Szybkie i skuteczne wykrycie uszkodzenia w kablu jest konieczne celem skrócenia do minimum czasu przestoju maszyn i urządzeń przemysłowych. Stąd też kluczową rolę odgrywają przyrządy, które pozwalają na wspomaganie działań w tym zakresie.
Metody wykrywania uszkodzeń
Dostępne na rynku przyrządy najczęściej bazują na trzech metodach wykrywania uszkodzeń. Podstawowa z nich bazuje na odbiciu impulsów niskonapięciowych reflektometru (TDR). Przyrząd generuje impulsy, a następnie analizowane są ich odbicia. Powstają one w miejscu uszkodzenia kabla. Dzięki znajomości szybkości propagacji impulsów w kablu oraz czasu od ich wysłania do powrotu, w sposób automatyczny określana jest odległość do miejsca uszkodzenia. Do zalet takiego rozwiązania należy zaliczyć łatwe i szybkie lokalizowanie miejsca usterki. Nie mniej istotny pozostaje pomiar bezpiecznym napięciem.
Kolejną metodą, którą stosuje się przy wykrywaniu uszkodzeń w kablu, jest odbicie impulsów niskonapięciowych od łuku (ARM – Arc Reflection Method). Sposób ten najczęściej uwzględnia się w miejscach, gdzie nie jest możliwe zastosowanie reflektometru. Metoda bazuje na wysyłaniu impulsu o dużej energii, który powoduje zapalenie łuku w miejscu uszkodzenia. W następnej kolejności reflektometr wysyła niskonapięciowe impulsy, odbijane od palącego się łuku.
Jeżeli rezystancja łuku przekracza 200 Ω, metoda odbicia od łuku nie jest efektywna. Stąd też uwzględnia się wtedy metodę impulsu prądowego (Surge IC). W tym przypadku generowany jest impuls o dużej energii przy napięciu osiągającym do 16 kV. Powoduje on zapalenie łuku w miejscu uszkodzenia, przy czym obserwowane są stany nieustalone (gasnące oscylacje) przebiegu prądu. Do obwodu włączany jest sprzęg, który pełni rolę bocznika. Sygnał, uzyskany dzięki niemu, jest rejestrowany i analizowany.
Zastosowanie
Przyrządy do wykrywania uszkodzeń w kablach najczęściej uwzględnia się w energetyce. Przede wszystkim chodzi o diagnostykę kabli niskiego napięcia. Stąd też niektóre modele dzięki specjalnym filtrom separującym mogą być stosowane przy badaniach kabli pod napięciem. Przyrządy tego typu są używane chociażby do wykrywania przerw w przewodach aluminiowych, zwarć między fazami, czy też stanu połączeń transformatorów. Niejednokrotnie zastosowanie obejmuje również wykrywanie nielegalnych podłączeń do linii elektroenergetycznych.
Przyrządy do lokalizowania uszkodzeń w przewodach cieszą się dużą popularnością w diagnostyce systemów telewizji przemysłowej. Przede wszystkim chodzi o ocenę ciągłości przewodów pod kątem zagięć, nacięć, zwarć itp. Oczywiście lokalizatory uszkodzeń kabli są nieocenione w telekomunikacji.
Cechy
Reflektometry to urządzenia, które bardzo często stosuje się do wykrywania uszkodzeń w kablach. Są one pewną formą radarów, które wysyłają impulsy o bardzo dużej częstotliwości i niskim napięciu względem badanego obiektu. Miernik wyszukuje punkty o zmieniającej się impedancji falowej kabla. Cała energia impulsu lub jej część odbija się, a następnie powraca do reflektometru. Urządzenie przeprowadza pomiar czasu, który jest potrzebny zarówno na dotarcie do miejsca zmiany impedancji, jak i na powrót. O wynikach pomiaru użytkownik jest informowany za pomocą wykresu.
Nowoczesne cyfrowe reflektometry przeznaczone są do lokalizowania uszkodzeń w instalacjach średniego i niskiego napięcia. Warto podkreślić, że urządzenia tego typu są proste w obsłudze, bowiem pomiar odbywa się przy użyciu jednego przycisku. Niektóre modele cechują się bardzo przyjaznym interfejsem użytkownika, bazującym na kolorowym wyświetlaczu 10,4” pracującym w rozdzielczości VGA. Nabyć można wersje wyposażone w generator częstotliwości akustycznych do lokalizowania uszkodzeń w telekomunikacyjnych kablach miedzianych o długości do 6000 m. Jako akcesoria oferowane są przystawki, pozwalające na lokalizowanie uszkodzeń w wysokoomowych kablach symetrycznych.
Niektóre modele dostępnych na rynku lokalizatorów uszkodzeń kabli stanowią zaawansowane urządzenia, które znajdują zastosowanie w procesie rozwiązywania problemów z liniami elektroenergetycznymi. Warto podkreślić, że mierniki tego typu doskonale sprawdzają się podczas prac związanych z usuwaniem awarii kabli koncentrycznych, telefonicznych, alarmowych, LAN itp. Chodzi przede wszystkim o szybkie i skuteczne wykrywanie uszkodzeń, takich jak całkowite zwarcie i rozwarcie, przerwane linie czy luźne połączenie. Niejednokrotnie lokalizatorów uszkodzeń kablowych używa się przy wykrywaniu uszkodzeń w kablach, które zainstalowane są pod ziemią. Przyrządy są dobrym narzędziem do lokalizowania usterek w systemach elektrycznego ogrzewania podłogowego itp.
Funkcje
W dostępnych na rynku urządzeniach do lokalizowania uszkodzeń w kablach dąży się do uzyskania prostej, a jednocześnie wygodnej obsługi. Stąd też do wymiany danych z użytkownikiem przeznaczony jest wyświetlacz. To właśnie na nim operator informowany jest o odległości do miejsca uszkodzenia. Najczęściej przewiduje się dwa tryby wyświetlania reflektogramów. W trybie pierwszym na całości ekranu wyświetlany jest badany przebieg. Naciskając odpowiedni przycisk, pokazują się dwa obrazy tego samego przebiegu. Na górnym pojawia się cały reflektrogram, a na dolnym wybrany fragment, który może być powiększany i analizowany z uwzględnieniem detali. W niektórych modelach przewidziano możliwość kompensowania impulsu wejściowego. Tym sposobem zyskuje się optymalne dostosowanie reflektometru do impedancji mierzonego kabla, dzięki czemu bez problemu wykrywane są uszkodzenia znajdujące się w niewielkiej odległości od lokalizatora. Reflektometr cyfrowy Teleflex T30E przewiduje trzy podstawowe tryby pracy. W trybie Quick Steps przyrząd bazuje na automatycznym przebiegu pomiarów. Użytkownik w oparciu o funkcję Step-by-Step Easy Mode może skorzystać z menu, które krok po kroku prowadzi przez proces pomiarów. Tryb Expert Mode przewiduje dowolnie ustawiane parametry.
Z myślą o światłowodach
Na rynku dostępne są również mierniki mocy optycznej, które pozwalają na wykrywanie uszkodzeń w kablach światłowodowych. Urządzenia tego typu są w stanie mierzyć poziom mocy źródła światła laserowego oraz lokalizować uszkodzenia w kablu światłowodowym, dzięki czemu zyskuje się pełny obraz jakości sieci. Typowy przyrząd współpracuje z kablami SMF i obsługuje długości fali 1310 nm, 1490 nm, 1550 nm i 1625 nm z możliwością obsługi długości z zakresu, który jest zdefiniowany przez użytkownika. Istotny jest również zakres pomiaru mocy. Mieści się on najczęściej pomiędzy -55 a 10 dBm. Kluczową rolę odgrywają przejściówki (FC/SC/ST) do różnych kabli optycznych. Na przykład przyrząd FL-280 Flex Tester łączy w sobie funkcje reflektometru jednomodowego, testera tłumienności oraz wizualnego lokalizatora uszkodzeń. Opcjonalnie urządzenie może pełnić funkcje reflektometru do pomiarów na liniach aktywnych poza ich pasmem za pomocą fali 1625 nm. Urządzenie realizuje również zadania związane z pomiarem mocy. Port reflektometru zabezpieczony jest przed uszkodzeniem spowodowanym niezamierzonym pomiarem linii aktywnej.
Przykłady
Lokalizator NCM-1000 jest przenośnym przyrządem bazującym na trzech metodach wykrywania uszkodzeń – reflektometrycznej, lokalizatora uszkodzeń rezystancji, trybu rozwarcia. Urządzenie pełni również funkcje multimetru z możliwością pomiaru napięcia stałego, rezystancji i pojemności. W trybie MTDR miernik wskazuje ciągłość impedancji charakterystycznej w kablu, doprowadzając do niego impulsy elektryczne. Należy zwrócić uwagę, że metoda ta dobrze się sprawdza w procesie wykrywania uszkodzeń, takich jak całkowite lub częściowe zwarcie, czy też uszkodzone linie. W trybie MTDR przyrząd sprawdza kable, które składają się przynajmniej z dwóch przewodników metalicznych. Są to więc linie telefoniczne, przewody energetyczne oraz instalacje UTP i telewizji kablowej. W urządzeniu przewidziano wyświetlacz LCD-TFT o rozdzielczości 640 na 480 pikseli i przekątnej 6,4”. Obudowa jest wodoszczelna i odporna na czynniki o charakterze mechanicznym.
Model Digiflex to reflektometr, który jest przeznaczony zarówno do kabli energetycznych, jak i telekomunikacyjnych. Urządzenie bazuje na metodzie odbiciowej. Dodatkowo przewidziano konwerter uszkodzeń, który pozwala na wykrywanie zawilgocenia w izolacji.
Model I5000 to zestaw do precyzyjnego lokalizowania tras kabli i rur metalowych. Przyrząd jest w stanie wykrywać również taśmy metalowe nad światłowodami i rurami z tworzyw sztucznych. W sposób automatyczny przeprowadzany jest pomiar głębokości z dokładnością ± 5%. Urządzenie może pracować w temperaturze mieszczącej się w zakresie od –20°C do 50°C.
Testowanie skrętek
Przydatne rozwiązanie, szczególnie w przemysłowych systemach wymiany danych, stanowią testery kabli skrętek. Dzięki nim można szybko sprawdzić stan połączenia sieciowego. W niektórych modelach oddzielono nadajnik od odbiornika, co pozwala na testowanie zainstalowanego już kabla w systemie elektroinstalacyjnym. Istotną rolę odgrywają również gniazda RJ 45, dzięki którym kable sprawdzane są tylko w nadajniku. Również w przypadku tych urządzeń kluczowe miejsce zajmuje wyświetlacz LCD. Oprócz tego ważną zaletą jest możliwość wykrywania przerw lub zwarć dla konkretnych żył kabla. Sprawdzić można również, czy zastosowano połączenie proste lub typu cross. Przydać się może funkcja pozwalająca na pomiar długości poszczególnych par skrętki. Na przykład w przyrządzie SC-8108 lokalizacja uszkodzenia odbywa się w trybie Pair & length. Do jednego końca przewodu należy podłączyć tester, a do drugiego przystawkę. Urządzenie wskazuje odległość liczoną w metrach do miejsca, gdzie przewód jest uszkodzony, tzn. wystąpiło zwarcie lub przerwa.
Autor: Damian Żabicki
