Маркировка и определение трассы силовых КЛ 35, 110 (150) кВ и оптических кабелей: новый стандарт ПАО «Россети»
Традиционно, основным способом определения трассы кабельной линии была внешняя маркировка в виде столбиков табличек, ее привязка к визуальным ориентирам и GPS координатам и также электропроводящие свойства кабеля, позволяющие трассировать его при помощи трассоискателей.
Однако столбики периодически теряются, GPS имеет определенную погрешность, а трассировка при помощи трассоискателя имеет ряд ограничений:
- трассировка в пассивном режиме применяется в основном для электрических кабелей и трубопроводов с катодной защитой (по частоте 50 или 100 Гц). Она невозможна в местах большой концентрации кабелей, в связи с тем, что невозможно отличить друг от друга коммуникации одного типа;
- трассировка в активном режиме при непосредственном подключении генератора к проводнику требует отключения питания и непосредственного доступа к проводнику в муфте или кабельном ящике;
- трассировка в активном режиме при индукционном наведении сигнала в кабель затруднена в местах большой концентрации коммуникаций, в связи с большими наводками на соседние кабели и металлические трубопроводы. В результате этого, наведенный сигнал в проводнике большего сечения или проводнике находящегося ближе к поверхности земли может быть более мощным, чем в трассируемом проводнике.
А если речь идет о поиске современного волоконно-оптического кабеля, не имеющего металлических элементов, то его вообще невозможно ни определить, ни трассировать при помощи трассоискателей.
Вместе с тем, для идентификации ключевых точек коммуникаций, а в некоторых случаях и их трассировки все больше применяются электронные маркеры.
Так называются небольшие устройства, способные давать отклик при подаче на них радиосигнала с определенной частотой. Эти маркеры не требуют питания и обслуживания, и имеют гарантированный срок эксплуатации не менее 20-ти лет. Они устанавливаются рядом с кабелем при его прокладке (а в некоторых случаях — по трассе уже проложенного кабеля). Определение трассы осуществляется при помощи специальных устройств — маркероискателей. Простейшие маркеры позволяют определить тип объектов инфраструктуры (силовые кабели, связь, водопровод и т.п.) Более сложные (так называемые интеллектуальные) маркеры сообщают маркероискателю, имеющему соответствующую функцию, и другую информацию об объекте.
Рост агломераций вокруг крупных городов ведет к более плотному размещению объектов инфраструктуры. Кроме этого, для служебной связи, передачи сигналов контроля и управления на электрических сетях все чаще применяются волоконно-оптические кабели, не содержащие металлических компонентов. Все это поставило на повестку дня вопрос о повсеместном внедрении электронных маркеров. 8 августа 2017 года вступил в силу стандарт организации ПАО «Россети» СТО 34.01-21.1-001-2017 «Распределительные электрические сети напряжением 0,4 - 110 кВ. Требования к технологическому проектированию». В п. 8.2.16 РЕКОМЕНДУЕТСЯ использовать электронные маркеры на кабельных линиях 35 и 110 (150) кВ. А вот пункт 8.9.4 ТРЕБУЕТ использовать маркеры на волоконно-оптических линиях связи, выполненных кабелем, не содержащим металлических элементов и проложенном в защитных полиэтиленовых трубах. Новый стандарт, таким образом, делает фактически обязательным наличие маркеров и маркероискателей у компаний, занимающихся прокладкой и обслуживанием кабельных линий.
Типы электронных маркеров для кабелей
1. Дипольные пассивные маркеры
Простейшим и наиболее дешевым типом таких устройств являются дипольные пассивные маркеры. Термин «дипольные» связан с тем, что прием сигнала и отклик возможны преимущественно в направлениях, перпендикулярно плоскости маркера. Конструкция такого маркера представляет собой резонансный контур, настроенный на определенную частоту. Частоты и цвет корпуса прописаны в стандарте APWA (American Public Works Association), который, хоть и был изначально разработан в США, применяется теперь по всему миру.
Предусмотрено 7 рабочих частот и 7 вариантов расцветки корпуса маркера, соответствующих основным типам коммуникаций. Например, красный цвет и частота 169,8 кГц соответствуют электроэнергетическим кабелям, оранжевый цвет и частота 101,4 кГц — телекоммуникационным. Свои цвета и частоты есть у водопровода, газопровода, канализации, кабельного телевидения и категории «прочие коммуникации».
Стандартизация рабочих частот маркеров позволяет обеспечить совместимость маркеров и маркероискателей разных производителей. Однако, считывание информации с интеллектуального маркера может осуществить только маркероискатель того же производителя. Кроме того, некоторые производители имеют в своем арсенале дополнительные маркеры, частоты которых не оговорены в указанном стандарте и, соответственно, не имеющие совместимости с маркероискателями других производителей.
Дипольные плоские маркеры Greenlee UniMarker и 3M Scotchmark
Пассивные дипольные маркеры от ведущих производителей, например, Greenlee UniMarker, могут распознаваться на глубине до 1,5 м. Для нормальной работы такой маркер должен располагаться строго горизонтально, что усложняет его установку и является в ряде случаев значительным недостатком.
Существуют также дипольные шаровые маркеры с функцией самовыравнивания. Они представляют собой стандартный дипольный маркер, расположенный в шаровидном корпусе. Внутри корпуса маркер плавает в диэлектрической незамерзающей жидкости и при любом положении корпуса принимает горизонтальное положение. Такую конструкцию имеют шаровые маркеры 3M Scotchmark.
Шаровые пассивные маркеры
Шаровые пассивные маркеры для Greenlee OmniMarker и 3M Scotchmark
Шаровые пассивные маркеры могут устанавливаться без учета направленности, их даже не обязательно крепить к кабелю или элементам кабельной инфраструктуры, вполне можно просто расположить рядом с ним.
Более продвинутую конструкцию имеют пассивные шаровые маркеры Greenlee OmniMarker. Принцип его работы такой же, как и у дипольного, но в отличие от последних он имеет три резонансных контура. Такая конструкция обеспечивает сферическую диаграмму направленности и расширяет площадь обнаружения маркера. В связи с этим, маркеры такого типа не следует размещать ближе, чем на 3 м друг от друга.
Дипольная и сферическая диаграммы направленности маркеров
Все, что ранее было указано по рабочим частотам и цветам, верно и для шаровых маркеров.
Интеллектуальные маркеры
Интеллектуальные маркеры принимают сигнал от аппаратуры поиска и отвечают на него цифровым сигналом, содержащим подробную информацию об объекте. Современные интеллектуальные маркеры способны передать информацию о 6 параметрах, для каждого отводится по 22 символа. Кроме этого, каждый интеллектуальный маркер имеет уникальный 10-ти значный код, который также можно определить с поверхности, бирка с этим кодом при монтаже снимается с маркера и вклеивается в документацию линии. Интеллектуальные маркеры работают по технологии RFID: излучение от аппаратуры поиска не только передает запрос на выдачу данных, но еще и передает энергию, питающую электронную начинку маркера. Благодаря этому маркер не требует встроенного источника питания.
Перед укладкой в землю в интеллектуальный маркер может быть записана необходимая информация. Ее запись производится маркероискателем с близкого расстояния.
Интеллектуальные шаровые, полноразмерные и пальчиковые маркеры 3M Scotchmark
Околоповерхностные интеллектуальные маркеры устанавливаются на уже проложенные кабельные линии. Конструкция маркеров позволяет вводить их в почву через маленькие пробуренные скважины. Максимальная глубина установки — 0,6 м.
Полноразмерные интеллектуальные маркеры являются плоскими объектами с габаритами примерно 380x380 мм. Так же, как и дипольные плоские маркеры, их нужно при монтаже устанавливать строго горизонтально. Благодаря большим размерам антенны они могут обнаруживаться на глубине до 2,4 м. Шаровые интеллектуальные маркеры имеют диаметр 104 мм, антенная там поменьше, так что обнаружить их можно на глубине до 1,5 м. Как указано выше, в них предусмотрена функция самовыравнивания, что упрощает установку, так как не нужно заботиться о положении маркера. При этом диаграмма направленности остается дипольной (автоматически направляется вверх и вниз), что позволяет размещать маркеры на расстоянии до 1,06 м друг от друга.
Важно! Рабочие частоты интеллектуальных маркеров совпадают с частотами пассивных. Это позволяет находить интеллектуальные маркеры и с помощью аппаратуры, изначально предназначенной для поиска пассивных маркеров, но при этом можно узнать лишь о виде коммуникаций.
3M EMS Tape 7600 — лента маркировочная
Маркировочная лента представляет собой ленту, на которой с определенным шагом (обычно 2 м) закреплены кластеры из нескольких пассивных электронных маркеров. Эти маркеры также содержат информацию о виде проложенных коммуникаций. Ленту закладывают над трассой подземной коммуникации, как правило, на расстоянии не менее 20 см от ее верхней точки (рекомендуется выдерживать расстояние не менее 50 см). Максимальная глубина обнаружения ленты — 60 см. Такой способ применяется там, где трассировка должна быть непрерывной, например, вблизи населенных пунктов. При этом маркероискатель должен иметь специальную функцию по поиску ленты. Разновидностью маркировочной ленты является маркировочная веревка, содержащая в себе пассивные электронные маркеры. С ее помощью обозначают трассу кабелей связи, проложенных в полиэтиленовых трубах.
Поиск пассивных маркеров
В качестве примера возьмем Greenlee MarkerMate EML-100 — недорогой, но при этом точный и удобный в использовании прибор.
При поиске маркера оператор должен медленно двигаться в предполагаемом районе прохождения трассы, поворачивая маркероискатель по дуге радиусом 60 – 75 см. Место расположения маркера определяется по максимальному размеру гистограммы на дисплее, также изменение уровня отклика маркера можно оценить по звуковому сигналу, звучащему из динамика (в условиях повышенного внешнего шума можно подключить наушники). В том случае, если пик уровня сигнала, принимаемого от маркера, невозможно отследить, так как прибор «зашкаливает», следует уменьшить уровень усиления. Точность поиска можно увеличить, включив функцию Pinpoint, устанавливающую нижний порог обнаружения сигнала.
Предусмотрены два режима поиска. SCAN — сканирование для обнаружения маркеров для всех видов коммуникаций. При этом на дисплее будет отображаться тот вид коммуникаций, для которого отклик маркера в данном месте более мощный, чем от других маркеров. И применительно к такому маркеру будет отображаться гистограмма. В обычном же режиме происходит поиск маркеров только для одного, заданного пользователем, вида коммуникаций.
Подготовка к установке и поиск интеллектуальных маркеров
Поиск интеллектуальных маркеров
Для работы с интеллектуальными маркерами больше подойдет Dynatel 1420 EMS-ID — маркероискатель от компании 3M. Перед началом работы следует подключить маркероискатель к компьютеру и загрузить из него данные, которые должны быть записаны в память интеллектуальных маркеров. При необходимости с компьютера также можно обновить программное обеспечение маркероискателя. Вводить и редактировать информацию для маркеров можно и в самом маркероискателе, но маленький дисплей и четыре кнопки ввода данных под ним делают такое занятие не слишком приятным при больших объемах данных. Хотя в полевых условиях это все же удобнее, чем постоянно таскать с собой ноутбук.
3M Dynatel 1420 EMS-ID — маркероискатель
Поиск расположения маркеров, будь то пассивные или интеллектуальные, во многом схож с Greenlee MarkerMate EML-100. Также есть гистограмма и звуковая индикация. Но есть и некоторые отличия. В 3M Dynatel 1420 EMS-ID пользователь составляет список, маркеры каких видов нужно искать. При этом могут одновременно отображаться данные по двум обнаруженным маркерам.
Прибор умеет оценивать глубину залегания маркеров, причем делает это как для пассивных, так и для интеллектуальных устройств. Запоминается глубина до 5 маркеров со временем и датой измерений. Для интеллектуальных маркеров вместе с этими данными записываются еще и уникальные номера маркеров.
Для того чтобы считать данные с интеллектуального маркера, нужно нажать специальную кнопку на маркероискателе. В памяти устройства помещаются данные по 100 маркерам. Их можно потом передать через последовательный порт на компьютер.
На базе 3M Dynatel 1420 EMS-ID выпускается программно-аппаратный комплекс, позволяющий осуществлять электронное картографирование и паспортизацию объектов подземной инженерной инфраструктуры.
Поиск маркировочной ленты
3M Dynatel 7420 EMS — маркеро-лентоискатель
Для работы с лентой нужен маркероискатель, поддерживающий этот вид маркировки. Например, 3M Dynatel 7420 EMS. Основная задача, которая стоит при определении трассы по ленте — необходимость плавного перехода от одного кластера маркеров к другому, чтобы в промежутке между ними сигнал не пропадал, и было ясно, куда двигаться. Для этого предусмотрен специальный режим Search, отличающийся повышенным отношением сигнал/шум, а также возможность вручную переключаться между режимами одиночной и двойной антенны. Высокие требования к чувствительности и отношению сигнал/шум делают приборы для поиска маркировочной ленты более дорогими по сравнению с поддерживающими только одиночные маркеры. Тем не менее, дополнительные затраты компенсируются более высокой надежностью благодаря точной трассировки линии.
Подводя итоги
Не смотря на то, что стандарт ПАО «Россети» СТО 34.01-21.1-001-2017 вступил в силу только 8 августа 2017 года, предложенные там решения уже не первый год успешно применяются многими энергетическими и телекоммуникационными компаниями в России, осознавшими главное достоинство электронных маркеров – существенная экономия времени на поиск трасс силовых и слаботочных подземных коммуникаций.
См. также:
