Устройство для прожига дефектной изоляции силовых кабелей Советский патент 1993 года по МПК G01R31/10 

Устройство относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения дефектной изоляции силовых кабелей.

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет его упрощения и сокращения время прожига.

Заявляемое устройство отличается от прототипа наличием новых элементов: блоком чередования фаз, линейными реакторами, бу- ,,,ферным диодом, ограничительным резисто- ром, выполнением катушки индуктивности с ненасыщенной магнитной системой и блоком управления с использованием в качестве регулирующего органа трехфазного сельсина и их связями с остальными элементами схемы.

На чертеже представлена схема устройства для прожига дефектной изоляции кабеля.

Устройство для прожига дефектной изоляции кабеля содержит контактор 1, включенный между фазными полюсами трехфазной сети ABC и первыми выводами первого 2, второго 3, третьего 4, и четвертого 5 линейных реакторов. Катушка 6 контактора 1 подключена к выходу блока контроля чередования фаз 7. Вход блока чередования фаз 7 подключен к полюсам сети ABC, причем один из полюсов входа блока 7 подключен к фазному полюсу В через контакт управления 8.

Вторые выводы реакторов 2, 3, 4 подключены к входу трехфазного выпрямителя 9. Второй вывод реактора 5 подключен к входу тиристорного регулятора 10, К вторым выводам реакторов 2, 3, 4 подключен также вход блока управления 11. К первому выходу блока 11 подключен управляющий вход выпрямителя 9 (а,в,с). К второму выходу блока управления 11 подключен управляющий вход (с) тиристорного регулятора 10. Выход выпрямителя 9 подключен к точке соединения первого вывода дросселя 12 с анодом буферного диода 13. Второй вывод дросселя 12 соединен с первым выводом ограничительного резистора 14 и катодом диодов низковольтного выпрямителя 15. Катод диода 13 и второй вывод резистора 14 объединены и подключены к нулевому проводу 0. Вывод тиристорного регулятора 10 подключен к входу испытательного трансформатора 17. Выход трансформатора 17 подключен к катодам диодов высоковольтного выпрямителя 18. Аноды диодов выпрямителей 15 и 18 подключены к выводу 19 для подключения жил исследуемого кабеля 1(3.

Блок контроля чередования фаз 7 содержит диод 20, подключенный катодом к полюсу А сети. К аноду диода 20 подключена цепочка из первого 21, второго 22 и третьего

23 резисторов, соединяющая анод диод 20 с ключом управления 8. К точке соединения резисторов 21 и 22 подключен катод тири- стора 24. Управляющий электрод тиристора.

24 подключен к точке соединения резисторов 22 и 23. Анод тиристора 24 через катушку реле 25 соединен с полюсом сети С. Параллельно катушке реле 25 подключен конденсатор 26. Между проводом для подключения

полюса С сети и выходом блока 7 включен замыкающий контакт 27 реле 25.

Первичная обмотка понижающего трансформатора 28 блока управлвения 11 подключена к сети ABC выходами линейных

5 реакторов 2, 3, 4 и входом выпрямителя 9, к вторичным обмотке понижающего трансформатора 28 подключена статорная обмотка трехфазного сельсина 29, к роторной обмотке трехфазного сельсина 29 подключены

0 первичные обмотки трансформаторов управления 30, 31, 32, выводы которых соединены в звезду, вторичные обмотки трансформаторов управления фаз а,в,с подключены к соответствующим фазам ABC входа анодов

5 тиристоров выпрямителя 9, другие ветви вторичных обмоток трансформаторов управления 30, 31, 32 через диоды 33, 34, 35, 36, 37 и регулировочные резисторы 38, 39, 40, 41, 42 подключаются к управляющим

0 электродам тиристоров соответствующих фаз ABC выпрямителя 9 и тиристорного регулятора 10, катоды диодов 33, 34, 35, 36, 37 подключены к выходам вторичных обмоток трансформаторов управления, а аноды дио5 дов 33, 34, 35, 36, 37 - к подвижным контактам регулировочных резисторов.

Пробой дефектной изоляции может иметь место как в процессе эксплуатации при приложении к кабелю величины

0 номинального напряжения электроустановки промышленной частоты, так и при профилактических Испытаниях путем поочередного приложения к токоведущим жилам кабеля повышенного выпрямленного напряже5 ния.

Оценка состояния изоляции кабеля определяется величиной испытательного выпрямленного напряжения. Кабель считается выдержавшим испытание, если не произош0 ло пробоя, не было скользящих разрядов и толчков тока или его нарастания после того, как он достиг установившегося значения.

Если при испытаниях кабеля были отменены толчки тока (работа автоматики испыта5 тельной установки), испытания прекращают и начинают отыскивать место повреждения.

После выявления жилы с дефектной изоляцией оператор переводит устройство в режим прожига кабеля и схема работает следующим образом. Одна из жил кабеля, имекщая дефектную изоляцию, подключается к выводу 19 устройства. Две другие и оболочка кабеля подключается к заземленному нулевому проводу системы электроснабжения 380/220 В. Питание устройства осуществляется от шин 0,38 кВ трансформаторной подстанции.с помощью четырехжильного силового кабеля. Для включения устройства замыкается контакт 8. Если устройство подключено к фазным полюсам сети ABC с прямым чередованием фаз, в блоке 7 включается реле 25, которое своим контактом 27 подает напряжение на катушку 6. Конденсатор 1 подключает устройство к сети.

Ведение в устройство блока контроля чередования фаз 7 исключает возможность возникновения коротких замыканий при подключении устройства к фазным полюсам сети с обратным чередованием фаз.

После включения контактора 1 напряжение сети подается на низковольтный источник постоянного тока 9 и первичную обработку высоковольтного испытательного трансформатора 17 через тиристорный регулятор напряжения 10. Управление однопериодным трехфазным выпрямителем 9 и тиристор- ным регулятором 10 осуществляется с помощью трехфазного сельсина, входящего в схему блока управления 11. При повороте ротора сельсина происходит пропорциональное изменение углов открытия тирйсторов низковольтного выпрямителя 9 и регулятора напряжения 10. Под действием высокого напряжения, приложенного к жиле с дефектной изоляцией, происходит электрический пробой и возникает электрическая дуга. Действующее на переходном сопротивлении места повреждения кабеля, высокое напряжение запрет диоды 15 и тем самым исключает действие напряжения низковольтного источника 9 постоянного тока. Под воздействием электрической дуги происходит снижение переходного сопротивления в месте горения и падения напряжения на нем. По мере снижения переходного сопротивления происходит перераспределение падения напряжения между сопротивлением дуги и внутренним сопротивлением высоковольтного источника 18. При достижении значения величины падения напряжения на дуге меньшего или равного напряжению низковольтного источника постоянного тока 15, от него начинает практически мгновенно протекает ток прожига, определяемого углом открытия тирйсторов управляемого выпрямителя 9. При срыве или неустойчивом горении дуги при прожиге дефектной изоляции происходит автоматическое безынерционное переключение питания на высоковольтный источник 18, дуга загорается вновь и цикл прожига может

неоднократно повторяться. Для устойчивого горения дуги и ускорения процесса прожи- та дефектной изоляции и других элементов кабеля, а также получения м лой величины переходного сопротивления оператор может увеличивать интенсивность горения дуги увеличением угла открытия тирйсторов. При обрыве дуги возникают импульсные перенапряжения, распространяющиеся на все

0 элементы схемы. Катоды диодов выпрямителей низковольтного источника 15 и высоковольтного 18 подключены к кабелю. Эти диоды запирают отрицательные волны импульсных перенапряжений, но через них свободно про5 ходят положительные импульсы. В высоковольтной цепи положительные волны импульсов замыкаются на вторичную обмотку, обладающую значительной индуктивностью испыта- тельного трансформатора 17, уровень

0 изоляции которой выше уровня возникающих импульсных перенапряжений. В источнике низковольтного источника 9 использованы тиристоры с низким напряжением пробоя и положительные волны импульсных пере5 напряжений представляют уже опасность

не только для тирйсторов и линейных реак. торов, но и для сети низкого напряжения.

Для защиты низковольтного источника 9 от

импульсных перенапряжений в устройство

0 введена катушка индуктивности 12, выполненная в виде дросселя с ненасыщенной магнитной системой, параллельно которому включена цепочка из буферного диода 13 и Ограничительного резистора 14. Привоз5 никновении переходных режимов в процессе горения дуги в катушке индуктивности 12 возникает ЭДС самоиндукции за счет которой в замкнутом контуре, состоящем из индуктивности 12 буферного диода 13 и

0 ограничительного резистора 14 возникает ток циркуляции противоположного направления току от положительных полуволн и компенсирует его; Наличие дросселя 12 в цепи низко- . вольтного источника сглаживает пульсации

5 выпрямленного тока и оказывает положительное влияние на устойчивое горение дуги. Линейные токоограничивающие реакторы 2, 3, 4, 5 ограничивают величину тока, потребляемого из сети как в нормальном режиме, так

0 и при возникновении коротких замыканий в устройстве, и также снижает уровень колебания напряжения на шинах подстанции при прожиге дефектной изоляции кабеля. Изготовленные и смонтированный на

5 передвижной малогабаритной высоковольтной измерительно-испытательной лаборатории образец предлагаемого устройства эксплуатировался в действующих электрических сетях и подтвердил правильность схемных решений и конструктивного исполнения

узлов и блоков, и позволяет в несколько раз (2-3) сократить время отыскания повреждений в кабелях в сравнении со временем, затрачиваемым на поиск при использовании существующих лабораторий, как отечествен- ных (станция передвижения электротехническая испытательно-измерительная - СПЭИИ, ТУ 204 РСФСР - 973-82, изготовитель - Мастерская Пензенской горэлектросети; ИПК - 10 НПО Аналон г.Винница), так и зарубеж- ных(Себа-Дйнатроник, ФРГ), атакже повысить надежность электроснабжения потребителей.

Применение больших величин токов прожига Сцля данного сечения кабеля) позволяет в течение короткого промежутка времени рас- плавить по всему диаметру оболочку кабеля, сварить в одно целое две-три жилы кабеля и получить низкое переходное сопротивление в месте дефекта. . V :. : V

Опыт эксплуатации кабельных сетей по- казывает, что в 98% случаев восстановления поврежденных кабелей приходится делать вставку и монтировать две соединительные муфты. Использование больших значений тока прожига целесообразно и оправдывает себя, так как практически исключено появление металлических замыканий фазы на оболочку кабеля, что присуще существующим лабораториям.-: ; - л :- . ::;;

В предлагаемом устройстве отсутствует силовой трансформатор прожига; что привело к резкому снижению весогабаритЬв установки. Предлагаемое выполнение блока управления позволяет плавно бесступёнчато в широких пределах регулировать ток прожи- га и напряжение высоковольтного источни-

ка. :... ;..;; , . v -V .-:1 : -. . .-. .. Таким образом за смет упрощения конструктивного исполнения схемы путем отказа от системы автоматического регулирования повышается надежность устройства, что в конечном счете приводит к сокращению общего времени отыскания повреждения и ускорению оперативного восстановления нарушенного электроснабжения потребите- .лей.-. ... - .-. У. .,- , -. . :. . . - -: Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для прожига дефектной изоляции силовых кабелей, содержащее контактор, установленный силовыми контактами между полюсами трехфазного источника питания и входами трехфазного источника питания и входами трехфазного управляемого выпрямителя и тиристорного регулятора напряжения, выход трёхфазного управляемого выпрямителя через катушку индуктивности и диоды низковольтного выпрямителя, а выход тиристорного регулятора напряжения

через испытательный трансформатор и диоды высоковольтного выпрямителя подключены к выводу для подсоединения жил исследуемого кабеля, блок управления, вход которого через контактор подключен к фазным проводам сети, а первый и второй выходы - к управляющим входам трехфазного управляемого выпрямителя и тиристорного регулятора напряжения, о т ли ч а- юi щё е с я Тем, что, с Целью повышения надежности, упрощения и повышения интенсив н ости прожига, в устройство в веден ы блок контроля чередования фаз, буферный ДибД;Ограничительный резистор, линейные реакторы/катушка индуктивности выполнена в виде дросселя с ненасыщенной магнитной системой, последовательная цепочка из буферного диода и ограничительного резистора включена параллельного дросселю встречно относительно полярности диодов низковольтного выпрямителя, точка соединения катода буферного диода с ограничительным резистором подсоединена к выводу для подключения полюса заземления, вход блока контроля чередования фаз подключен к полюсам Сети, а к его выходу - подключена катушка контактора;; между линейными полюсами контактора и входами трехфазного управляемого выпрямителя и тиристорного регулятора напряжения включены линейные реакторы, ;:; .

2. Устройство по п. 1,о т л и чаю щ е е- с Я тем, что блок управления выполнен в виде трёхфазного сельсина, обмотка которого подключена к фазам сети после линейных реакторов, через понижающий трансформатор, а к вторичным обмоткам сельсина подключены первичные обмочи управляющих трансформаторов, соединяемые в звезду, в одну из цепей каждой вторичной обмотки последовательно включены дибд и регулировочные резисторы, выходы которых подключаются к соответствующим тиристорам фаз управляемого трехфазного выпрямителя и тиристорного регулятора напряжения.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок контроля чередования фаз состоит из трех цепей, присоединяемых к фазам источника питания, в первую цепь последовательно включены диод и резисторы, во вторую цепьi - цепочка из двух последовательно соединенных резисторов, к общей точке соединения которых подключена цепь управляющего электрода тиристора, в третью цепь включена катушка реле, параллельно которой присоединен конденсатор, к общей точке которых присоединен катод тиристора, а его анод - к общей нейтрали.

Использование: относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения места повреждения дефектной изоляции силовых кабелей. Сущность изобретений: устройство позволяет сократить время прожига и повысить надежность устройства за счет его упрощения, Устрой -,---U ство для прожига дефектной изоляции силовых кабелей содержит регулируемые с помощью трехфазного сельсина 28 источники низкого 15 (ток прожига) и высокого напряжения 18, объединенные в параллельную ветвь и подключенные к жиле кабеля 19 с дефектной изоляцией. Новым в устройстве является наличие в цепи низковольтного источника защиты от импульсных перенапряжений, возникающих при горении электрической дуги, выполненной в виде дросселя 12 с ненасыщенной магнитной системой катушки индуктивности, параллельно включенного диода 13 и ограниченного резистора 14, а также блока чередования фаз 7, контролирующего правильность вращения векторов фазных напряжений, линейных реакторов 2, 3, 4, 5, ограничивающих величину тока при Прожиге и колебания напряжения на шинах источника ABC электроснабжения. 1 ил. (Л С