Svyazpribor – Kde kopat

Na začátku nové výstavby stojí developeři před úkolem najít komunikace položené v místě plánované stavby tak, aby nedošlo k jejich poškození.

Proč hledají kabely v zemi?

Na začátku nové výstavby stojí developeři před úkolem najít komunikace položené v místě plánované stavby tak, aby nedošlo k jejich poškození.

• Rozumné ceny s vysokou kvalitou
• Odjezd ve stejný den
• Pracujeme po celém Rusku
• Kompletní cyklus prací od hledání a určení místa úniku až po restaurátorské a instalační práce na klíč
• Použití pokročilých technologií a zařízení
• Odborníci mají více než 10 let zkušeností

Největší potíže tohoto typu vyhledávání vznikají v podmínkách husté městské zástavby, například v Moskvě nebo ve starověkých historických městech a centrech.

Při kopání jámy pro novou budovu nebo dlouhého příkopu pro hlavní napájecí kabely nebo telefonní síť musí stavitelé překonat mnoho kabelových tras nebo kanálů dříve položených v zemi.

Teoreticky by se všechny kabely, potrubí a další inženýrské sítě položené v zemi měly promítnout do dokumentace místních elektrických sítí, městských vodáren a organizací bytových a komunálních služeb. Může se jednat o archivní nebo pracovní dokumentaci. Nikdo ale nezaručí, že všechny změny v pokládce kabelů a komunikací, zejména při urgentních opravách, byly zahrnuty do dokumentace. Důsledky přerušení vysokonapěťového napájecího kabelu lopatou bagru, škrabkou nebo vrtákem vrtné soupravy nejsou jen průmyslové podniky, obytné budovy, školy a nemocnice bez napětí. Jedná se o možné zranění obsluhy vrtačky nebo stroje, řidiče skrejpru, případně pomocných pracovníků. V některých případech může být takový útes fatální. Nemluvě o poruchách použité speciální techniky.

Dalším důvodem, proč najít kabel pod zemí, je hledání nouzového místa. Například u místního napájecího kabelu došlo v důsledku přetížení k tepelnému porušení vnitřní izolace. Skutečnost poškození zaznamenal automatický ochranný systém a vypnul jej. Je nutné najít a lokalizovat místo poruchy. Pokud zjistíte závadu v podzemí s přesností na jeden metr, můžete rychle vykopat část kabelu v dostatečně velké hloubce.

Vyhledávací metody, měřicí a indikační přístroje

Najít kabel nebo potrubí pod tloušťkou země není snadný úkol a vyžaduje přesnost, důkladnost, odborné znalosti a přesné a spolehlivé vybavení.

Metoda elektromagnetického trasování je jednou z nejčastěji používaných při hledání poruch na kabelových vedeních. Říká se tomu také indukce.

Vyhledávání využívá elektrickou vodivost kabelu a/nebo jeho ochranného pancíře. Z fyziky je známo, že každý vodič, kterým protéká střídavý elektrický proud, vytváří kolem sebe střídavé elektromagnetické pole. V povrchové vodivé vrstvě kabelu je vířivý proud buzen elektromagnetickou cívkou, kterou prochází velký proud. Proud vybuzený v kabelu tvoří také elektromagnetické pole, které přijímá druhá cívka v zařízení, která má velký počet závitů. Po zpracování přijatého signálu se operátorovi zobrazí hloubka a umístění kabelu, potrubí, ocelové výztuže atd.

metoda GPR. Jeho podstatou je, že za účelem nalezení kabelu v zemi vysílá vysílací anténa geolokátoru silné radiofrekvenční impulsy. Rádiová vlna, která se šíří v zemi, naráží na nehomogenitu dielektrických charakteristik, od kterých se odráží a dopadá na přijímací anténu. Signál je zpracováván v elektronické části přijímače. Výsledky zpracování se zobrazují na obrazovce a umožňují detekovat kabel, jeho hloubku uložení, směr trasy a další informace.

IR termografie. Infračervené záření se využívá z kabelu, kterým protéká elektrický proud. Zařízení detekuje rozdíl několika stupňů mezi chladnou zemí a mírně teplým opletem nebo pancířem na povrchu kabelu.

Existují i ​​jiné metody a zařízení pro hledání kabelů, ale používají se méně často.

Příležitosti společnosti „Inženýrské průzkumy“

Všechny tyto a mnohé další práce na hledání komunikací v zemi a v tloušťce betonových nebo cihlových zdí jsou sloučeny pod jeden speciální termín – „inženýrské průzkumy“. Naše společnost nese stejný název – „Engineering Research“ a má vlastní kancelář v Moskvě.

Organizacím i jednotlivcům poskytujeme mnoho specifických typů služeb. Mezi nimi jsou velmi populární následující díla:

• vyhledávání různých komunikací uložených v zemi – silové a slaboproudé kabely, potrubí teplé a studené vody, plynové a kanalizační potrubí s fixací jejich umístění;
• diagnostika stavu komunikačních inženýrských sítí;
• detekce úniků vody nebo elektřiny;
• rychlé odstranění netěsností a jejich příčin;
• Provádění revizí stavu případných inženýrských sítí na přání klienta;
• vypracování a předání zákazníkovi odborného posudku na základě výsledků kontroly s našimi doporučeními na opatření pro další provoz zařízení;
• provádění vysoce kvalitních oprav konstrukčních prvků potrubí jakéhokoli účelu a složitosti a mnoho dalšího.

Jsou porovnány tradiční a inovativní metody pro nalezení místa poškození pláště kabelu a úniku mezi jádrem a zemí (u optických vedení, stínění proti zemi). Poprvé jsou navrženy dvoufrekvenční fázové a dvoufrekvenční amplitudové metody.

Protože citlivost metod závisí na kapacitě jádra-zem, všechny kabely jsou rozděleny do tří skupin. Metody dosahují nejvyšší citlivosti na kabelech ISS s nejmenší kapacitou cca 30 nF/km. Zbývající metalické kabely jsou spojeny do jedné podmíněné skupiny s kapacitou 60 nF/km. U optických kabelů je hodnota kapacity mezi stíněním a zemí 150 nF/km.

Popis vyhledávacích metod je proveden na základě modelů trasových defektoskopů Search-310D-2 a Search-410, ve kterých jsou tyto metody implementovány.

Obecné schéma zapojení

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje schéma připojení generátoru ke kabelu při hledání poškození izolace. Generátor je připojen mezi jádro (nebo izolovaný plášť) kabelu a zem. Na vzdáleném konci je kabel ponechán v nečinnosti. Mezi vodičem (plášťem) kabelu a zemí jsou dva kanály vedení střídavého proudu:

a) přes kapacitu vodič-zem;

b) přes poškozenou oblast.

Úkolem lokalizačních metod pro poškozenou oblast je rozpoznat svodový proud na pozadí parazitního signálu přes kapacitu. Je jasné, že čím blíže je poškozená sekce ke konci kabelu, tím nižší je kapacita sekce zbývající do konce a tím nižší je kapacitní proud. To usnadňuje nalezení závady.

Na druhou stranu, jak se blížíte ke konci kabelu, signál výrazně slábne a údaje se stávají nestabilními. Na samém konci kabelu je „mrtvá zóna“, kde je signál prakticky neslyšitelný.

Obr.1. Kapacitní proud a svodový proud v kabelu při připojení generátoru

1. Tradiční jednofrekvenční vyhledávací metody

Amplitudová metoda

Toto je nejjednodušší a nejméně citlivá metoda. Obvykle se používá na městských kabelech, kde není možný způsob kontaktu. Výhodou oproti kontaktu je pohodlí a vysoká rychlost vyhledávání. Pomocí této metody můžete při frekvenci 2 kHz najít poruchy menší než 1 kOhm (blízko zkratu) v oblasti ke konci kabelu ISS – až 4 km, zbytek – až 2 km , optický kabel – do 1 km.

Místo úniku se hledá podle prudkého poklesu signálu v anténě. Signál zároveň klesá s rostoucí hloubkou kabelu. Pro eliminaci falešného spouštění je nutné kontrolovat hloubku kabelu nebo hledat podle aktuální hodnoty v kabelu (v tomto případě musíte přesně umístit anténu nad kabel). Citlivost metody lze zvýšit použitím nízké frekvence 273 Hz. Při této frekvenci můžete hledat závady až do 2 kOhm.

• nízká citlivost;
• signál se při pohybu po kabelu neustále snižuje, proto je nutné kabel průběžně kontrolovat, abychom nepřehlédli místo, kde signál prudce klesá;
• hodnoty závisí na hloubce pohřbu, která se může u městských kabelů značně lišit;
• kabel může vést pod deskami vedle jiných komunikací, které také oslabují signál (protékají jimi zpětné proudy v protifázi s užitečným signálem).

Kontaktní metoda

Tato metoda je založena na skutečnosti, že když proud protéká zemí, vzniká mezi body potenciálový rozdíl. Tento potenciálový rozdíl se měří pomocí pinů, které jsou připojeny k přijímači místo antény. Pokud je jeden kontakt umístěn nad kabelem a druhý na straně kabelu, pak se změří rozdíl potenciálu od kapacitního proudu Ic (obr. 1) tekoucího z oblasti srovnatelné se vzdáleností mezi kolíky – přičemž se vezme v úvahu počítat s hloubkou v řádu několika metrů.

Kapacita sekce Xc délky L je určena lineární kapacitou Cп a frekvencí f:

Kapacita 1 metru je mnohem menší než kapacita úseku ke konci kabelu. Navíc u kontaktní metody nezávisí citlivost příjmu signálu na frekvenci, jako u indukční metody. To umožňuje řádově snížit frekvenci kontaktní metody. Snížením frekvence a omezením délky úseku se sníží parazitní kapacitní proud o několik řádů. To vysvětluje, proč je kontaktní metoda mnohem citlivější na únik než indukční metoda. V místě defektu se po zemi šíří svodový proud. Pokud je svodový odpor mnohem menší než kapacita krátkého úseku, pak na pozadí slabého signálu z kapacitního proudu je snadné zjistit místo poškození. Tato metoda má citlivost pro kabel MKS – 1 MOhm, zbytek – 500 kOhm, pro pláště optického vedení – 200 kOhm. Citlivost této metody nezávisí na umístění na kabelu.

Zároveň je to také nejnáročnější metoda. Na Obr. Obrázek 2 ukazuje oblast detekce úniku. S rostoucí odolností defektu se zóna rychle zužuje. Chcete-li hledat závady nad 100 kOhm, musíte prozkoumat doslova každý metr. V těžkém terénu to není snadný úkol. Dále to komplikuje stav půdy, podmínky hledání a hloubka. Aby byl úkol snazší, musí měřič alespoň přibližně znát místo defektu. Hledání je často vázáno na kabelové spojky.

V městských podmínkách (s kanalizací a asfaltovou vozovkou) se metoda nepoužívá. I když se můžete pokusit odhalit netěsnost v kanalizačním poklopu tak, že se jedním kolíkem dotknete kabelové spojky a druhým se dotknete uzemněné oblasti od kabelu.

Obr.2. Citlivost kontaktní metody

Úroveň necitlivosti: MKS – 1 MOhm, ostatní – 500 kOhm, FOCL – 200 kOhm. 1 – únik do 1 kOhm, detekční zóna 40-100 m; 2 – únik 10 kOhm, detekční zóna cca 10 m; 3 – únik 100 kOhm, detekční zóna 1m.

2. Inovativní metody dvoufrekvenčního vyhledávání

Venkovská dálnice: dvoufrekvenční fázová metoda

Tato metoda pracuje na dvou frekvencích najednou: 2 a 6 kHz. Fázová metoda je mnohem citlivější na únik než tradiční amplitudová metoda. Zároveň si zachovává všechny výhody bezkontaktní metody vyhledávání. Metoda je založena na skutečnosti, že proud procházející kapacitou jádro-zem je mimo fázi s ohledem na aktivní proud procházející svodem. V místě úniku mění celkový proud fázi. Při absenci pilotního signálu lze fázový skok detekovat pouze při pohybu po kabelu. Dvoufrekvenční analýza nahrazuje pilotní signál a umožňuje měření fáze v určitém bodě nezávisle na pohybu. Měřič má schopnost porovnávat fáze na relativně velkých částech kabelu. V tomto případě se můžete od kabelu úplně vzdálit, nebo se můžete vrátit k předchozímu bodu – naměřené hodnoty se budou opakovat. Tato metoda vyhledávání nevyžaduje neustálá měření při pohybu po kabelu. Pokud existuje obtížný úsek, můžete jej obejít a porovnat hodnoty fází na začátku a na konci úseku. Tímto způsobem je možné určit přítomnost defektu v oblasti až 300 m. Výhodou metody je, že se můžete vrátit a opakovat měření rozbitím oblasti.

Metoda funguje dobře v oblastech se vzdáleností k nezatíženému konci kabelu ISS – až 4 km, zbytek – až 2 km, kabel z optických vláken – až 1 km. Citlivost dvoufrekvenční metody pro různé kabely je uvedena v tabulkách 1 – 3.

Tabulka 1 Fázový rozdíl dvoufrekvenčního signálu na koncích poškozené části v závislosti na vzdálenosti ke konci kabelu (ve stupních)

Tabulka 2 Fázový rozdíl dvoufrekvenčního signálu na koncích poškozené části v závislosti na vzdálenosti ke konci kabelu (ve stupních)

Tabulka 3 Fázový rozdíl dvoufrekvenčního signálu na koncích poškozené části v závislosti na vzdálenosti ke konci kabelu (ve stupních)

Metoda má ještě jednu pozoruhodnou vlastnost. U defektů s nízkým odporem s fázovou odchylkou asi 200 dochází při přiblížení k defektu k rotaci fáze. Jeho aktivní složka se zvyšuje a kapacitní proud tekoucí do země začne měnit fázi, když se anténa odchýlí od kabelu. Odkloněním antény od kabelu se zdá, že měřič „vidí“ závadu, která je před vámi (pokud přejdete od generátoru ke konci kabelu). Po projetí defektu dochází k fázovému skoku a efekt mizí.

V městských podmínkách je aplikace metody obtížná. Kabel je zpravidla umístěn vedle jiných komunikací, kterými protéká zpětný proud. U TPP kabelů s vysokým ohmickým odporem žil to vede ke zkreslení fáze pilotního signálu a ztrátě funkčnosti metody. Dvoufrekvenční fázová metoda funguje dobře na venkovských trasách (včetně optických linek), kde umožňuje nahradit tradiční kontaktní metodu (piny) na těžko dostupných místech s poškozením do 20 – 50 kOhm.

Městské kabely: metoda dvoufrekvenční amplitudy

Tato metoda pracuje na dvou frekvencích najednou: 273 Hz a 2 kHz. Generátor dodává nízkofrekvenční signál 273 Hz citlivý na poškození izolace a během pauzy signál o frekvenci 2 kHz, který funguje jako pilotní signál. Tento signál se mění s hloubkou kabelu stejně jako nízkofrekvenční signál. Zařízení analyzuje poměr úrovní signálu na dvou frekvencích. Při absenci poškození zůstává poměr signálu podél kabelu prakticky nezměněn. Pokud dojde k poškození kabelu, pak místem úniku poteče proud Ir (obr. 1). Tento proud významně přispívá k signálu 273 Hz a řádově méně patrný k signálu 2 kHz. Poměr signálu se mění. Při průjezdu místem poškození se poměr obnoví. Je tedy možné určit poškozenou oblast měřením signálových poměrů na koncích studované oblasti. V městském prostředí je povolen úsek do 100 m Z hlediska produktivity práce to znamená, že na 1 km kabelu je možné určit poškozený úsek v 10 měřeních. Na poškozeném místě lze poté provést podrobnější měření a rozdělit jej na kratší části.

V tabulce Obrázek 4 ukazuje citlivost metody pro městské kabely Hospodářské a průmyslové komory, kde je kapacita mezi jádrem a zemí obvykle asi 80 nF/km. Z prezentovaných údajů je vidět, že poškození do 5 kOhm lze nalézt v úseku 2 km ke konci kabelu – tedy na kabelu dlouhém do 4 km, pokud prozkoumáte polovinu kabel co nejdále od generátoru. Izolace cca 5 kOhm na všech žilách je typická situace netěsné spojky, kdy poškození nepozná ani můstek, ani často reflektometr. Připomeňme, že tradiční jednofrekvenční amplitudová metoda (redukcí signálu) detekuje pouze nízkoodporové poruchy blízké zkratu. Dvoufrekvenční metoda proto otevírá elektroměru nové možnosti.

Dvoufrekvenční metoda má kromě vysoké citlivosti ještě jednu výhodu: umožňuje obejít oblasti nepřístupné pro měření. To značně zjednodušuje práci měřiče.

Tabulka 4. Změna úrovně dvoufrekvenčního signálu (dB) na koncích poškozené části v závislosti na velikosti poškození (kOhm) a vzdálenosti od nezatíženého konce kabelu (metry)

Závěr

Navzdory pohodlí při vyhledávání lze z hlediska svých vlastností dvoufrekvenční fázovou metodu zatím považovat pouze za doplněk k tradiční metodě vyhledávání kontaktů v zóně „nízkoodporového vyhledávání“ do 20 – 50 kOhm na venkovské cesty. Dvoufrekvenční amplitudová metoda svými vlastnostmi převyšuje tradiční metody hledání závad na městských kabelech a umožňuje je zcela nahradit.