Прибор С.Г.Павлова для определения места повреждения в кабеле Советский патент 1992 года по МПК G01R31/08 

Ј

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения и уточнения места электрического пробоя изоляции кабеля. Сущность изобретения: устройство содержит магнитную антенну 1, усилители 2, 4, 8, полосовой фильтр 3, детектор 5 ампли- тудно-модулированных колебаний, компаратор 6 напряжения, делитель 7 напряжения, индикаторы 9, 10. 2 ил.

Фиг.1

а

Оч СО 00

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения и уточнения места электрического пробоя изоляции кабеля.

Целью изобретения является повышение точности определения места повреждения, снижение трудоемкости определения повреждений в кабеле.

Как известно, электромагнитное излучение поврежденной кабельной цепи в момент электрического пробоя изоляции состоит из трех составляющих: излучения, возникающего в источнике высокого напряжения; излучения, возникающего при протекании наведенного тока в так называемых третьих цепях (оболочка, броня и тгд); излучения, возникающего при протекании тока электрического пробоя изоляции в поврежденной кабельной цепи.

Излучения, возникающие в источнике м оказывающие мешающее влияние, наблюдаются только вблизи источника, с ними можно не считаться.

Излучения, возникающие при протекании тока в поврежденной кабельной цепи, для симметричных скрученных пар существенно зависят от геометрии скрутки и расстояния до оси пары, ослабление поля на поверхности грунта достигает 108-1012 раз по отношению к нулю одиночного проводника. Внешнее излучение коаксиальной пары со сплошным внешним проводником полностью отсутствует.

Что же касается токов, протекающих в третьих цепях, то обратный ток, текущий по оболочке, одновременно растекается в землю, а уравновешивающий его прямой ток, протекающий по внутреннему проводу (до места повреждения) и по оболочке (за местом повреждения), создает интенсивное мешающее полю, маскирующее поле пары жила - оболочка.

Из этого следует, что уточнить данное повреждение индукционным способом путем анализа полезного тока, протекающего по поврежденной цепи, крайне затруднительно, чаще всего невозможно.

Благодаря введенной совокупности признаков уточнение места повреждения производится по результатам анализа мешающего поля тока растекания, что позволило получить положительный эффект - повышение точности определения места повреждения и снижение трудоемкости.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 пример выполнения блоков.

Прибор содержит магнитную ант енну 1, первый усилитель 2, полосовой фильтр 3,

второй усилитель 4, детектор 5 амплитудно- модулированных колебаний, компаратор 6 напряжения, делитель 7 напряжения, третий усилитель 8, акустический индикатор 9

(телефон), стрелочный индикатор 10.

При этом антенна 1 соединена с входом первого усилителя 2, выход которого соединен с входом фильтра 3, к выходу которого подключен второй усилитель 4, выход усили0 теля 4 соединен с входом детектора 5 амп- литудно-модулированных колебаний, выход которого подсоединен к входу компаратора 6 напряжения, два других входа которого являются входами Порог и Усиление со5 ответственно, выход компаратора 6 напряжения через делитель 7 напряжения соединен с входом третьего усилителя 8, нагрузкой которого являются акустический 9 и стрелочный 10 индикаторы.

0 Устройство работает следующим образом.

При наличии электрического пробоя изоляции возникает мешающее поле, распространяющееся влево и вправо от места

5 повреждения и имеющее наибольшее значение над кабелем и плавный максимум над местом повреждения.

Поиск повреждения происходит в два этапа. На первом этапе уточняется трасса

0 кабеля, а на втором этапе - значения поля в точках на трассе кабеля.

Сигнал электрического пробоя принимается магнитной антенной и усиливается первым усилителем 2. Затем из широкопо5 лосного сигнала полосовым фильтром 3 выделяется сигнал с диапазоном частот не кратным частоте промышленного тока (50 Гц). Этот сигнал вновь усиливается усилителем 4 и поступает на вход детектора

0 5 амплитудно-модулированных колебаний, который обеспечивает стабильную работу компаратора 6 напряжения, что необходимо, так как электромагнитный сигнал, возникающий в результате электрического

5 пробоя изоляции, зависит от условий возникновения электрического пробоя, условий распространения по цепям кабеля и в грунте. Детектор 5 амплитудно-модулированных колебаний может быть выпол0 нен, например, на двух операционных усилителях 11 и 12. Компаратор 6 напряжения является устройством с регулируемым коэффициентом усиления.

Определение трассы кабеля (первый

5 этап работы) производится следующим образом. Ручка Усиление компаратора 6 напряжения устанавливается оператором в среднее положение, а вращением ручки Порог добиваются среднего значения громкости сигнала в головных телефонах

при зафиксированном положении антенны. Затем, перемещая антенну перпендикулярно кабелю, находят точку максимальной громкости сигнала в головных телефонах, которая расположена непосредственно над осью кабеля.

После уточнения местоположения трассы кабеля по импульсному сигналу можно переходить к второму этапу - этапу определения места пониженной электрической прочности изоляции кабеля, где этот сигнал возбуждается.

Для определения направления местоположения пониженной электрической прочности изоляции кабеля необходимо переместиться от предыдущей точки вперед или назад вдоль трассы кабеля к последующей точке на оси трассы. После уточнения оси трассы для последующей точки можно сравнить сигналы в головных телефонах и по показаниям стрелочного индикатора 10: в какой из точек вдоль оси кабеля (в последующей или в предыдущей) громкость или показания сигнала будут наибольшими.

Если уровень сигнала в последующей точке превышает уровень сигнала в предыдущей точке, то оператор движется в направлении места пониженной электрической прочности изоляции кабеля.Если же наоборот, то движение оператора вдоль трассы будет в направлении, противоположном положению места повреждения.

Продвигаясь таким образом по направлению к месту повреждения кабеля, оператор контролирует уровень сигнала в головных телефонах и на индикаторе 10: уровень будет нарастать до максимального значения, ограниченного коэффициентом усиления усилителя 8. Чтобы ограничение не искажало результаты измерений необходимо ручкой Порог компаратора 6 напряжения поддерживать громкость сигнала в головных телефонах в области средних значений, а на показывающем индикаторе 10 в первой трети шкалы.

Очевидно, что движение оператора по трассе по приведенной методике приведет его к некоторой зоне на трассе кабеля, где уровень сигнала в предыдущей точке больше, чем в последующей.

Уменьшение уровня сигнала может произойти из-за неоднородности грунта в этой зоне. Поэтому необходимо контролировать снижается ли уровень сигнала далее этой зоны. Если уровень сигнала при движении оператора от выделенной зоны будет уменьшаться, то на участке, где уровень сигнала начал уменьшаться, будет находиться место повреждения кабеля. В случае, если снижение уровня сигнала не подтверждается, необходимо, двигаясь далее по трассе,определить место, удаление от которого приводит к однозначному уменьшению уровня сигнала. Ориентировочная длина выделенной зоны равна 3-5 м.

После этого приступают к непосредственному уточнению места электрического пробоя изоляции.

Находясь на краю выделенной зоны,

0 оператор устанавливает ручку Порог компаратора б напряжения в среднее положение, а ручкой Усиление добивается отсутствия сигнала как в головных телефонах, так и на индикаторе 10 (отсутствует

5 щелчок, характерный при электрическом пробое). Оператор перемещается затем в направлении к месту повреждения до тех пор, пока вновь не появится сигнал (примерно 0,5-0,7 м). В этой точке вновь добива0 ется ручкой Усиление отсутствия сигнала в головных телефонах и на индикаторе 10. Если ручкой Усиление не удается получить требуемого эффекта, изменяют порог срабатываний компаратора 6 напряжения до

5 тех пор, пока сигнал не пропадет. И вновь двигаются в направлении к месту повреждения. Эти манипуляции проводят до тех пор, пока следующее перемещение вперед не приведет к появлению в индикаторах 9 и

0 10 сигнала,

Следовательно, точка на трассе кабеля, удаление от которой не вызывает появления сигнала в индикаторах 9 и 10 будет соответствовать местоположению повреждения.

5 Погрешность при этом составляет 0,5-0,7 м, что не выходит за пределы размеров котлована, требуемого для устранения повреждения.

В приведенном на фиг. 2 примере вы0 полнения блоков детектор 5 выполнен на двух операционных усилителях 11 и 12.

Компаратор 6 напряжения выполнен на операционном усилителе 13 и является устройством с регулируемым коэффициентом

5 усиления. Уровень напряжения, подаваемого на его прямой вход, регулируется потенциометром 14 Усиление. Данный уровень определяет порог компарирования входного сигнала компаратора 6 напряжения.

0 Делитель напряжения с коэффициентом деления, управляемым выходным напряжением компаратора 6, выполнен на полевом транзисторе 15.

В дальнейшем напряжение с выхода де5 лителя 7 усиливается усилителем 16. Коэффициент усиления усилителя определяется соотношением резисторов 17 и 18,

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в том, что в результате сравнения по амплитуде двух сигналов в двух точках по трассе кабеля, осуществляемого компаратором напряжения и возможности уточнения места электрического пробоя изоляции по анализу мешающего поля тока растекания в цепи оболочка - земля, повышается точность определения места повреждения, она равна 0,5-0,7 м и не выходит за пределы размеров котлована, требуемого для устранения повреждения. Трудоемкость определения места повреждения снижается примерно в 10 раз по сравнению с известным устройством за счет уменьшения объема земляных работ, так как в известном устройстве для уточнения места повреждения требуется отрыть траншею длиной 5-7 м.

Формула изобретения Прибор для определения места повреждения в кабеле, содержащий магнитную ан- 20 тенну, первый и второй усилители, фильтр,

Ј|«5 „§

0

5

0

акустический и стрелочный индикаторы, при этом магнитная антенна соединена с входом первого усилителя, выход которого соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входом второго усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения места повреждения с поверхности грунта и снижения трудоемкости, в прибор введены детектор амплитудно-модулированных колебаний, компаратор напряжения, делитель напряжения и третий усилитель, причем выход второго усилителя соединен с входом детектора амплитудно-модулированных колебаний, выход которого соединен с входом компаратора напряжения, выход компаратора напряжения соединен с входом делителя напряжения, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого соединен с входами акустического и стрелочного индикаторов.

У ист. пит. {/сцме