Устройство для определения места повреждения изоляции электрического проводника Советский патент 1989 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к измерениям расстояний до мест повреждения электрических проводников индукционным способом и может быть использовано для определения мест повреждения (ОМП) изоляции жил, экранов и металлических оболочек электрических кабелей и трубопроводов.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля изоляции электрического проводника путем устранения ложных показаний индикатора о повреждении изоляции при наличии в районе трассы контролируемого проводника посторонних металлических предметов и получения сигнала более высокого уровня, соответствующего увеличенной относительной разности фазо- вых сдвигов между сигналами в антеннах в зоне места повреждения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства, а также показаны переходное сопротивление в месте повреждения, токи обеих частот 1, , I(j,j. зоне до места повреждения, , зоне за местом повреждения, а также токи утечки Л1, ,, - I2±, и iif -I,f в сопротивлении Rn. пч10

31525633

Устройство содержит, генераторы 1 и 2 синусоидального тока на частоты f J, и f соответственно, близкие между собой по величине, электрический контур 3, резонансная частота которого лежит между частотами генераторов и равна f . , приемные антенны k и 5, селективные усилители 6 и 7 на частоту f и селективные усилители 8 и 9 на частоту f2, умножители 10 и 11 частоты на частоту f , усилите- ли 12 и 13 частоты на частоту f, фа- зометры 14 на частоту f и фазометры 15 на частоту f, блок 1б вычитания, t5 индикатор 17, контролируемый проводник 18.

При этом генераторы 1 и 2 подклю-. чены между началом контролируемого проводника 18 и землей, приемная ан- 20 тенна 4 подключена параллельно к входам селективных усилителей 6 и 8, каждый из выходов которых соответственно через умножители 10 и 12 частоты подключены к первым входам фазо- 25 метров И и 15, приемная антенна 5 подключена параллельно к входам селективных усилителей 7 и 9, каждый из выходов которых соответственно через умножители 11 и 13 частоты подключены к вторым входам фазометров 14 и 15, выходы которых подключены соответСтвеяно к первому и второму входам блока 1б вычитания, а его выход подключен к индикатору 17, электрический контур 3 включен между концом контролируемого проводника 18 и землей..

Устройство работает следующим образом.

От генераторов 1 и 2 в проводнике 18 протекают токи, которые наводят ЭДС в антеннах 4 и 5, разнесенных вдоль проводника. После усиления и ильтрации в селективных усилителях 6-9 напряжения от ЭДС сигнала поступают на умножители 10-13 частот, где происходит умножение частоты сигнала в п раз. Это необходимо для величения разности фаз напряжений на входах фазометров при малой разно- и In в проводнике

30

35

40

45

50

сти фаз токов I, и 1 18 при большом значении R, повреждения.

в месте

яв уг

на по то ва на

гд фи на ст

бл од фа эт ко яв ма ян мо ра ти не ко

ме ма на Ан на ве ра не ро на

щи

TO те

со но с зе

ны зе ко па ти Ко но ме

При умножении в п раз частоты, например

м

двух напряжении, сдвинутых между собой на угол;срп., , на вы- ;ходах умножителей 10 и 11 частоты по0

5

0 5

0

5

0

5

0

5

являются напряжения, сдвинутые на угол ,i..

На исправной части проводника, например в зоне до МП, в отсутствие посторонних предметов сдвиг фаз между токами под антеннами 5 и 6 и. Следовательно, между наведенными в антеннах ЭДС незначителен и равен ЛЧ иД

. -Ы, соответственно ЛЧ п,. где р. километрический коэффициент фазы исправного проводника на частоте f(f2), рад/км; U1 - расстояние между цетрами антенн, км.

Малые сдвиги фазйЦ ,д и ЬЦ)рД , близкие между собой по величине и одинаковые по знаку, преобразуются в . фазометрах 14 и 15 в пропорциональные этим сдвигам напряжения, разность которых на выходе блока 16 вычитания является величиной второго порядка малости. Эта величина остается постоянной на всем протяжении контролируемого проводника, поэтому ее можно рассматривать как аддитивную систематическую погрешность, которую можно: нейтрализовать в начале процесса контроля проводника.

Если в зоне до или за МП окажется металлический предмет, то между суммарными ЭДС в антеннах на частоте, например f, , появится сдвиг фазй,Ц(, .. Аналогичный сдвиг фазйСрс У на частоте f. Так как f :. f, то и ., напряжения на выходах фазометров l4 и 15 будут близкими по величине и одинаковы по знаку, а их разность на выходе блока вычитания 16 незначительна.. Таким образом, посторонние предметы не оказывают влияния на достоверность контроля.

В месте повреждения ток I,, текущий от генератора, разветвляется на

TOKUI, стекающий в землю;, и ток 1, текущий к концу проводника.

В месте повреждения переходное сопротивление Кр практически активно, поэтому ток ДТ. совпадает по фазе с напряжением U между проводником и землей в месте повреждения.

Вектор тока.ig определяется входным сопротивлением линии проводник - земля от места повреждения в сторону конца, i.oTopoe зависит от первичных параметров линии, ее длины и сопротивления нагрузки. Для электрически Короткой линии на низкой частоте мож но пренебречь всеми первичными параметрами кроме емкости С. Проводимость

нагрузки, в качестве которой использован резонансный контур с резонансной частотой fp.4f г f, на частоте f имеет индуктивный характер, а на частоте f, - емкостной.

Благодаря этому угол между U и I с учетом знака в месте повреждения на f значительно больший, чем на f,j, . Поэтому с учетом совпадения фаз 6I и и угол Cfn между 1 и 1, соответственно между ЭДС в антеннах с учетом знака, в месте повреждения на f(.. значительно больший, чем на f. Следовательно, напряжения на выходах фазометров 1 и 15 оказываются разными, а их разность на выходе блока вычитания 1б значительной, что и фиксирует индикатор 17.

Таким образом, предлагаемое устройство реагирует на повреждение изоляции проводника. Если в зоне .повреждения окажется посторонний металлический предмет, происходит дополнительный одинаковый по обеим частотам сдвиг фаз между ЭДС в антеннах, что не изменяет величины сигнала на выходе блока 16 вычитания, следовательно, устройство реагирует на повреждение

Формул

изобретения

Устройство для определения места

J повреждения изоляции электрического проводника, содержащее два генератора на разные частоты, подключенные между начальным выводом контролируемого проводника и общей шиной, противопо10 ложный вывод контролируемого проводника через электрический контур соединен с общей шиной, две приемных антенны, каждая из которых подключена к входу селективного усилителя, фазо15 метр, блок вычитания и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в устройство введен второй фазометр, два селективных усилителя,

20 четыре умножителя частоты, причем каждая антенна подключена параллельно ко входам двух селективных усилителей, один из которых настроен на частоту первого генератора, а второй на

25 частоту второго генератора, выходы каждой пары селективных усилителей на одну частоту через умножители частоты подключены ко входам соответствующего фазометра, выходы обоих фазоизрляции проводника также в присутст- 30 метров подключены ко входам блока ВИИ посторонних металлических предме- вычитания, к выходу которого подклю- тов. чен индикатор.

рмул

изобретения

Устройство для определения места

повреждения изоляции электрического проводника, содержащее два генератора на разные частоты, подключенные между начальным выводом контролируемого проводника и общей шиной, противоположный вывод контролируемого проводника через электрический контур соединен с общей шиной, две приемных антенны, каждая из которых подключена к входу селективного усилителя, фазометр, блок вычитания и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в устройство введен второй фазометр, два селективных усилителя,

четыре умножителя частоты, причем каждая антенна подключена параллельно ко входам двух селективных усилителей, один из которых настроен на частоту первого генератора, а второй на

частоту второго генератора, выходы каждой пары селективных усилителей на одну частоту через умножители частоты подключены ко входам соответствующего фазометра, выходы обоих фазо

Изобретение может быть использовано для определения мест повреждения изоляции жил, экранов и металлических оболочек электрических кабелей, одиночных проводников, в том числе трубопроводов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля изоляции электрического проводника. Устройство содержит два генератора синусоидального тока на разные, но достаточно близкие частоты, подключенные к началу проводника и общей шине, электрический контур, соединяющий конец проводника с общей шиной, две приемные антенны, разнесенные вдоль проводника и подключенные каждая через селективные усилители сигналов обеих частот и умножители частоты на входы двух фазометров, напряжение на выходе которых, пропорциональное разности фаз сигналов каждой из частот, подается на блок вычитания, соединенного с индикатором, фиксирующим относительное увеличение разности фазовых сдвигов между сигналами в антеннах в зоне места повреждения. 1 ил.