СПОСОБ ИМИТАЦИИ ДЕФЕКТОВ ПРИ ПОМОЩИ ИСКРОВОГО КОНТРОЛЬНОГО ПРИБОРА И ИСКРОВОЙ КОНТРОЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2013 года по МПК G01R31/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу имитации дефектов при помощи искрового контрольного прибора, охарактеризованному в п.1 формулы, и искровому контрольному прибору, охарактеризованному в п.8 формулы.

Уровень техники

Известно, что кабели и изолированные линии обладают определенным сопротивлением пробою. Для кабелей и изолированных линий давно существуют искровые контрольные (испытательные) приборы, посредством которых в соответствии с различными стандартами при помощи испытательного напряжения проверяют изоляцию линий на наличие дефектов. Также в течение многих лет для этой цели существует европейский стандарт EN 50356, который описывает и оговаривает конструкцию устройств такого типа, а также испытательные напряжения различного вида, и, кроме того, предоставляет инструкции, как можно измерить чувствительность прибора при обнаружении дефектов изоляции. Обновленная версия европейского стандарта имеет наименование EN 62230:2007. В основе данного стандарта - испытательные напряжения различной формы: переменные напряжения частотой 40-62 Гц, переменные напряжения фактически синусоидальной формы и частотой 500 Гц-1 МГц или импульсное напряжение с крутым нарастанием и сильным демпфированием на спаде. Искровой испытательный прибор должен также содержать систему индикации для указания наличия дефекта либо световым сигналом или акустическим, когда изоляция или оболочка кабеля из-за дефекта изоляции или дефекта покрытия не держит определенное испытательное напряжение и возникает пробой на проводник с нулевым потенциалом. Устройство обнаружения дефекта должно запускать цифровой счетчик, так чтобы показывать каждый отдельный дефект. Устройство должно также суммировать дефекты по всей длине кабеля до его конца. Счетчик должен сохранять результат индикации, пока не будет зарегистрирован следующий дефект, или индикатор будет очищен вручную.

Для проверки чувствительности искрового испытательного прибора требуется, чтобы происходило включение индикатора дефекта, когда между определенным электродом и проводником нулевого потенциала искусственно создается состояние дефекта. Известно, что с этой целью создают, так называемые, имитаторы дефекта. Имитатор должен быть настроен так, чтобы для каждого имитируемого дефекта имитатор формировал разряд в искровом промежутке длительностью 0,025 с для напряжения переменного тока и напряжения высокой частоты и 0,0005 с для напряжения постоянного тока. Должна запускаться последовательность по меньшей мере из 20 разрядов такого типа, при этом не должно быть временного запаздывания более чем на 1 с. Чувствительность устройства обнаружения дефекта настраивают так, чтобы на каждый искусственно формируемый разряд происходила регистрация не более одного и не менее одного счетного импульса.

Известен имитатор дефектов, в котором выполнены вышеуказанные требования. Имитатор содержит диск из диэлектрического материала, который через передачу приводится во вращение от двигателя, и несет на себе электрод, который постоянно находится под нулевым потенциалом. Напротив указанного электрода установлен неподвижный игольчатый электрод, на который подают испытательное напряжение. Расстояние между игольчатым электродом и электродом диска заранее задано. Размеры игольчатого электрода также заданы (Приложение В к стандарту EN 62230:2007). Оператор фабрики-производителя кабеля, использующий искровое испытательное устройство, обязан время от времени проверять указанное устройство посредством имитатора. Оценивание чувствительности рекомендуется выполнять по меньшей мере раз в год, а также после первоначальной установки, после каждого ремонта или серьезной регулировки устройства.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения заключается в предложении способа или искрового контрольного прибора, посредством которых может быть существенно снижена стоимость проверки на надежность.

Задача изобретения решается способом и прибором, охарактеризованными в п.1 и п.8 формулы изобретения.

В способе, соответствующем настоящему изобретению, согласно п.1 формулы изобретения, для испытания чувствительности схемы обнаружения дефектов высокое напряжение прикладывают к фиксированному, стандартному разрядному промежутку установленных размеров, при этом высоковольтный генератор через короткие регулярные промежутки времени генерирует испытательное напряжение (испытательное высокое напряжение) установленного уровня, установленной длительности и частоты. Если такая имитация или способ проверки соответствуют положениям стандарта Евросоюза, то указанные интервалы между моментами приложения испытательного напряжения к стандартному разрядному промежутку не превышают одной секунды. Максимальная продолжительность приложения испытательного напряжения составляет 0,025 с в случае переменного тока и напряжения высокой частоты, и 0,0005 с в случае постоянного тока. Число подключений испытательного напряжения составляет по меньшей мере 20.

Согласно изобретению вместо механического подключения искусственного разрядного промежутка осуществляется такое управление самим искровым контрольным прибором, при котором к фиксированному разрядному промежутку прикладывается испытательное напряжение, соответствующее стандарту. Благодаря такому подходу, согласно изобретению, расстояние между концом электрода и противоэлектродом искусственного разрядного промежутка может быть выставлено один раз. Оно не зависит ни от каких допусков, связанных с его получением, например с вращением диска в известном имитаторе. Дополнительные затраты, которые согласно изобретению необходимы для оснащения искрового контрольного прибора функцией проверки, незначительны. Критерии проверки, перечисленные в стандарте Евросоюза, касающиеся точности испытательного напряжения и поддержания максимального тока прикосновения, аналогичным образом могут быть включены с малыми дополнительными затратами. Сравнительно дорогое отдельное испытательное устройство для проверки искрового контрольного прибора, которое применялось и продолжает применяться для данной цели, таким образом, оказывается ненужным. Согласно настоящему изобретению в искровой контрольный прибор встроена функция имитатора дефектов вместе с дополнительной функцией измерения испытательного напряжения и тока короткого замыкания.

Согласно п.8 формулы изобретения соответствующий изобретению искровой контрольный прибор содержит разрядный промежуток стандартных размеров, который может быть соединен с цепью испытательного напряжения высоковольтного генератора, а также генератор тактовых импульсов, выполненный с возможностью включения высоковольтного генератора с заданной частотой и, соответственно, выключения по истечении заданного промежутка времени. Предпочтительно, чтобы в высоковольтный генератор была встроена схема управления, выполненная с возможностью управления генератором тактовых импульсов в соответствии с записанной в память программой. Таким образом, искровой контрольный прибор может осуществлять самопроверку, а оператору фабрики-производителя кабелей не требуется отдельное контрольное устройство.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет подробнее описано ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 схематически изображает искровой контрольный прибор известной конструкции,

фиг.2 схематически изображает известный имитатор дефектов, например, для искрового контрольного прибора фиг.1,

фиг.3 изображает схему работы соответствующего изобретению искрового контрольного прибора,

фиг.4 изображает различные диаграммы работы соответствующего изобретению имитатора дефектов,

фиг.5 схематически изображает разрядный промежуток для соответствующего изобретению имитатора дефектов.

Осуществление изобретения

Открытый с торцов корпус 10 искрового испытательного прибора содержит панель 12 из диэлектрического материала, на которой на шарнире 14 закреплен кожух 16. Предохранительный выключатель 18 размыкается, когда кожух 16 открывают, так чтобы внутри кожуха 16 не было высокого напряжения, с которым можно вступить в контакт. Именно указанное высокое напряжение приложено в качестве испытательного напряжения к контрольному электроду 20, на котором подвешен ряд параллельных бисерных цепочек 22. Кабель 24 перемещается в V-образной впадине контрольного электрода 20, и проходит сквозь завесу из бисерных цепочек 22. Контрольный электрод соединен с испытательным напряжением в точке 26. Проводник 29 кабеля, изоляция 28 которого подлежит проверке, имеет нулевой потенциал. На фиг.3 представлена схема цепи для приведения в действие искрового испытательного прибора, изображенного на фиг.1. Цепь включает в себя высоковольтный генератор 30, ток которого ограничен безопасным значением 10 мА (максимально допустимый ток прикосновения). Высокое напряжение 32 генератора формируется на выходе в качестве испытательного напряжения, например напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока или напряжения высокой частоты. Указанное напряжение приложено к электроду 20 на фиг.1. Вход 34 служит для задания требуемого высокого напряжения высоковольтного генератора 30. Вход 36 запуска, в рассматриваемом варианте осуществления настоящего изобретения, позволяет запускать испытательное напряжение 32, как показано на фиг.4 на первом и втором графиках. Предохранительный выключатель 18, соответствующий выключателю фиг.1, отключает испытательное напряжение, когда кожух 16 открывают.

С высоковольтным генератором 30 соединен индикатор 38 фактической величины соответствующего испытательного напряжения 32. На выходе 40 показан второй индикатор испытательного напряжения, который в рассматриваемом варианте осуществления настоящего изобретения позволяет проверять испытательное напряжение на предмет его соответствия заданному допуску, независимо от индикатора 38. С генератором 30 соединен преобразователь 42 тока в напряжение. Если в изоляции 28 возникает пробой, то это проявляется в виде значительного падения высокого напряжения и роста тока. Рост тока определяется схемой 44 обнаружения, в состав которой входит преобразователь 42 тока. Через выпрямитель и пороговый ключ 46 сигнал об этих изменениях поступает на счетчик 48 дефектов и на индикатор 50 дефектов. Чувствительность схемы обнаружения можно регулировать со входа 47.

Если оставить в стороне расхождения, связанные с настоящим изобретением, то искровой испытательный прибор с описанными функциями известен.

На фиг.2 показан имитатор дефектов, соответствующий известному уровню техники. Диск 50 из диэлектрического материала приводится во вращение вокруг вертикальной оси при помощи приводного двигателя 52 и передачи 54. Первый электрод 56 расположен на диэлектрическом диске 50, и через точку 58 постоянно подключен к нулевому потенциалу. Игольчатый электрод 60, играющий роль встречного электрода, установлен на радиусе окружности, которую описывает электрод 56 диска 50 при вращении последнего. Испытательное напряжение приложено к электроду 60, и, как только электрод 60 оказывается напротив электрода 56, формируется искровой разряд. Поскольку испытательное напряжение на электрод 60 поступает с генератора 30, для схемы 44 обнаружения происходит имитация дефекта согласно фиг.3. И, следовательно, имеется возможность установить правильность работы схемы обнаружения, когда имитатор дефекта приводится в действие в соответствии со стандартом, т.е. если поддерживается оговоренная стандартом определенная угловая и линейная скорость движения вращающегося диэлектрического диска, расстояние между электродами 60, 56 и форма игольчатого электрода 60.

На фиг.5 показан игольчатый электрод 70, который расположен напротив электрода 72 диска. Вариант конструкции электродов 70, 72 соответствует конструкции электродов 56, 60, соответствующей фиг.2. Это также касается и расстояния между электродами 70, 72. Оба электрода 70, 72 являются неподвижными. Включение и выключение генератора 30 испытательного напряжения, представленного на фиг.3, осуществляется генератором (на фиг.3 не показан) тактовых импульсов со входа 36. Из верхней диаграммы фиг.4 видно, что формируются импульсы 74 включения длительностью 25 мс с периодом не более 1 с. Как показано на фиг.5, указанное испытательное напряжение прикладывается к электроду 70 и в каждом случае формируется искра. Если к цепи 32 испытательного напряжения генератора 30 искровой (разрядный) промежуток 70, 72 не подключен, то в результате на выходе испытательного напряжения получается напряжение формы 75, показанное на второй диаграмме фиг.4. Видно, что в интервале 74 формируется высокое напряжение переменного тока. Однако если к выходу высоковольтного генератора 30 подключить разрядный промежуток 70, 72, то возникает пробой, а испытательное напряжение спадает до напряжения дугового разряда в разрядном промежутке, что представлено кривой 76 испытательного напряжения на третьей диаграмме фиг.4. Распознанные акты пробоя приводят к появлению сигналов дефекта, которые преобразуются схемой 44 обнаружения в импульсы прямоугольной формы, что видно из последней диаграммы на фиг.4. Импульсы дефекта подаются на счетчик 48 дефектов или индикатор 50 дефектов. Видно, что за счет целенаправленного включения и выключения высоковольтного генератора и приложения результирующих испытательных напряжений к разрядному промежутку становится возможной имитация дефектов, которая заменяет имитацию дефектов способом, представленным на фиг.2. Если искровой испытательный прибор соответствующим образом модифицировать, то запуск генератора 30 испытательного напряжения может быть частью работы самого искрового испытательного прибора для требуемой кривой высокого напряжения, и не потребуется отдельного устройства, как в случае имитатора дефектов фиг.2. Путем соответствующего запуска включения и выключения высоковольтного генератора 30, например, по заранее заданной программе, можно реализовать самопроверку искрового испытательного прибора. При этом производится проверка того, чтобы заданное число актов имитации дефекта за заданное время инициировало запуск того же самого числа сообщений о дефекте, ни больше, ни меньше.

Естественно, что на время запуска разряда в искровом промежутке, согласно фиг.5, нормальная работа прибора в режиме проверки согласно фиг.1 прерывается. Поэтому может быть предусмотрен выключатель (не показан), который, когда оператору нужно, соединяет высоковольтный генератор 30 с контрольным электродом 20 или искровым промежутком.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Сущность: испытательное напряжение от высоковольтного генератора прикладывают через электрод к непрерывному кабелю. Производится распознавание фактов пробоя, отображение их посредством схемы обнаружения и суммирование посредством счетчика дефектов. Для проверки надежности распознавания дефектов через короткие регулярные промежутки времени высокое импульсное испытательное напряжение заранее заданного уровня, заданной длительности и частоты прикладывают к фиксированному разрядному промежутку. При этом импульсное испытательное напряжение формируют посредством высоковольтного генератора самого искрового контрольного прибора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ имитации дефектов при помощи искрового контрольного прибора, в котором испытательное напряжение от высоковольтного генератора прикладывают через электрод к непрерывному кабелю, распознают факты пробоя, отображают их посредством схемы обнаружения и суммируют посредством счетчика дефектов, отличающийся тем, что для проверки надежности распознавания дефектов к фиксированному разрядному промежутку прикладывают испытательное напряжение заранее заданного уровня, заданной длительности и частоты, при этом указанные импульсные испытательные напряжения формируют посредством высоковольтного генератора самого искрового контрольного прибора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интервал между двумя последовательными поступлениями испытательного напряжения составляет менее 1 с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что максимальная длительность испытательных напряжений составляет 0,025 с в случае напряжения переменного тока или напряжения высокой частоты и 0,0005 с в случае напряжения постоянного тока.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что число поступлений испытательных напряжений составляет по меньшей мере 20.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что точность регулировки и индикации испытательного напряжения проверяют при помощи дополнительного, независимого устройства измерения высокого напряжения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддержание максимально допустимого тока прикосновения проверяют при помощи дополнительного, независимого измерительного устройства.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что испытание надежности распознавания дефектов выполняют в соответствии с заранее установленной программой, при которой проверяют, чтобы заданное число актов имитации дефекта за заданное время инициировало появление того же числа сообщений о дефектах, ни больше ни меньше, и/или проверяют точность индикации фиксированного напряжения и/или уровня напряжения прикосновения, а также факт формирования сигнала при положительном завершении испытания надежности.

8. Искровой контрольный прибор, содержащий контрольный электрод, выполненный с возможностью приведения в контакт с изоляцией кабеля или провода, высоковольтный генератор, выполненный с возможностью соединения с контрольным электродом, схему обнаружения дефектов, связанную с высоковольтным генератором, и счетчик дефектов, соединенный со схемой обнаружения дефектов, отличающийся тем, что предусмотрен фиксированный разрядный промежуток для соединения с высоковольтным генератором, при этом высоковольтный генератор выполнен с возможностью приема импульсов от генератора тактовых импульсов и формирования испытательного напряжения заранее заданного уровня, заданной длительности и частоты.

9. Искровой контрольный прибор по п.8, отличающийся тем, что в высоковольтный генератор встроено устройство управления, выполненное с возможностью управления, генератором тактовых импульсов в соответствии с записанной в память программой.