Jednym z wyzwań, na które regularnie napotykają elektrycy jest zidentyfikowanie tego właściwego, spośród wiązki przewodów czy kabli w wykopie. Łatwo można wyobrazić sobie konsekwencje przypadkowego przecięcia wielowiązkowego kabla telekomunikacyjnego albo pracującego kabla średniego napięcia.
Świadomość zagrożenia zdrowia, życia, kosztów związanych z usunięciem uszkodzenia, przerwą w przesyle energii czy transmisji danych podpowiadają konieczność wypracowania procedur redukujących do zera możliwość wystąpienia takiego zagrożenia. Właściwą praktyką jest zawsze zdublowanie ochrony poprzez stosowanie narzędzi do bezpiecznego cięcia, ale niezależnie od tego pierwszym krokiem zawsze musi być przeprowadzenie pewnej i skutecznej identyfikacji. W zależności od rodzaju kabla kluczowy jest wybór odpowiedniej metody, a następnie właściwe przeprowadzenie samej procedury identyfikacji.
Dwie podstawowe metody identyfikacji to:
- Metoda pola skrętu żył
- Metoda impulsów stałoprądowych
Pomiar pola skrętu żył
Metoda ma zastosowanie dla kabli wielożyłowych i wykorzystuje ich charakterystyczną budowę. Poszczególne żyły takiego kabla zawsze są ze sobą skręcone, a w zależności od typu i pola przekroju taki skręt będzie się regularnie powtarzał od kilku centymetrów do nawet paru metrów. Dwie spośród żył (koniecznie zdrowych, z nieuszkodzoną izolacją) zwieramy z jednej strony, a z drugiej zasilamy generatorem impulsów prądu stałego*
/pomiar-pola-skretu-zyl.png?lang=pl-PL&width=600&height=372)
(*istnieją też rozwiązania oparte o generator częstotliwości akustycznych).
Przepływ prądu elektrycznego powoduje powstanie pola magnetycznego w kształcie współśrodkowych okręgów, których środki leżą na osi przewodnika. Zwrot wektora indukcji pola magnetycznego określić pomaga reguła prawej dłoni. Jeśli wyciągnięty kciuk wskazuje kierunek przepływu prądu elektrycznego, pozostałe palce pokażą zwrot linii powstałego pola.
Z punktu widzenia metody identyfikacji najistotniejsze jest, że prąd płynący od miejsca podłączenia generatora w kierunku końca kabla i od miejsca zwarcia dwóch żył z powrotem do generatora (zamykając w ten sposób obwód) będzie wytwarzał pole magnetyczne o przeciwnie zwróconych liniach pola magnetycznego. Wskutek skrętu tych dwóch żył ze sobą te pola będą się wzajemnie nakładać lub wygaszać jak na poniższym rysunku.
Niewielki, dedykowany analogowy czujnik indukcyjny umożliwi obserwację tego zjawiska przy przesuwaniu go dookoła izolacji kabla. Dzięki galwanicznemu połączeniu zjawisko takie wystąpi wyłącznie (!!!) na identyfikowanym kablu.
Czujnik indukcyjny możemy też przesuwać wzdłuż izolacji kabla, musimy jednak pamiętać, że istnieje jedno poważne związane z tym ryzyko.
Jeśli dokładnie nad identyfikowanym kablem będzie przebiegała inna linia, przesuwając czujnik wzdłuż izolacji (kabla do którego się najpierw dokopaliśmy) można omyłkowo odczytać sygnał z kabla znajdującego się kilkadziesiąt centymetrów pod spodem, a błędnie wytypować ten powyżej. Zastosowanie odpowiednio skalibrowanego czujnika indukcyjnego, będącego elementem zestawu identyfikacyjnego wysokiej klasy pozwala w praktyce wyeliminować takie zagrożenie.
Metoda impulsów stałoprądowych
Technika ta polega w skrócie na pomiarze kierunku przepływu krótkich impulsów prądowych wprowadzaniu do odłączonego i uziemionego kabla energetycznego. W kablach o budowie koncentrycznej zjawisko pole skrętu żył nie występuje, zatem zwarcie żyły głównej i ekranu na jego końcu nie będzie możliwe do wykrycia – pola magnetyczne powstałe wskutek przepływu prądu płynącego w kierunku końca kabla i z powrotem wzajemnie by się wygasiły. Musimy więc znaleźć inną drogę powrotną prądu do generatora niż w ramach identyfikowanego kabla. Przykładowy możliwy układ połączeń pokazuje poniższy rysunek.
W identyfikowanym kablu (identyfikowanej żyle) impuls prądowy porusza się w przeciwnym kierunku, niż drogą (drogami) powrotną. Sygnały takie wykrywa się przy pomocy precyzyjnego odbiornika połączonego z odpowiednio czułymi cęgami indukcyjnymi. Układ elektroniczny wykryje wyłącznie impulsy wytworzone przez generator systemu identyfikacji, a dzięki ich charakterystycznemu kształtowi przekaże operatorowi informację nie tylko o ich amplitudzie, ale także, a może przede wszystkim, o kierunku przepływu. Tylko w identyfikowanej żyle sygnał będzie miał zwrot zgodny z kierunkiem wprowadzenia, a także większą amplitudę. Różnica w poziomie odbieranego sygnału będzie większa, jeśli droga powrotna rozdzieli się na kilka torów (pozostałe żyły i ich ekrany, ekrany innych kabli, systemy uziemień itp.).
Warunkiem prawidłowej identyfikacji jest właściwe założenie cęgów pomiarowych, zgodnie z kierunkiem wprowadzania do kabla sygnału. Przypadkowe zapięcie ich w przeciwnym kierunku (np. jeśli akurat w tym miejscu będzie złożony zapas) automatycznie odwróci nam wskazania odbiornika i zaobserwujemy impuls przeciwny (czerwony) o wysokiej amplitudzie i impulsy zgodne (zielone) na pozostałych żyłach.
Z tego powodu tak bardzo istotne jest wcześniejsze precyzyjne ustalenie przebiegu trasy kabla i wcześniejsze wyeliminowanie takiego ryzyka.
Tomasz Sozański, Specjalista ds. Energetyki w firmie Megger