УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЖИГАНИЯ ПОВРЕЖДЕННОГО МЕСТА ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК G01R31/10 

Изобретение относится к области электроэнергии и может быть использовано при определении места повреждения кабельной линии для обеспечения необходимого переходного сопротивления в месте дефекта.

Известны следующие системы /способы и устройства/ прожигания дефектной изоляции:
- от источника постоянного напряжения,
- от источника с емкостными накопителями энергии и последовательно включенной катушкой индуктивности.

- с помощью резонансной установки,
- от источника с индуктивным накопителем энергии.

Наиболее эффективным является прожигание от мощного емкостного накопителя энергии с трехфазной выпрямительной установкой /см., например, Г.М. Шалыт. Определение мест повреждения в электрических сетях, Москва, Энергоиздат, 1982 год, стр. 79/.

Но эффективный прожиг имеет место лишь до тех пор, пока сопротивление в месте повреждения R_n имеет тот же порядок величины, что и внутреннее сопротивление R_o прожигательной установки. Уже при R_n=0,1 R_o более 90% энергии источника выделяется в самой прожигательной установке. До настоящего времени не удавалось создать прожигательную установку, обеспечивающую достаточно высокое напряжение и малое внутреннее сопротивление ввиду весьма большой массы такого источника.

Поэтому единственно целесообразным методом прожига считается "ступенчатый способ".

Сущность его состоит в изменении (не менее чем трех ступеней) источников питания по мере снижения напряжения пробоя и сопротивления в месте повреждения (см., например, В.С. Дементьев, В.К. Спиридонов, Г.М. Шалыт, Определение места повреждения силовых кабельных линий, Госэнергоиздат, Москва-Ленинград, 1962 год, стр. 80).

Это относится ко всем системам (устройствам), в том числе и резонансной установке, эффективность которой удовлетворительна лишь при сниженных значениях относительного пробивного напряжения.

Следовательно, ступенчатость, малый КПД, громоздкость, дороговизна и длительное время прожигания являются недостатками известных прожигающих устройств, т. к. их стоимость, габариты и масса, а также составляющие затрат труда и времени являются определяющими для всего комплекса аппаратуры, используемой в процессе определения места повреждения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому (прототипом) может быть принято устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля по А.С. СССР N 259261 МПК G 01 R (см. Бюллетень изобретений N 2 1970 года, стр. 78).

Эта коммутационная установка относится к источникам с индуктивным накопителем энергии и содержит: источник низкого напряжения, состоящий из разделительного трансформатора, двухполупериодного выпрямителя и конденсатора фильтра, дроссель, коммутирующий выключатель и балластный конденсатор. Управление схемой производится с помощью токового реле.

Вследствие более длительного накопления энергии в дросселе ее эффективность меньше, чем вышеупомянутые прожигающие установки. Кроме того существенным недостатком коммутационной установки является наличие контактов, расчитанных на максимальное напряжение прожигания и ток дросселя, работающих в режиме "замыкание-размыкание".

Целью изобретения является создание бесступенчатой прожигающей установки с более высокими показателями КПД и эффективности, имеющей малую массу, габариты и себестоимость.

Поставленная цель достигается применением устройства первоначального возбуждения дуги в месте ослабления изоляции, включаемого совместно с источником низкого напряжения.

Сущность изобретения заключается в том, что источник постоянного низкого напряжения с малым внутренним сопротивлением, в качестве которого может служить сеть или разделительный трансформатор с двухполупериодным выпрямителем, подключен к поврежденной жиле кабеля одновременно с источником высокого напряжения (источником первоначального возбуждения дуги), имеющим высокоомное внутреннее сопротивление, например, электростатической машине или повышающему трансформатору через запирающую диодную развязку по току и регулирующее устройство, например, регулируемое добавочное сопротивление.

Проведенный патентный поиск показал отсутствие прожигающих установок с предлагаемой совокупностью признаков.

Таким образом, в данном случае, известные элементы объединены новыми связями, придают прожигающей установке новые свойства, проявившиеся в положительных эффектах, вследствие чего решение может быть признано имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показаны возможные схемы прожига:
а) от источника низкого напряжения (сети) с двухполупериодным выпрямителем и возбуждением дуги регулируемой электростатической машиной,
б) от регулируемого источника низкого напряжения и электростатической машины,
в) от трехфазной выпрямительной установки,
г) от сети и повышающего трансформатора,
д) от разделительного трансформатора и повышающего трансформатора с запирающей диодной развязкой.

Основными элементами прожигающей установки являются:
- Источник постоянного низкого напряжения, состоящий из разделительного трансформатора Тр. Р 1, двухполупериодного выпрямителя 2 и запирающих диодов 3,
- Источник высокого напряжения, например, электростатическая машина ЭСМ 4 или повышающий трансформатор Тр. П. 5 с запирающими диодами 6,
- Регулирующее устройство, например, добавочное сопротивление 7 (при отсутствии регулировки питающего напряжения сети),
- Разрядник 8 для защиты сети от перенапряжений при аварийном пробое запирающих диодов 3,
- Автоматический выключатель АВ 9,
- Приборы контроля режимов прожига-амперметр и вольтметр (на схемах не показаны).

Как хорошо известно, для большей части эффективных методов определения места повреждения требуется, чтобы переходное сопротивление в месте повреждения R_n было снижено до десятков единиц или даже долей единицы ома. Кроме этого для наиболее результативного применения индукционного метода желательно "перевести" однофазное повреждение в двухфазное.

С наименьшими затратами и наиболее эффективно это может быть достигнуто при помощи источника низкого постоянного напряжения и возбудителя дуги путем прожигания изоляции в месте повреждения аналогично сварочным трансформаторам с устройствами первоначального возбуждения дуги.

Прожигание производится за счет энергии, выделяемой в канале пробоя. Канал пробоя и первоначальное возбуждение дуги обеспечивается при воздействии высокого потенциала электростатической машины 4, величина которого может регулироваться скоростью вращения ее валов, или маломощного регулируемого повышающего трансформатора 5, которые заряжают кабель до пробоя.

Минимальная мощность источника высокого напряжения 4 и 5 должна расчитываться из условия покрытия естественных утечек тока.

Ионизация и пробой изоляции в месте повреждения снижают переходное сопротивление R_n и создают благоприятные условия для возникновения электрической дуги, поддерживаемой непосредственно источником низкого напряжения, т. к. направление токов обоих источников совпадают, обеспечивая так называемую "падающую" вольт-амперную характеристику, как при сварке (см. например, Титов О. И. Справочник электросварщика ручной сварки, Новосибирское книжное издательство, 1989 г.).

Причем скважность (отношение времени заряда ко времени разряда, определяемая внутренним сопротивлением источника и емкостью кабеля уменьшается в пределе до устойчивого поддержания горения дуги и установка должна быть отключена автоматическим максимальным расцепителем по току 9.

Для исключения взаимного влияния друг на друга из-за попадания повышенного потенциала на низковольтный источник и возможного шунтирования тока через источник ионизации (источник высокого напряжения) они включаются встречно и параллельно через запирающие диоды 3 и 6 с таким расчетом, чтобы их токи суммировались только в месте повреждения.

Для защиты источника низкого напряжения от перенапряжений при пробое запирающих диодов 3 предусмотрен разрядник 8.

При таком сочетании источников высокого и низкого напряжения эффективность прожига, зависящая от соотношения R_n и R_o повышается благодаря их соответствию друг другу во всех режимах. И в итоге мы имеем достаточно высокое первоначальное напряжение при малом внутреннем сопротивлении R_o установки в целом, повышение КПД, бесступенчатость прожига при уменьшении весо-габаритных показателей и затрат времени.

К тому же аппаратура прожига универсальна, т.к. может быть использована при профилактических испытаниях и определении мест повреждения кабельных линий.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при определении места повреждения кабельной линии для обеспечения необходимого переходного сопротивления в месте дефекта. Отличительной особенностью устройства прожига является то, что источник постоянного низкого напряжения с малым внутренним сопротивлением и источник высокого напряжения с высоким внутренним сопротивлением подключены к поврежденной жиле кабеля встречно и параллельно через запирающую диодную развязку по току и регулирующее устройство, например регулируемое добавочное сопротивление. Технический результат - бесступенчатость прожигающего устройства, повышение КПД, уменьшение массогабаритных показателей. 1 ил.

Устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля, содержащее источник постоянного низкого напряжения с малым внутренним сопротивлением и источник высокого напряжения, имеющий высокое внутреннее сопротивление, отличающееся тем, что указанные источники совместно подключены к поврежденной жиле кабеля встречно и параллельно через запирающую диодную развязку и регулирующее устройство, а в качестве источника высокого напряжения выбрана электростатическая машина или повышающий трансформатор.