УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ Российский патент 2005 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к электротехнике (линии энергоснабжения для железных дорог с электротягой на переменном токе, линии высоковольтных электропередач) и может найти применение для дистанционного обнаружения мест утечек в высоковольтных изоляторах, трещин в фарфоре, мест частичных разрядов, искрения и коронных разрядов, а также для определения утечек воздуха в магистралях и нарушения герметичности вакуумных систем, выявления дефектов маслонасосов систем охлаждения трансформаторов (подшипники, крыльчатки).

В настоящее время контроль состояния высоковольтных изоляторов, находящихся под напряжением, производится измерительными штангами или приборами дистанционного контроля [1] (Ю.В. Богданов, В.Г. Рогацкий. К вопросу дефектировки изоляторов контактной сети. М., Вестник ВНИИЖТ, 2003, №3, 28-30 с.).

Детектирование гирлянд подвесных изоляторов, находящихся под напряжением, измерительной штангой ШИ-35/110 является весьма трудоемким, малопроизводительным и довольно опасным.

Ультразвуковой детектор УД-8М [2] (Паспорт и инструкция по эксплуатации на ультразвуковой детектор для обнаружения мест искровых и коронных разрядов УД-8М, Нижний Новгород, 1992. ТОО "Сигнал") предназначен для дистанционного определения мест утечек в изоляторах контактной сети железных дорог и ЛЭП.

Прибор состоит из ультразвукового датчика, резонансного узкополосного усилителя ультразвуковых частот, детектора, фильтра, усилителя низких частот, головных телефонов и стрелочного индикатора.

Конструктивно детектор УД-8М выполнен в виде цилиндра. На переднюю стенку детектора устанавливают конический рупор. Источник питания типа "Крона" установлен в специальном отсеке в задней части цилиндра и соединен с электронной схемой через разъем. Регулятор чувствительности, выключатель питания детектора и регулятор чувствительности стрелочного индикатора расположены на кабеле, соединяющем головные телефоны с корпусом детектора.

Направляя детектор на места вероятного местонахождения искровых и коронных разрядов (гирлянда изоляторов, разрядники и др.), контролируют уровень шумов в телефонах. При появлении потрескивающего сигнала в телефонах и отклонении стрелки индикатора ориентируют детектор на максимум этого сигнала. Исследовав объект с разных сторон, более точно определяют место искрового или коронного разряда.

Недостатками ультразвукового детектора УД-8М являются:

1) недостаточная чувствительность;

2) большой угол раскрыва, что не позволяет определить точно источник ультразвука;

3) индикация ультразвукового детектора на головные телефоны и, следовательно, постоянное воздействие шумовых эффектов весьма неравномерных по громкости и тональности, что может привести к ослаблению и потере слуха.

Несколько лучшие характеристики имеет акустический ультразвуковой детектор "Ингула" [3] (Общероссийская газета "Честное слово", 28 октября, 1999 г, №43 (144); Рекламный листок: "Акустический ультразвуковой детектор "Ингула"), выпускаемый в Новосибирском институте электронных приборов.

Прибор состоит из ультразвукового детектора, головных телефонов, переключателя чувствительности (грубо на 45 дБ и плавно на 30 дБ), светового линейного индикатора, оптического визира (с 3-кратным увеличением), встроенного блока питания на 6,6 В.

Для проверки электрического оборудования с целью обнаружения поверхностных частичных разрядов на изоляторах контактной сети железных дорог и линий электропередач направляют оптический визир прибора в сторону обследуемого объекта и, медленно перемещая прибор вдоль объекта, определяют место источника ультразвуковых сигналов, соответствующее максимальному уровню сигнала в головных телефонах и максимальному числу светящихся фрагментов линейного индикатора.

При больших уровнях сигнала и при помехах уменьшают чувствительность прибора ручками "чувствительность грубо, плавно".

Прибор позволяет визуально, с помощью встроенного оптического визира, локализовать источник ультразвуковых сигналов при электрических разрядах на расстоянии 25-30 м с точностью до 3 градусов.

По сравнению с ближайшими аналогами: "ULTRAPROBE" и "AccuTrak" прибор "Ингула" имеет более высокую точность благодаря встроенному оптическому визиру.

По своей сущности прибор "Ингула" является наиболее близким к предлагаемому и поэтому выбран нами в качестве прототипа.

Прибор имеет следующие недостатки:

1) оператору трудно отделять на слух сигналы, которые несут полезную информацию о дефекте от прочих сигналов;

2) постоянные шумовые эффекты крайне неравномерные по громкости и тональности могут привести к профессиональному заболеванию органов слуха (ослабление и потеря слуха, глухота), а в некоторых случаях к появлению сердечных и сосудистых заболеваний;

3) необходимость ручной обработки результатов путем записи в тетради места обследования, номера опоры, положения изолятора и его состояния.

Для преодоления отмеченных недостатков нами предлагается устройство ультразвукового контроля высоковольтных изоляторов под напряжением, включающее ультразвуковой детектор, оптический визир, световой линейный индикатор, встроенный источник питания, отличающийся тем, что оно дополнительно содержит блок лазерной наводки, цифровой диктофон, блок автоматической регулировки чувствительности, блок обработки ультразвукового сигнала, блок долговременной памяти, интерфейс связи устройства с компьютером. Оптический визир имеет 4-кратное увеличение, а ультразвуковой детектор состоит из 2-х блоков, один из которых настроен на частоту 70 кГц, а другой - 200 кГц.

На чертеже представлена блок-схема устройства. Здесь 1 - ультразвуковой детектор, 2 - оптический визир, 3 - блок лазерной наводки, 4 - блок автоматической регулировки чувствительности, 5 - блок обработки ультразвукового сигнала, 6 - световой линейный индикатор, 7 - цифровой диктофон, 8 - блок долговременной памяти, 9 - интерфейс связи устройства с компьютером, 10 - исследуемый объект, 11 - источник питания (на схеме не показан).

Устройство работает следующим образом. Включив цифровой диктофон 7, называют номер опоры и расположение исследуемого объекта (гирлянда изоляторов, разрядник и др.). Ультразвуковой детектор 1, оптический визир 2, блок лазерной наводки 3 наводятся на исследуемый объект 10.

Если изделие дефектное, загорится световой линейный индикатор 6, что свидетельствует о появлении искровых или коронных разрядов. Медленно перемещая устройство вдоль объекта, определяют место источника ультразвуковых сигналов, соответствующее максимальному числу светящихся фрагментов линейного индикатора 6. При этом в цифровой диктофон 7 сообщается, в каком именно месте наблюдается максимальное свечение линейного индикатора 6. Сигнал от ультразвукового детектора попадает в блок автоматической регулировки чувствительности 4, выход которого соединен с входом блока обработки ультразвукового сигнала 5. Результаты обработки вместе с диктофонными записями 7 поступают в блок долговременной памяти 8 и могут сохраняться там сколь угодно долго. При необходимости оператор с помощью интерфейса 9 связи прибора с компьютером передает результаты испытаний на последний, где они могут быть распечатаны на принтере в виде акта испытаний.

Предлагаемое устройство повышает точность определения дефектных мест в изоляторах, исключает необходимость ручной обработки результатов и полностью исключает риск появления профессионального заболевания (ослабление слуха, глухота и др.).

Пример

На Кемеровском отделении Западно-Сибирской ж.д. исследовано 112 гирлянд подвесных изоляторов. На 5 изоляторах с помощью оптического визира с 4-кратным увеличением обнаружены трещины, на 3-искровые и коронные разряды. Неисправные гирлянды были заменены. Повторная проверка дефектов не обнаружила.

Использование: для контроля высоковольтных изоляторов под напряжением. Сущность заключается в том, что устройство ультразвукового контроля высоковольтных изоляторов под напряжением содержит ультразвуковой детектор, состоящий из 2-х блоков, настроенных на частоту 70 и 200 кГц, оптический визир, блок лазерной наводки, цифровой диктофон, блок автоматической регулировки чувствительности, соединенный с блоком обработки ультразвукового сигнала, выполненным с возможностью передачи результатов обработки вместе с диктофонными записями в блок долговременной памяти для их передачи с помощью интерфейса связи на компьютер. Технический результат: повышение точности определения дефектных мест в изоляторах. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство ультразвукового контроля высоковольтных изоляторов под напряжением, включающее ультразвуковой детектор, оптический визир, световой линейный индикатор, встроенный источник питания, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок лазерной наводки, блок автоматической регулировки чувствительности для приема сигнала от ультразвукового детектора, при этом выход блока автоматической регулировки чувствительности соединен с входом блока обработки ультразвукового сигнала, выполненного с возможностью передачи результатов обработки вместе с диктофонными записями в блок долговременной памяти для их передачи с помощью интерфейса связи на компьютер.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ультразвуковой детектор состоит из двух блоков, один из которых настроен на частоту 70 кГц, а другой - 200 кГц.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический визир имеет 4-кратное увеличение.