Cáp ngầm chịu ít tác động của các yếu tố bên ngoài (gió, thảm thực vật, băng, v.v.) hơn so với dây dẫn trên không, nhưng vẫn có thể bị hỏng và sự cố.
Khi cáp ngầm bị lỗi, nhiệt sinh ra làm nóng chảy lớp cách điện và sinh ra khí. Khi sự cố điện tiếp diễn theo thời gian, nó tạo ra hồ quang làm nóng chảy và bốc hơi các vật liệu dễ cháy xung quanh. Các khí dễ cháy có thể bị đốt cháy bởi hồ quang điện và giải phóng năng lượng hóa học bổ sung.
Nghiên cứu của EPRI đã chỉ ra rằng lớp cách điện của cáp bị lão hóa và quá nóng có thể dẫn đến việc sản sinh ra khí dễ cháy. Các khí có khả năng bắt cháy do dây cáp quá nóng bao gồm hydro, metan, axetylen, CO và etylen.
Mục tiêu của công việc này là cung cấp thông tin về hiệu suất của công nghệ và khả năng xác định lỗi của thiết bị.
Các mục tiêu chính
1. Đánh giá và xác minh liệu CableSniffer có thể phát hiện được khí thoát ra từ các dây cáp bị lỗi không.
Các loại cáp được thử nghiệm:
2. Xác định và đo lường khả năng của CableSniffer trong việc định vị chính xác vị trí lỗi cáp hạ thế chôn ngầm dưới đất trong khu dân cư (URD).
3. So sánh và đối chiếu thời gian + nguồn lực cần thiết để xác định vị trí lỗi của CableSniffer so với các phương pháp xác định vị trí lỗi cáp ngầm thông thường khác.
4. Đánh giá hoạt động và cách sử dụng CableSniffer.
1. CableSniffer
CableSniffer là một thiết bị đo khí dễ bay hơi sử dụng chân không để kéo đất không khí vào ống hút và ống cảm biến. Cụm bộ lọc nội tuyến bao gồm một cốc lọc và bộ lọc dạng đĩa kỵ nước được gắn giữa ống hút chân không với ống cảm biến.
Quy trình định vị lỗi như sau:
- Các lỗ thăm dò được đặt trong đất dọc theo vị trí lỗi đã biết của cáp ngầm. Phải cẩn thận để tránh làm hỏng cáp;
- Ống hút cảm biến được đặt vào lỗ thăm dò để lấy mẫu không khí cho hàm lượng khí dễ bay hơi.
- Ghi lại số đọc PPM (mật độ khí) dọc theo đường dẫn của đoạn cáp bị lỗi.
- Đánh dấu vị trí có chỉ số PPM cao nhất. Vị trí này là vị trí gần nhất của lỗi.
Xác định vị trí lỗi ở cáp ngầm với CableSniffer trong vòng vài tiếng sau khi lỗi cáp xảy ra sẽ chính xác hơn và định vị vài ngày sau đó.
Không giống như một số phương pháp định vị lỗi cáp khác, CableSniffer không cần cáp phải ngắt điện khỏi nguồn. Thiết bị này không trực tiếp tiếp xúc điện hoặc vật lý với cáp đang được thử nghiệm.
1. Thử nghiệm thiết bị
Để làm nóng chảy lớp cách điện, dòng điện 30A được chạy qua cuộn dây nóng. PPM các số đọc từ CableSniffer được ghi lại sau mỗi 5 giây sau khi cuộn dây làm nóng. Thử nghiệm này đóng vai trò là tiêu chuẩn đánh giá khả năng phát hiện khí dễ bay hơi của máy dò khí phát ra từ vật liệu cách điện bị phân hủy và là cơ sở để thử nghiệm trong tương lai.
4 loại cách điện của cáp được đánh giá: XPLE, EPR, XLP và PILC.
Kết quả:
CableSniffer được gắn vào cuối ống dẫn bê tông để quan sát chỉ số PPM để phát hiện khí dễ bay hơi thoát ra. CableSniffer đã phát hiện thành công khí dễ bay hơi phát ra từ cả 4 loại cách điện.
2. So sánh độ chính xác giữa các phương pháp
Đánh giá vị trí lỗi cáp được thiết kế để đánh giá cả lỗi của CableSniffer xác định vị trí chính xác + khoảng thời gian cần thiết để xác định vị trí lỗi thứ cấp.
Để so sánh, hai công nghệ định vị lỗi khác là Pinpointer và đập cáp cũng được thử nghiệm để đánh giá độ chính xác vị trí lỗi và thời gian dự kiến.
Pinpointer và đập cáp là hai công nghệ hiện đang được sử dụng phổ biến để tìm vị trí lỗi trên cáp ngầm. So sánh hai công nghệ này với CableSniffer là nhằm hiển thị độ chính xác và thời gian tìm vị trí lỗi với kỹ thuật định vị lỗi.
a. Mẫu thử nghiệm
Các dây dẫn được chôn xuống đất theo hình bánh xe. Mỗi cáp được cung cấp năng lượng riêng bởi nguồn dòng 30 A trong 30 phút để lớp cách điện nóng chảy trong đất, sau đó chờ thêm 1 giờ để mô phỏng thời gian phản hồi với cuộc gọi báo lỗi ở cáp. Thời gian này sẽ cho phép các khí di chuyển trong đất như trong thực tế.
Một người không biết về các vị trí lỗi sẽ xác định vị trí lỗi xảy ra với các phương pháp: CableSniffer, Pinpointer, và đập cáp. CableSniffer là phương pháp đầu tiên để đảm bảo mặt đất không bị xáo trộn, ngăn chặn khí thoát ra từ mặt đất.
Máy đập cáp được sử dụng cuối cùng vì nó có thể làm hỏng ruột dẫn và ảnh hưởng đến kết quả.
Các lỗ thăm dò CableSniffer được đặt dưới đất khoảng 1.2m, cách nhau ở độ sâu khoảng 0.5m với searcher bar. Searcher Bar là một thanh đào cách điện tương tự như các thanh pit tông dùng để phát hiện rò rỉ khí gas.
Kết quả
4 trong số 5 cáp (A, B, C và D) có cuộn dây nóng và các lỗi được áp dụng để phục vụ như lỗi được xác định. Cáp thứ 5 không bị lỗi và được dùng như một bộ điều khiển. Thử nghiệm trên cáp thứ 5 với 3 phương pháp đều không tìm thấy lỗi nên cả 3 phương pháp được chấp nhận kết quả.
CableSniffer đã phát hiện ra lỗi trên Cáp “C”.
Pinpointer và máy đập cáp đã phát hiện tất cả 4 cáp lỗi. Cáp “C” có lớp cách điện tan chảy dọc theo toàn bộ chiều dài của cuộn dây. Cả ba vị trí lỗi được xác định trong bán kính 30cm.
Tóm tắt dữ liệu
| Cáp | Số lượng lỗ | Chỉ số PPM cao nhất | Khoảng cách giữa vị trí lỗi chính xác và vị trí đo được | Tổng thời gian (s) |
| A | 8 | 0 | N/A | 35:28s |
| B | 15 | 0 | N/A | 28:10 |
| C | 12 | 330 | 76mm | 30:42 |
| D | 15 | 0 | N/A | 21:48 |
Bảng 1: Dữ liệu được đo bằng CableSniffer
| Cáp | Số lượng đầu dò | Khoảng cách giữa vị trí lỗi chính xác và vị trí đo được | Tổng thời gian (s) |
| A | 26 | 25.4mm | 09:30 |
| B | 27 | 0mm | 08:20 |
| C | 30 | 127mm | 06:45 |
| D | 23 | 0mm | 07:42 |
Bảng 2: Dữ liệu được đo bằng Pinpointer
| Cáp | Diện tích vùng lỗi xác định được | Tổng thời gian (s) |
| A | 1.9 m2 | 06:30 |
| B | 2.2 m2 | 07:27 |
| C | 0.29 m2 | 06:32 |
| D | 0.8 m2 | 05:43 |
Bảng 3: Dữ liệu được đo bằng Pinpointer