СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ОБОЛОЧКУ В СИЛОВЫХ КАБЕЛЯХ Российский патент 1995 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен индукционный способ определения однофазных замыканий в кабельных линиях, проложенных в земле [1] заключающийся в фиксации характера изменения электромагнитного поля над кабелем при подключении генератора звуковой частоты к поврежденной жиле и оболочке через первичную обмотку регулируемого трансформатора, вторичную обмотку которого с параллельно включенной фазосдвигающей цепочкой подключают между землей и оболочкой на ближнем к генератору конце кабеля, а в цепь заземления на противоположном конце включают нуль-индикатор тока и компенсируют ток растекания в земле путем регулирования величины и фазы напряжения трансформатора и фиксации нулевого положения индикатора тока. Способ обеспечивает уменьшение мешающего тока растекания в земле за счет встречного протекания тока компенсации от регулируемого трансформатора. Эффективная компенсация возможна при проведении в начале кабельной линии, когда ток цепи компенсации соизмерим с током растекания в оболочке кабеля. При удалении места замыкания от генераторного конца кабеля, особенно при наличии нескольких соединительных муфт, требуемый ток компенсации в десятки раз превышает ток растекания, что не позволяет реализовать способ в этом случае.

Наиболее близким техническим решением является индукционный способ определения места замыкания на оболочку в силовых трехфазных кабелях, проложенных в земле, при котором генератор звуковой частоты одним концом подключают к поврежденной жиле, а другим концом через делительный дроссель подключают к оболочке и двум неповрежденным жилам, которые соединяют с оболочкой на противоположном конце кабеля. Способ обеспечивает снижение мешающего тока растекания в земле за счет выравнивания потенциалов оболочки по концам кабеля относительно места повреждения. Эффективное снижение тока растекания возможно при повреждении в середине кабельной линии, когда при равных токах в плечах дросселя падения напряжения на оболочке по обе стороны от места замыкания приблизительно равны. При перемещении места повреждения от середины к концам кабеля разность падений напряжения на оболочке до места повреждения и за ним увеличивается, растет величина мешающего тока растекания в земле и точность отыскания места замыкания на оболочку становится недостаточной.

Цель изобретения повышение точности отыскания места замыкания на оболочку при повреждении в любой точке кабельной линии.

Цель достигается тем, что один из крайних выводов регулируемого дросселя подключается к одной неповрежденной жиле, а между второй неповрежденной жилой и оболочкой включают вольтметр и, перемещая подвижный контакт дросселя, компенсируют ток растекания по минимуму показаний вольтметра, а затем неповрежденные жилы на генераторном конце кабеля соединяют. Поиск повреждения ведут с помощью индукционного магнитоприемника, фиксирующего сигнал полезного поля пары токов, которое изменяется в соответствии с шагом скрутки жил, а место повреждения определяется по скачкообразному уменьшению сигнала. Существенные отличительные признаки предлагаемого изобретения заключаются в регулировании тока распределения по оболочке и неповрежденной жиле путем изменения соотношения витков делительного дросселя до момента выравнивания потенциалов по концам оболочки кабеля, которое определяют по минимуму показаний вольтметра, включаемого на генераторном конце кабеля между оболочкой и неповрежденной жилой, т.е. введение в известный способ дополнительных операций, заключающихся во включении на генераторном конце кабеля вольтметра между неповрежденной жилой и оболочкой и изменении соотношения витков делительного дросселя до получения минимальных показаний вольтметра, позволяет получить новый положительный эффект ослабление мешающего тока растекания при повреждении в любой точке кабельной линии и, в целом, повышение точности отыскания места замыкания жилы на оболочку.

На чертеже дана схема включения, реализующая предложенный способ.

Поврежденную кабельную линию отсоединяют с двух сторон от контура заземления. Выводы генератора 1 звуковой частоты присоединяют к поврежденной жиле 5 и к подвижному контакту регулируемого дросселя 2, один из крайних выводов которого подключают к оболочке 6 кабеля, а другой к одной из неповрежденных жил, соединенных с оболочкой на противоположном конце кабеля. Вольтметр 4 включают между второй неповрежденной жилой и оболочкой, выключателем 3 соединяют неповрежденные жилы у генератора после компенсации. При таком способе включения ток генератора I_г, протекающий по поврежденной жиле, в месте замыкания переходит на оболочку, где разделяется на ток I_об.1, возвращающийся непосредственно к генератору, и ток I_об.2, возвращающийся к генератору через неповрежденную жилу с противоположного конца кабеля. Эти токи создают падения напряжения на оболочке кабеля с удельным активным сопротивлением
U_об.1 I_об.1 ˙ r_об. ˙ l₁,
U_об.2 I_об.2 ˙r_об˙ l₂, разность которых определяет ток растекания в земле с эквивалентным сопротивлением Z_з
I_з (U_об.1 U_об.2)/Z_з.

Компенсация тока растекания (I_з 0) обеспечивается при равенстве падений напряжений на оболочке до места повреждения и за ним, что соответствует соотношению
I_об.1 ˙ l₁ I_об.2 ˙l₂
Применение регулируемого делительного дросселя (на основе равенства ампер-витков его плеч) обеспечивает условие
I_об.1 ˙ ω₁ I_об.2 ˙ ω₂ C учетом предыдущего равенства запишем
l₁/l₂ ω₁ / ω₂.

Из полученного выражения следует, что компенсация тока растекания возможна при повреждении в любой точке линии путем изменения соотношения витков регулируемого дросселя. Степень компенсации удобно выразить через коэффициент токораспределения, пропорциональный относительному расстоянию до места повреждения
K_т=
Полученные соотношения справедливы для кабельных линий без заземленных соединительных муфт. При наличии таких муфт расчетные соотношения при компенсации существенно усложняются, а значения составляют 0,1-0,3 при повреждении в муфтах и 0,3-0,9 при замыкании на оболочку на участке между муфтами. Так как необходимое значение коэффициента К_т неизвестно, то момент компенсации в процессе регулирования дросселя определяют по минимуму показаний вольтметра, включаемого на генераторном конце у кабеля между оболочкой и неповрежденной жилой, соединяемой с оболочкой на противоположном конце кабеля. После компенсации тока растекания неповрежденные жилы на генераторном конце кабеля соединяют между собой для улучшения соотношения между парой токов до места повреждения и за ним.

При определении электромагнитного поля над кабельной линией токи жил можно представить в виде эквивалентных осей, расположенных в углах равностороннего треугольника со стороной а (расстояние между центрами жил), а ток оболочки в виде оси в центре этого треугольника.

До места повреждения результирующее поле пары токов определяется парой токов повреждения жила-оболочка с током I_об.1 и расстоянием между осями a/ и парой токов поврежденная жила неповрежденные жилы с током i_об.2 и расстоянием между осями a /2 При этом момент тока, определяющий напряженность до места повреждения, равен
M_T1= I_об1· a + I a/2 За местом повреждения поле создается парой токов оболочка неповрежденные жилы с током I_об.2 и расстоянием между осями a/2 ^. 2, а момент тока равен
M_T2= T_об.2· a/(2) Выражая связь между токами оболочки через коэффициент токораспределения
I_об.1 I_об.2 (1 К_т)/К_т, получим изменение момента тока поля пары токов при переходе через место повреждения
M_T*= Т.е. при реальном диапазоне изменения коэффициента К_т от 0,1 до 0,9 интенсивность поля пары токов при переходе через место повреждения изменяется скачком от 21 до 3,2 раза, что легко может быть зафиксировано.

Использование: способ предназначен для определения места однофазных замыканий в силовых кабельных линиях, проложенных в грунте. Сущность изобретения заключается в предварительном регулировании тока распределения по оболочке кабеля по показаниям вольтметра с использованием неповрежденных жил для компенсации мешающего тока в земле. 1 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ОБОЛОЧКУ В СИЛОВЫХ КАБЕЛЯХ, проложенных в земле, при котором поврежденную жилу разземленного с двух сторон кабеля присоединяют к генератору звуковой частоты, второй вывод генератора подключают к подвижному контакту делительного дросселя, один крайний вывод дросселя присоединяют к оболочке кабеля, а второй крайний вывод к одной из неповрежденных жил, которые соединяют с оболочкой на противоположном конце кабеля, отличающийся тем, что между второй неповрежденной жилой и оболочкой включают вольтметр и устраняют ток растекания в земле путем перемещения подвижного контакта дросселя до получения минимальных показаний вольтметра, а затем неповрежденные жилы соединяют между собой на генераторном конце кабеля, после чего с помощью индукционного магнитоприемника фиксируют на трассе сигнал от изменяющегося в соответствии с шагом скрутки жил кабеля магнитного поля пары токов, а место повреждения определяют по скачкообразному уменьшению сигнала.