Способ определения места повреждения изоляции кабеля Советский патент 1992 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для уточнения места повреждения (МП) изоляции между жилами, между жилой и оболочкой или между жилрй и экраном в подземных, скрытых кабелях электропередачи и связи с металлической оболочкой, без сквознрго повреждения оболочки, когда отсутствует утечка тока в МП с поврежденного проводника в землю.

- . :.,- . - : , : . - ...

Цель изобретения - повышение порога чувствительности к переходному сопротивлению между проводниками в месте повреждения кабеля путем выявления участка кабеля с повышенным тепловыделением при периодическом пропускании тока по поврежденным проводникам.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего указанный способ.

Сущность способа заключается в том, что подают импульсный периодический ток в проводники кабеля, причем период состо ит из импульса и интервала, измеряют в ряде измерительных точек грунта, расположенных вдоль кабеля, возле него, примерно на равных расстояниях от «его, в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта, вычисляют в каждой измерительной точке и в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируют эти относительные разности в каждой измерительной точке за ряд периодов тока, сравнивают эти суммы всех измерительных точек между

XI 00

сл сь

собой и о месте повреждения судят по максимуму этой суммы. Периоды импульсного тока повторяют до достижения заданной точности определения места повреждения.

Устройство для осуществления способа содержит источник 1 импульсного тока, L термометров 2, например кварцевых, L преобразователей 3 переменного напряжения в импульсное, блок 4 ввода дискретных сигналов, вычислительную машину 5 с таймером и индикатором, L соединительных линий 6, поврежденную жилу 7, оболочку 8 подземного кабеля 9, блок 1.0 синхронизации. При этом источник 1 подключен к поврежденной жиле 7 и оболочке 8 подземного кабеля 9, имеющего в месте повреждения переходное сопротивление Rn, к управляющему входу источника .1 через блок 10 синхронизации подключен таймер вычислительной машины 5, каждый из мометров 2 посредством соединительных линий 6 через преобразователи 3 подключен к L входам блока-4 ввода дискретных сигналов, выход которого подключен к входу вычислительной машины 5. .

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно ищут ориентировочно район повреждения кабеля одним из известных способов.

В найденном районе откапывают шурфы вдоль трасеы,кабеля, примерно на равных расстояниях друг от друга, устанавливают в шурфах (в измерительных точках) чувствительные элементы кварцевых термометров 2 таким.образом, чтобы расстояние от чувствительного элемента до поверхности кабеля 9 было равно диаметру кабеля.

Соединяют термометры 2 соединительными линиями 6 с преобразователями 3, присыпают шурфы землей и при необходимости увлажняют ее для повышения коэфь фициента теплопроводности.

Подают от источника 1 тока импульсный ток в цепь жила 7 - оболочка 8 кабеля 9,

При протекании тока по переходному сопротивлению Rn в МП в нем выделяется теплота, которая распространяется вдоль кабеля по закону экспоненты, а по нормали к кабелю в сторону грунта согласно тепловому закону Ома примерно по логарифмическому закону.

Скорость.распространения теплоты пропорциональна коэффициенту теплопро водности.

Значения коэффициентов теплопроводности А и удельной теплоемкости С для ряда материалов приведены в таблице.

Ориентировочные расчеты и экспериментальныеисследования показывают, что в измерительной точке, находящейся .на расстоянии 2-3 см от поверхности кабеля,

переходной процесс нагрева длится практически 10, мин. Такое большое время: объясняется низкой, теплопроводностью грунта; даЖе влажного. ;,

После выключения тока в интервале

теплота,- благодаря высокой теплопроводности алюминия, быстро распространяется вдоль кабеля; и поверхность кабеля в МП быстро остывает. При этом начинается обратное движение теплоты от грунта к кабелю. Таким образом, в интервале кабель оказывается охлаждающим реагентом для контрольной точки. Несмотря на охлаждающее действие кабеля переходной процесс остывания в интервале тока до установления одинаковой температуры грунта и кабеля в МП длится дольше, чем переходной процесс нагрева. Опыты показывают, что обратный переходной процесс остывания измерительной точки, находящейся на 3 см

от кабеля, во влажном грунте длится примерно 30 мин. Однако не обязательно дожидаться конца переходного процесса, так как после 20 мин от его начала температура измерительной точки снижается медленно.

Таким образом, длительность импульса можно принять равной 10 мин, а интервала -2.0 мин. Импульсный периодический ток от источника 1 тока проходит по жиле 7, переходному сопротивлению Rn в МП и

оболочке8 кабеля 9. Оттока в Rn выделяется энергия и МП нагревается. Теплота от МП в

кабеле распространяется вдоль кабеля и переходит в грунт. Максимум теплоты, излучаемой местом повреждения, окажется в

ближней к МП измерительной точке. Однако на термометры 2, установленные в измерительных точках, воздействует также теплота от посторонних источников, при этом может оказаться, что эта теплота помехи будет

больше теплоты сигнала.

Для борьбы с помехой принят предложенный в способе алгоритм измерения и обработки сигналов и помех, а также близкое расположение термометров к кабелю.

Кварцевый термометр 2 представляет собой кварцевый генератор переменного тока, резонансная частота которого зависит от температуры кварца.

Для повышения чувствительности и раз

решающей способности кварцевую пластину для термометра вырезают из кристалла под специальным углом, при котором получается максимальная температурная зависимость резонансной частоты пластины.

Размеры кварцевого термометра того же порядка, что и наружных электронных часов..-.

При изменении температуры кварцевого термометра его резонансная частота изменяется.;

Переменный ток от термометра 2 поступает в преобразователь 3 переменного напряжения в импульсное, на выходе которого появляется последовательность импульсов с частотой переменного тока термометра.

Последовательности импульсов со всех L преобразователей 3 поступают на блок 4 ввода дискретных сигналов, который осуществляет в конце каждого импульса тока и интервала передачу информации в виде последовательности импульсов со всех преобразователей 3 в вычислительную машину

(ВМ)5.;.. .; ;. ; ..

Таким образом, блок 4 выполняет роль коммутатора L каналов, подключая последовательно во времени выходы преобразователей 3 к ВМ 5. ВМ 5 производит измерение частоты последовательности импульсов в каждом канале, для чего ВМ содержит высокостабильный таймер, Измерив в каждой измерительной в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта; с помощью ВМ 5 вычисляют в каждой измерительной. точке в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, вычисляют сумму этих относительных разностей за ряд периодов тока в каждой измерительной точке, сравнивают эти суммы во всех измерительных точках и о месте повреждения судят по максимуму этой суммы; Периоды импульсного тока повторяют до. достижения заданной точности определения места повреждения..

Перед началом измерений синхронизируют при помощи таймера ВМ 5 моменты снятия отсчетов с термометров с моментами окончания импульсов и интервалов тока. Допустимая погрешность синхронизации ±1 мин... .

Благодаря предложенной последова тельности обработки. результатов измерения температур в измерительных точках, а также близкому расположению измерительных точек к кабелю уменьшается влияние на результат измерения посторонних источников теплоты, повышается порог чувствительности способа к Rn.

Ф о рм у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ определения места повреждения изоляции кабеля, проложенного в земле, при котором подают электрический 5 ток в проводники кабеля, между которыми повреждена изоляция, измеряют температуру кабеля в районе повреждения в ряде точек и о месте повреждения судят по точке с максимальной температурой, о т л и ч а ю0 щи и с я тем. что, с целью повышения порога чувствительности к переходному сопротивлению между проводниками в месте повреждения, в районе повреждения намечают ряд измерительных точек в грунте, рас5 положенных вдоль кабеля и на таких расстояниях между собой и от кабеля, что любая из намеченных измерительная точка, оказавшаяся ближайшей к месту повреждения, попадает в зону действия теплового

0 излучения при протекании тока по переходному сопротивлению, помещают в измерительные точки чувствительные элементы термометров, подают в проводники импульсный периодический ток, измеряют рдна5 временно во всех измерительных точках при помощи термометров в каждом периоде тока в конце импульса тока активную температуру, а в конце интервала пассивную температуру грунта, вычисляют в каждой

0 измерительной точке в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируют эти относительные разности в каждой измерительной точке за ряд периодов тока, сравни5 вают эти суммы для всех измерительных точек между собой и о месте повреждения судят по максимуму этой суммы, причем:периоды импульсного тока повторяют до достижения заданной точности определения

0 места повреждения, при этом перед началом измерений температур производят синхронизацию моментов отсчета температур с моментами окончания периода протекания тока и периода отсутствия тока.

5 2. Способ по п.1, отличаю щ и и с я тем. что в намеченных измерительных точках роют шурфы одинаковой глубины на равных расстояниях от кабеля, в шурфы устанавливают чувствительные элементы тер0 мометров на равных расстояниях от кабеля, присыпают шурфы одинаковым грунтом с одинаковыми уплотнением и увлажнением его.

3. Способ по п.1, отличающийся

5 тем, что расстояние от чувствительного элемента термометра до поверхности кабеля устанавливают равным диаметру кабеля.

M У V / V У V V V

Изобретение может быть использовано для уточнения места повреждения изоляции между жилами, между жилой и оболочкой или между жилой и экраном.в подземных скрытых кабелях электропередачи и связи. Цель изобретения - повышение порога чувствительности способа к переходному сопротивлению в месте повреждения (МП) между проводниками с поврежденной изоляцией. Для осуществления способа в проводникиподают импульсный периодический ток, измеряют в ряде измерительных точек грунта, расположенных вдоль кабеля возле негр, в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта, вычисляют в каждой измерительной точке в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируют разность и о МП судят по максимальной сумме. 2 з.п. ф-лы, 1 табл, 1 ил..

i

JT

i

Ж.

75д

о

4 I

7 Г

Г.:-: Q

г г и

,.Дч