης, ή εφόσον η αντίσταση σφάλματος είναι κατώτερη των 15 Ω εφαρμόζεται η μέθοδος των στάσιμων κυμάτων. 2. Η αντίσταση μόνωσης μιας φάσης R, είναι τουλάχιστο δεκαπλάσια της αντίστασης μόνωσης άλλης φάσης (R IOR2). Μπορεί να γίνει η εφαρμογή της μεθόδου του βρόχου. Αν η αντίσταση R2 είναι μηδενική και σταθερός τιμής, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος πτώσης τάσης. 3. Όλες οι αντιστάσεις σφάλματος είναι περίπου ίσες μεταξύ τους και είναι παραπάνω από 200 Ω. Η μείωση της αντίστασης ενός αγωγού, θα επιτρέψει την εφαρμογή της μεθόδου του παλμογράφου ανάκλασης και η αύξηση της αντίστασης μόνωσης μέσω κρουστικών κυμάτων, θα επιτρέψει την εφαρμογή της μεθόδου του βρόχου. Μετά από αυτές τις ενέργειες της μείωσης ή της αύξησης της αντίστασης, είναι απαραίτητη η επανάληψη των μετρήσεων της μόνωσης. Αν οι εργασίες της μετατροπής των χαρακτηριστικών του σφάλματος δεν οδηγήσουν σε καλό αποτέλεσμα, θα ήταν δυνατή η εφαρμογή της μεθόδου του βρόχου με βοηθητικό αγωγό.

30 Μέθοδοι ακριβούς εντοπισμού Η μέθοδος του ακριβούς εντοπισμού στο έδαφος είναι ευκολότερη, γιατί δεν επηρεάζεται από τη δομή του δικτύου. Η μέθοδος που εφαρμόζεται περισσότερο, είναι αυτή των κρουστικών κυμάτων. Δεν έχουμε όμως αποτέλεσμα αν έχει δημιουργηθεί συγκόλληση των αγωγών. Είναι επίσης δυνατή η χρησιμοποίηση των μαγνητικών μεθόδων, βάσει του βήματος συστροφής των φάσεων, αν η αντίσταση μετρημένη μεταξύ δυο φάσεων είναι πολύ μικρή ή της μεθόδου με έγχυση ρεύματος μέσω του μολύβδινου μανδύα, αν το σφάλμα δεν έχει απομονωθεί και επιτρέπει την διέλευση του ρεύματος από την πηγή. Μέθοδοι εντοπισμού απόστασης Ο εντοπισμός από απόσταση έχει σκοπό τον προσδιορισμό του μήκους του καλωδίου που περιλαμβάνεται, μεταξύ του άκρου, στο οποίο εκτελείται η μέτρηση, και του σφάλματος ώστε να περιορίζεται η έρευνα για εντοπισμό επί τόπου με τη μεγαλύτερη δυνατή προσέγγιση. Η εκλογή της μεθόδου εντοπισμού από απόσταση, επιτυγχάνεται ανάλογα με το είδος του σφάλματος που προκύπτει από την ανάλυση, η οποία για δίκτυα Χ.Τ πρέπει να γίνει με τη μεγαλύτερη αυστηρότητα. Η ακρίβεια μέτρησης από απόσταση εξαρτάται από την επιμέλεια του ατόμου που εκτελεί τις μετρήσεις, καθώς επίσης από τη γνώση των μηκών και των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των καλωδίων. Οι εφαρμοζόμενες μέθοδοι μπορούν να καταταγούν σε δυο μεγάλες κατηγορίες - Μέθοδοι γέφυρας: WHEATSTONE, SAUTY-NERNST.

31 - Μέθοδοι που βασίζονται στην αρχή διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων: α) Μέθοδος συνθέτου αντίστασης συχνότητας ή των στασίμων κυμάτων β) Μέθοδος ανακλώμενων ρευματώθησεων χαμηλής τάσης. A ΠαΙμοΛχό^ιίτρα 1 t Γιννητρια κρονσηκύν raaiuf C rtfvnrpta τόνον 0 Ηαναη **ajfvstov C /Ιπαταμίί,ναη itio p tvu v μια αύμνριο. η npoevtontopof ο^ό3ματο( paviva f) GvTomauof βρό3^α ιος ftovsva

32 6. ΓΕΦΥΡΑ WHEATSTONE 6.1 Χρησιμοποιείται, για τον εντοπισμό σφαλμάτων που παρουσιάζουν μειωμένη μόνωση μεταξύ ενός ή περισσοτέρων αγωγών φάσης ή ενός αγωγού και της γης όπου ο αγωγός που χρησιμοποιείται για την επιστροφή παρουσιάζει αντίσταση μόνωσης τουλάχιστο 10 φορές μεγαλύτερη από την αντίσταση του αγωγού που παρουσιάζει το σφάλμα. ΐ. ΤΊ. < ί ί" ) Συνθήκη ισορροπίας R 1R4 = R2R3 R, L + L -X _ R; + R, 2L_ 6.2 Γέφυρα Χορδής Η Γέφυρα χορδής είναι τύπου Wheatstone, στην οποία το άθροισμα των αντιστάσεων R1 +R2 είναι σταθερό. Αποτελείται από ένα σύρμα αριθμημένο γενικά σε 1000 υποδιαιρέσεις, πάνω στο οποίο ολισθαίνει ένας κινητός δρομέας με την πηγή τάσης. Γέφυρα χορδής R, =K'a R2 = K'(1000-a) u χ rj- l χ -] R^ = ΚΧ Κ,Κ' σταθερά R3 = K (21-x) y R,R4=R2R3 = Κ'αΚ (2L-X)= K'(lOOO-a) KX= X=2L a/1000.

33 ΜΕΘΟΔΟΙ ME ΜΕΤΡΗΣΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΩΝ 6.6 Γέφυρα De Sauty Για αγωγό κομμένο και με υψηλή αντίσταση μόνωσης, α. Κομμένος αγωγός σε βρόγχο με υγιή ΣΧ.6γ β. Κομμένος αγωγός χωρίς βρόγχο 6.4 Γέφυρα De Sauty ί Ο ί

34 6.5 Γέφυρα Denernst Εϊπ ει:: 6.6 Γέφυρα De Sauty Χρησιμοποιείται, όταν ο κομμένος αγωγός παρουσιάζει, αντίσταση μόνωσης ανώτερη από 100 ΚΩ περίπου. Κάθε φορά που οι αγωγοί είναι καλά μονωμένοι, είναι επιθυμητό να επιτύχουμε για επιβεβαίωση μετρήσεις από κάθε άκρο. Το άθροισμα των επί μέρους τιμών πρέπει να είναι παραπλήσιο προς την χωρητικότητα της υγιούς φάσης. Εάν το καλώδιο απαρτίζεται από τεμάχια διαφορετικών χαρακτηριστικών και έχει διακλαδώσεις, η απόσταση σφάλματος προσδιορίζεται με τη γραμμική χωρητικότητα των διαφόρων τμημάτων του καλωδίου. 6.7 Γέφυρα De Nernst. Χρησιμοποιείται όταν υπάρχει διακοπή αγωγού που παρουσιάζει αντίσταση σφάλματος μεταξύ 10 και 100 ΚΩ. Μπορεί ακόμη να χρησιμοποιηθεί και για τιμές αντίστασης σφάλματος χαμηλότερη, αν είναι δυνατόν να αυξηθεί η αντίσταση του σφάλματος με την εφαρμογή κρουστικών τάσεων. Η ισορροπία της γέφυρας επιτυγχάνεται με ρύθμιση των αντιστάσεων α, β και R είναι η συνδεδεμένη παράλληλα προς τον πρότυπο

35 πυκνωτή, κατά τέτοιο τρόπο ώστε να επιταχθεί η μικρότερη απόκλιση στο γαλβανόμετρο. Η μέτρηση αρχίζει με την αντίσταση R στην μεγίστη της τιμή, και με τιμές των αντιστάσεων α και β, παραπλήσιες προς την σύνθετη αντίσταση του αγωγού. Η τάση της πηγής συχνότητας, συνήθως 500 και 100 Ηζ, πρέπει να είναι ημιτονοειδούς μορφής. Αν υπάρχει ταλαντωτής πρέπει να είναι εφοδιασμένος με φίλτρα ώστε να περιορίζονται οι αρμονικές, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε εσφαλμένη ισορροπία. Ο ανιχνευτής μπορεί να είναι ακουστικά τηλεφώνου ή βολτομετρικός ενισχυτής. Η ανακρίβεια στον καθορισμό ή την εκτίμηση των γραμμικών χωρητικοτήτων των τμημάτων του καλωδίου Χ.Τ, που είναι κατά κανόνα ετερογενείς λόγω της διαφορετικής φύσης της μόνωσης, του είδους και της διατομής του αγωγοί), επηρεάζει τον εντοπισμό με τις μεθόδους αυτές. Για το λόγο αυτό περιορίζεται η χρήση τους σε καλώδια που απαρτίζονται από ομοιογενή τμήματα.

36 7. ΜΕΘΟΔΟΣ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ - ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ Η ΣΤΑΣΙΜΩΝ ΚΥΜΜΑΤΩΝ 7.1 Αρχή Αειτουργίας Τροφοδοτούμε το καλώδιο που παρουσιάζει, σφάλμα με μια γεννήτρια τάσης ημιτονοειδούς μορφής. Αν η συχνότητα της γεννήτριας μεταβάλλεται, τότε μεταβάλλεται επίσης και η σύνθετη αντίσταση του καλωδίου με συνέπεια να διέρχεται η αντίσταση από μέγιστες και ελάχιστες τιμές, για αντίστοιχες συχνότητες. Όποια και αν είναι η φύση του σφάλματος -διακοπή αγωγού ή σφάλμα μόνωσης-, η απόσταση X του σφάλματος από το άκρο τροφοδότησης είναι συνάρτηση με τη μέση συχνότητα Δ7 που αντιστοιχεί μεταξύ δύο μεγίστων ή ελαχίστων τιμών της σύνθετης αντίστασης από την σχέση Χ= ν/2δρ. Η ταχύτητα όδευσης V για καλώδια Χ.Τ έχει τις τιμές: ιτι/με για καλώδια εμποτισμένου χάρτου, m/ps για καλώδια συνθετικής μόνωσης. 7.2 Όργανο και τρόπος λειτουργίας Για την μέθοδο αυτή υπάρχουν ειδικές γεννήτριες συχνοτήτων που μπορούν να ρυθμιστούν μεταξύ 30 και Ηζ και διαθέτουν βολτόμετρο για την ανεύρεση των ελαχίστων και μεγίστων τιμών της τάσης και ένα προσαρμογέα σύνθετης αντίστασης. Αν σημειωθούν ν συνεχή μέγιστα ή ελάχιστα και f[, {2... fv, είναι οι αντίστοιχες συχνότητες = fy-fi / ν-1 Για να έχουμε περισσότερη ακρίβεια, πρέπει το ν να είναι ίσο ή μεγαλύτερο του 10. Γνωρίζοντας την ταχύτητα όδευσης μπορεί να προσδιοριστεί η απόσταση X από την αρχή μέτρησης από τον τύπο Χ= ν/2δίν

37 Εάν μπορεί να γίνει η εργασία και από τα δύο άκρα A και Β ενός καλωδίου μήκους L, μπορούμε να προσδιορίσουμε αντίστοιχα ΔίΑ και Δίβ από τις οποίες προκύπτει η απόσταση X από το άκρο Α. ΔΓβ X = L - ΔίA+ Δίβ Αν χρησιμοποιηθεί μια υγιής φάση, τότε προσδιορίζονται αντίστοιχα Δ χ για τη φάση που έχει σφάλμα και Afi για την υγιή, τότε: X -L ΔΓ ~ AL Η μέθοδος αυτή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί παρά μόνο σε καλώδια των οποίων η σύνθετη αντίσταση, δεν παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις ανάμεσα στο σημείο σφάλματος και στο σημείο μέτρησης. Η μέθοδος εφαρμόζεται με επιτυχία σε καλώδια που παρουσιάζουν διακοπή και η αντίσταση μόνωσης ανάμεσα στα δύο σημεία έγχυσης του ρεύματος μεταβαλλόμενης συχνότητας, πρέπει να είναι κατώτερη των 1ΟΩ ή ανώτερη των 100Ω. Επίσης εφαρμόζεται σε καλώδια όπου η αντίσταση μόνωσης είναι κατώτερη των 10Ω. Πάντως αν ενωθούν τα άκρα στο τέρμα του καλωδίου, παίρνοντας έτσι την χαρακτηριστική σύνθετη αντίστασή του, μπορεί να εντοπισθούν σφάλματα των οποίων η αντίσταση μόνωσης φθάνει τα 1000Ω. 7.3 Ειδικά πλεονεκτήματα της μεθόδου Ο εντοπισμός σφαλμάτων σε καλώδια που αποτελούνται από διάφορα τμήματα επιτυγχάνεται με τον ίδιο τρόπο, όπως και για τα καλώδια σταθερής διατομής, χωρίς να χρειάζονται διορθώσεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα όδευσης των κυμμάτων είναι

38 πρακτικά ανεξάρτητη της γεωμετρικής μορφής του καλωδίου και εξαρτάται, μόνο από την διηλεκτρική σταθερά της μόνωσης. Οι μετρήσεις δεν επηρεάζονται από τα βιομηχανικά ρεύματα, συνεχή ή εναλλασσόμενα: Η μέθοδος επιτρέπει τον εντοπισμό σφάλματος από απόσταση σε καλώδια που η μία τους άκρη είναι απρόσιτη και σε καλώδια, που όλες οι φάσεις τους είναι κομμένες ή παρουσιάζουν μειωμένη μόνωση. Τέλος, η μέθοδος επιτρέπει τον εντοπισμό δύο συνεχών σφαλμάτων σε έναν αγωγό, εάν όμως είναι προσιτά τα δύο άκρα του καλωδίου.

39 8. ΠΑΛΜΟΗΧΟΜΕΤΡΟ 8.1 Γενικά Εδώ και μια δεκαετία, η τελειοποίηση των παλμοηχόμετρων έδωσε την δυνατότητα του εντοπισμού σφαλμάτων σε περιπτώσεις για τις οποίες δεν υπήρχε μέχρι τότε λύση, δηλαδή σε κομμένους αγωγούς, σε καλώδια με διακλάδωση, ή σε καλώδια που απαρτίζονται από τμήματα με διάφορα χαρακτηριστικά. Βέβαια, οι κλασσικές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν παράλληλα μ' αυτό. 8.2 Χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση Ένα καλώδιο μπορεί να θεωρηθεί σαν μια γραμμή με ομοιόμορφα κατανεμημένα χαρακτηριστικά. όπου: L = γραμμική επαγωγή (H/cm) C = χωρητικότητα (F/cm) R = αντίσταση αγωγού και περιβάλλοντος (Ω/cm) G = αγωγιμότητα (ΜΩ/cm) Η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του καλωδίου δίνεται από την σχέση: Ir + ]ωε Ζγ

40 Αν υποτεθεί ότι τα μεγέθη που εισέρχονται στο Ζ είναι ανεξάρτητα της συχνότητας και οι απώλειες είναι αμελητέες, τότε; Κ + ]ωί _ 1^ ίκ 7 Γ + ^_ ίΐ Ζγ ^ "Vg7 ] ^ " VC VGTC + jro VC Αν όμως είναι ακόμη άγνωστα και η γραμμική επαγωγή και η χωρητικότητα της γραμμής, ή του καλωδίου, μπορούμε να υπολογίσουμε το Zc από τις μηχανικές διαστάσεις τους. Διπλή γραμμή M r, 20^^., Ζ = 276 Ομοαξονικό Καλώδιο: Z = j^ lo g ^ [Q ] ΣΧ.8γ F ^ n Και στις δύο περιπτώσεις, πρέπει η διαφορά των d, D να είναι σημαντική Για να διαθέσουμε τη μεγαλύτερη ενέργεια της προσπίπτουσας ρευματώθησης στο καλώδιο, είναι απαραίτητο να γίνει "προσαρμογή" της σύνθετης αντίστασης εξόδου του παλμοηχόμετρου με το καλώδιο που ελέγχεται. Η προσαρμογή πραγματοποιείται όταν οι παλμοί που ακολουθούν την προσιτή ανάκλαση, που εκπροσωπεί τη μεταβολή της ανιχνευόμενης σύνθετης αντίστασης, θα έχουν μειωθεί στο ελάχιστο.

41 Κανονικά, η χαρακτηριστική αντίσταση μιας γραμμής ή ενός καλωδίου είναι σχεδόν σταθερή και ειδικότερα για καλώδια ισχύος, κυμαίνεται μεταξύ 10 και 60 Ω ενώ για τις εναέριες γραμμές είναι 300 και 600 Ω, Για το ελεγχόμενο καλώδιο είναι δυνατό να παρατηρηθούν αποκλίσεις της τιμής της χαρακτηριστικής αντίστασης. Οι διαφορές αυτές, μπορούν να παρατηρηθούν σε περιπτώσεις μηχανικής ή ηλεκτρικής καταπόνισης του καλωδίου (γείωση, βραχυκύκλωμα, είσοδος νερού κ.λ.π.) Αν τώρα ο παλμός που οδεύει μέσα σε ένα καλώδιο συναντήσει μια ασυνέχεια, μέρος του ανακλάται και επιστρέφει πίσω στην αρχή του καλωδίου. Το μέγεθος του ανακλώμενου παλμού εξαρτάται από το μέγεθος της απόκλισης της χαρακτηριστικής αντίστασης στην θέση του σφάλματος. Στην πράξη μας ενδιαφέρει "ο συντελεστής ανάκλασης ν". Ο συντελεστής αυτός μπορεί να ορισθεί από τη σχέση του οδεύοντος παλμού προς το σημείο του σφάλματος και την τάση του παλμού, που επιστρέφει από αυτό στην αρχή του καλωδίου. ν= U,/U2 όπου: Ui = τάση παλμού που επιστρέφει από το σφάλμα. U2 = τάση παλμού που οδεύει προς το σφάλμα. Ο συντελεστής ανάκλασης μπορεί να εκφρασθεί και σε συνάρτηση της χαρακτηριστικής αντίστασης. Ζ, - Ζ ζ, +ζ όπου: Ζ\ = χαρακτηριστική αντίσταση καλωδίου με σφάλμα Ζ = χαρακτηριστική αντίσταση καλωδίου. Περίπτωση ανωνού με βραγυκύκλωαα έχουμε: - Ζ ' 2R + Z

42 (To αρνητικό σημείο σημαίνει., ότι ο παλμός που πηγαίνει προς την θέση του σφάλματος αναστρέφεται κατά 180 ) Περίπτωση διακοπής αγωγού: ν = ^ Στην παραπάνω σχέση, έχουμε εκτός από την χαρακτηριστική αντίσταση Ζ και την ωμική αντίσταση R του σημείου του σφάλματος. Η αντίσταση R βρίσκεται εύκολα με ένα ωμόμετρο. 8.3 Απόσβεση και παραμόρφωση παλμού Όταν ένας παλμός υπάρχει μέσα σε ένα καλώδιο, του οποίου οι τιμές των R και G δεν είναι αμελητέες, έχουμε απόσβεση του εκθετικά σε σχέση με τη διανυόμενη απόσταση. Η απόσβεση του παλμού αντισταθμίζεται από το παλμοηχόμετρο, με μια ενσωματωμένη ενισχυτική διάταξη. Ο συντελεστής απόσβεσης, ο οποίος εξαρτάται από τις R,G, αυξάνει σε σχέση με τις συχνότητες που απαρτίζουν τους παλμούς εξ αιτίας του επιδερμικού φαινομένου που έχει σαν συνέπεια να προκαλέσει αύξηση της φαινόμενης αντίστασης του αγωγού, ανάλογα με το τετράγωνο της συχνότητας. Η σχέση απόσβεσης δίνεται από τον τύπο: R [C G ί ΐ 2 V L ^ 2 V C όπου : R = ωμική αντίσταση (Ω/cm) G = αγωγιμότητα (ΜΩ/cm) L = Αντεπαγωγή (H/cm) C = Χωρητικότητα (F/cm)

43 8.3.1 Ταχύτητα παλμών Οι παλμοί που επιστρέφουν στην αρχή της γραμμής από το σημείο του σφάλματος, λέγονται, "ηχούς-echo" παλμοί. Η ταχύτητα κυκλοφορίας αυτών των παλμών εκφράζεται από την σχέση: ν = όπου: V = ταχύτητα κυκλοφορίας του μεταφερόμενου παλμού C = ταχύτητα φωτός. εν = σχετική διηλεκτρική σταθερά του μονωτικού που καλύπτει τον αγωγό. Αφού το C είναι σταθερό, η ταχύτητα όδευσης του παλμού στην πράξη, εξαρτάται μόνο από το μονωτικό υλικό της γραμμής ή του καλωδίου. Στην περίπτωση των καλωδίων ισχύος η ταχύτητα είναι περίπου 165 m/sec. Ένας ακόμα σημαντικός παράγοντας στην εφαρμογή της μεθόδου, είναι ο χρόνος μεταφοράς του παλμού. Ο χρόνος που χρειάζεται ο παλμός για να διανύσει την απόσταση αρχή καλωδίου -σημείο σφάλματος - αρχή καλωδίου, συμβολίζεται tx. Με γνωστό τον χρόνο tx και την ταχύτητα κυκλοφορίας των παλμών, βρίσκουμε την απόσταση που διάνυσε ο παλμός. Αφού όμως μας ενδιαφέρει μόνο η απόσταση αρχή καλωδίου - σημείο σφάλματος, υπολογίζουμε την διπλή απόσταση ή τη μέση ταχύτητα μεταφοράς. 21, = t, V ή 1, = t, ν/2 όπου: 1, = απόσταση από την αρχή του καλωδίου μέχρι το σημείο σφάλματος. t, = χρόνος κυκλοφορίας σε psec. ν/2 = το μισό της ταχύτητας κυκλοφορίας του παλμού σε m/sec.

44 To παλμοηχόμετρο ενισχύει κατάλληλα τους παλμούς της ήχους, ώστε να είναι εύκολος ο προσδιορισμός του Ιχ. Η σχετική διηλεκτρική σταθερά του μονωτικού των καλωδίων δεν είναι συνήθως γνωστή και μπορεί να κυμανθεί μέσα σε ευρεία όρια, ιδιαίτερα όμως σε καλώδια με συνθετική μόνωση. Τυπικά σχήματα παλμών. 8.4 Σχήμα ηχούς παλμού. Στο σχήμα της ήχους ενός παλμού μπορούμε να διακρίνουμε ορισμένα σημεία, τα οποία μας πληροφορούν για το είδος του σφάλματος. Η απόκλιση της χαρακτηριστικής αντίστασης Ζ, στο σημείο του σφάλματος κυμαίνεται μεταξύ τον τιμών 0 Ω για γραμμές με βραχυκύκλωμα, και Ω για ανοικτές-κομμένες γραμμές. Οι τιμές του συντελεστή ανάκλασης κυμαίνονται μεταξύ -1 και συντελεστής +1 δείχνει ότι η τάση του ολικού παλμού ανακλάται στην ίδια διεύθυνση, με τους αρχικούς παλμούς (περίπτωση ανοικτού κυκλώματος) και από την άλλη, μερικά ο συντελεστής -1 δείχνει ότι ο ανακλώμενος παλμός διαφέρει του αρχικού κατά 180. Τα παραδείγματα που ακολουθούν, οι παλμοί σχεδιάζονται όπως παρουσιάζονται στην οθόνη του παλμοηχόμετρου. Μια διακοπή γραμμής φαίνεται στην οθόνη, όπως στο παρακάτω σχήμα (θετική ηχώ) : Σχ.8δ

45 Αντίθετα, ένα βραχυκύκλωμα ή μια γείωση μπορεί να έχουν την μορφή (αρνητική ηχώ) : Το παλμοηχόμετρο μπορεί να μας παρουσιάζει όχι μόνο τις περιπτώσεις διακοπής η γείωσης των αγωγών, αλλά και τις μεταβολές της χαρακτηριστικής αντίστασης όταν αυτές είναι μεγαλύτερες της τάξης του 1%. Για τον εντοπισμό σφάλματος είναι απαραίτητο να πάρουμε τις εικόνες του καλωδίου με σφάλμα και ενός καλωδίου υγιούς. Μέσα στο παλμοηχόμετρο υπάρχει ενσωματωμένη γεννήτρια παλμών. Η τιμή κορυφής των παλμών είναι της τάξης των 50 ως μερικών εκατοντάδων βολτ, το εύρος τους μπορεί να επιλεγεί μεταξύ πολλών τιμών που κυμαίνονται από 0,1 μέχρι 4μς περίπου. Η εκλογή του εύρους του παλμού είναι συνάρτηση του μήκους του καλωδίου. Ο χρόνος μεταξύ δύο συνεχών παλμών είναι πολύ ανώτερος από τη διάρκεια που χρειάζεται για να διασχίσει καλώδια, συνήθους μήκους. Η ακρίβεια του μετρητού της φασικής απόκλισης (μέτρηση χρόνου), είναι της τάξης του 9005 μς γιατί διαθετούν κατά κανόνα κρυσταλλικό ταλαντωτή. Στην πράξη, η ακρίβεια των μετρήσεων είναι μικρότερη και εξαρτάται από την πείρα του χειριστή.

46 - Διακλάδωση και προσδιορισμός του μήκους της M-C - Διακοπή μονοπολικού καλωδίου

47 - Επικάλυψη παλμών-σφάλμα μεταξύ φάσεων - Σφάλμα μονοπολικού καλωδίου 12Ω Λ /

48 - Βραχυκύκλωμα μεταξύ φάσεων - Παλμογράφημα καλωδίου με διακλάδωση και σφάλμα Τ, T-R'

49 - Μορφή παλμού σε περίπτωση που το καλώδιο απαρτίζεται από τμήματα με διαφορετική κυματική αντίσταση. I 2 50 Λ 2. 50Λ I - Βραχυκύκλωμα μεταξύ φάσης-μανδύα M-R Ujjl ΙΟ \ /

50 9. ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΚΡΙΒΟΥΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΜΕ ΚΡΟΥΣΤΙΚΕΣ ΤΑΣΕΙΣ 9.1 Αρχή λειτουργίας. Για τον ακριβή εντοπισμό βλάβης καλωδίου, με υψηλή αντίσταση Rf στο σημείο του σφάλματος, μπορούμε να εργασθούμε με ένα πυκνωτή που τροφοδοτείται από μια πηγή Σ.Ρ.. Στο σχήμα που ακολουθεί, διακρίνουμε την, σε πρώτη προσέγγιση, βασική δομή της συσκευής όπου: υο είναι η πηγή τροφοδοσίας των παλμών Σ.Ρ, R η εσωτερική αντίσταση της πηγής, C ο πυκνωτής παλμών κατάλληλης τιμής, F σπινθηριστής-εκκενωτής, Ζ η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του καλωδίου. R CZ! π ^ : c r 'lz V V ^ λ- _ Η σύνδεση μεταξύ του αγωγού του καλωδίου και του πυκνωτή C, γίνεται μέσω ενός σπινθηριστή του οποίου η τάση διάστασης ρυθμίζεται έτσι ώστε να είναι ίση με την τάση παλμών U^. Σε κάθε στιγμή φορτίσεως έχουμε: Uq = Πδ + R^ du. U = U,+ R C To μέρος της Uq που διατίθεται σαν πτώση τάσης πάνω στην αντίσταση R είναι το Uq-Ua αυτό δε καθορίζει σε κάθε στιγμή την ένταση Ζ καθώς και την ταχύτητα φορτίσεως του πυκνωτή.

51 Κατά την έναρξη της φορτίσεως. η τάση στους οπλισμούς του πυκνωτή είναι μηδέν και επόμενος ολόκληρη η Uq διατίθεται σαν πτώση τάσης πάνω στην αντίσταση R. Έχουμε τότε το ρεύμα μέγιστο και άρα η ταχύτητα φορτίσεως μέγιστη. Έτσι θα έχουμε την στιγμή αυτή: du A dua Uq,, Uo, U o ^ R C ^ ή ^ = ^ η du. ^dt dt dt RC ^ RC Από τις προηγούμενες σχέσεις καταλήγουμε, ότι κατά την έναρξη της φόρτισης (και με την προϋπόθεση ότι ο πυκνωτής δεν είχε από πριν (φορτίο δηλ. =0) η αύξηση της τάσης είναι ανάλογος του χρόνου, η δε ταχύτητα αυξήσεως du^/dt είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερο είναι το γινόμενο RC. Το γινόμενο RC=T ονομάζουμε σταθερά χρόνου φόρτισης. Καθώς προχωρεί η φόρτιση, η δε τάση στον πυκνωτή, επομένως και το φορτίο, αυξάνουν ενώ η πτώση τάσης στην R ελαττώνεται. Επομένως και το ρεύμα και η ταχύτητα φορτίσεως ελαττώνονται. Έτσι όλο το φαινόμενο δίνεται από την σχέση: U o " U A. R c i ^ = U A. T, ^ Απ' όπου προκύπτει η διαφορετική εξίσωση: du^ _ dt Με ολοκλήρωση βρίσκουμε: Uo-Uo T^ -ln (U o -U J = - + K ή ln (U o -U J = - - Κ Ο - + κ ^1 Μ ή Uo -U ^=ej^-:^ + K,j ή U ^= U q Προτού της έναρξης φόρτισης ο πυκνωτής, όταν ο δεν είχε φορτίο, τότε για t=0, u=0. Αντικαθιστώντας την τελευταία σχέση έχουμε: 0= Ε-Κ2 ^ Κζ =Ε Έτσι τελικά, παίρνουμε τον νόμο της μεταβολής της τάσεως:

52 U. = U, ( l - e - ± ) Έτσι έχουμε για t=lt -> Ua = Uq (1-0,37) = 0,63=0,63%Uo t-4t,= 4RC= 0,98 H μεταβολή του ρεύματος φόρτισης I δείχνει, μια διαιρετική σχέση με την τάση του πυκνωτή. Το ρεύμα φθάνει στην μέγιστη τιμή των Ιο, όταν ο πυκνωτής δεν είναι φορτισμένος και μειώνεται κατά την διάρκεια φόρτισης σταδιακά μέχρι το μηδέν. Το μέγεθος του μεγίστου ρεύματος φόρτισης είναι πολύ σημαντικό για τις προδιαγραφές της πηγής Σ.Ρ. Για τη μεταβολή του ρεύματος r έχουμε: dt Τ, R για t=0 έχουμε: =1 άρα: Ιο = Uq/R Αν τώρα η τάση του πυκνωτή φθάσει στην τιμή Ua της διάσπασης του σπινθηριστή, ακολουθεί εκκένωση και εκφόρτωση του πυκνωτή μέσω