Способ определения места замыкания жилы в кабельной линии Советский патент 1982 года по МПК G01R31/08 

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения места повреждения изоляции жилы в силовых кабельных линиях при однофазных замыканиях.

Известен способ определения места замыкания жилы в кабельной линии, согласно которому место .замыкания жилы в кабельной линии определяют путем воздействия переменным током на поврежденную жилу, выделения над трассой кабельной линии двух сигналов, наведенных электромагнитными полями одиночного тока и тока пары, и фиксирования разности фаз этих сигналов. За местом повреждения ток пары отсутствует и возможен скачок фазы СИ.

Недостатком известного способа является то, что сигнал ст слабого поля пары токов чрезвычайно трудно

выделить на фоне сильной, сигнала от поля одиночного тока. Кроме того,

сам фазовый сдвиг является весьма неопределенной величиной, так как зависит от проводимости земли в зоне места повреждения и может быть малым. В результате поиск места повреждения- в большинстве случаев не дает положительного результата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения места замыкания жилы в кабельной линии, включающий воздействие переменными токами на две жилы (поврежденную и неповрежденную) на одном из концов кабеля, заземление неповрежденной жилы на другом конце кабеля, фиксацию сдвига фаз сигналов, наведенных электромагнитными полями переменных токов. При этом частоты переменных токов, которыми воздействуют, жилы, выбирают с постоянной кратностью во времени, а сигналы, наведенные электромагнитными полями переменных токов.

преобразуют в сигналы с одинаковыми частотами 2.

Однако, несмотря на высокую чувствительность и точность определения места повреждЬния этим способом, он не может быть применен при поиске замыканий в одножильных кабелях, так как в основе способа лежит воздействие переменными токами на две жилы. Кроме того, недостатком способа при поиске места повреждения в многожильных кабелях является необходимость установки заземления на другом конце неповрежденной жилы что требует дополнительной затраты времени в связи с выездами на даль ний конец линии для установки и снятия заземления и оформления допуска к работе на обоих Концах кабельной линии.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счёт осуществления поиска места повреждения не только в многожильных, но и в одножильных кабелях и сокращение времени поиска повреждения.

Поставленная цель достигается те что в известном способе определения замыкания жилы в кабельной линии, включающем воздействие переменным током основной частоты на пошзежденную жилу на одном из концов кабельной линии, выделение над трассой кабельной линии сигнала основной частоты и сигнала вспомогательной частоты, преобразование выделенных сигналов в сигналы с одинаковой частотой и фиксацию сдвига фаз преобразованных сигналов, воздействие переменным током на поврежденную жилу периодически прерывают через период основной частоты на время, равное длительности воздействия, при этом вспомогательную час тоту сигнала, выделяемого над трассой кабельной линии, выбирают равной в/орой субгармонике основной частоты.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего данный .способ; на фиг. 2 - форма посылаемого в кабель сигнала; на фиг.З спектральный состав сигнала, посылаемого в кабель.

На фиг. 3 приняты обозначения. К - номер гармоники, причем значения 1,2,3 и т.д. соответствуют частотам 1/2 f, fo, 3/2 о,

и т.д. Ал - амплитуда синусоиды соответствующей частоты.

Устройство содержит источник 1 переменного тока, подключенный к жиле 2 кабельной линии, блок управления 3 и блок приема it, состоящий из каскадов 5 и 6 выдЪления сигналов основной и вспомогательной частот, удвоителя частоты 7 и измери-

теля фазового сдвига 3.

Способ реализуется следующим образом.

Пусть силовой электрический кабель имеет повреждение (замыкание жилы 2

5 на оболочку) в точке X . Источник 1 с блоком 3 обеспечивают протекание переменного прерывистого тока поцепи поврежденная жила 2 - земля, причем длительность каждого воздейстрия на жилу 2 и продолжительность каждой паузы равны периоду основной частоты.

Воздействие на поврежденную жилу (фиг.З) осуществляется в основном

(более, чем на 63) токами с частотами р /2 и р , причем эти две гармоники имеют одинаковые амплитуды.

Токи указанных частот создают электромагнитные поля над трассой кабеля. Вдоль кабеля перемещают блок приема t и с помощью селективных каскадов 5 и 6 выделяют наводимые электромагнитными полями сигналы соответственно с частотами fo и f. Сигнал с вспомогательной частотой

о/2, пройдя через удвоитель частоты 7 преобразуется в сигнал с частотой о, а измеритель фазы 8 контролирует фазовый сдвиг между сигналом с частотой о, поступающим с выхода каскада 5 и сигналом с той же частотой о, поступающим с выхода удвоителя 7.

Ток, протекающий в поврежденной жиле, изменяет свой фазовый сдвиг в месте повреждения, причем величина фазового сдвига является функцией частоты тока. За местом повреждения протекает емкостный ток Jc обусловленный емкостью жила-оболоч ка. До места повреждения протекает ток J , являющийся алгебраической суммой емкостного toKa Зр и тока

JD , протекающего через переходное сопротивление повреждения.

5 Таким образом, ток D, протекающий перед местом повреждения, имеет фазовый угол Ч arctg j ofcigZ H где - частота тока; R - переходное сопротивление повреждения t - емкость жила-оболочка участка кабеля за местом повреждения. Следовательно, перед местом повр дения азосый угол тока с частотой fff равен yi afctg a TfotR , а фазовый угол тока с частотой f 0/2 равен ,Drctg . Блок 7 удвоения частоты изменяет вдвое масштаб изм рения фазового угла Уг .ив резуль тате измеритель фазы 8 показывает перед место повреждения фазовый сдвиг % aarctgJffo CR-arcl$ aJTfijE За местом повреждения фазовый угол i .тока с частотой fo и фазовый угол Уг тока с частотой Ь/ равен ТГД , но масштаб измерения фазового угла Уг после прохождения сигнала через блок 7 изменяется вдвое ив результате измеритель фазы 8 показы вает за местом повреждения фазовый сдвиг -у; . Таким образом, изменение угла фазового сдвига у места повреждения кабеля составляет л V4a-y /z -Ottstg Дхт% Величина фазового i(.JlTOi,l „ скачка к V может быть достаточной для уверенного выявления места повреждения. Так, при изменении значения Jffo RC в диапазоне 30-0,3 , скачок фазы лежит в диапазоне 7, 1ри необходимости значение foCR можно менять путем включе ния конденсатора между жилой 2 и о лочкой на дальнем конце кабеля. Предлагаемый способ прост в реал зации, так как требует использовани :только одного источника тока, приче существенная для данного способа операция периодического прерывания воздействия током на жилу именно че рез каждый период основной частоты Q на время, равное длительности во действия, осущуствляется с помощью блока 3, выполненного, например, В виде одного триггера и схемы совпадения.- . Технико-экономический эффект от использования предлагаемого способа обусловлен, прежде всего, возможностью выявлять замыкания не только в многожильных, но и в одножильных кабелях. Кроме того, предлагаемый способ по сравнению с известным способом освобождает от необходимости установки заземления на дальнем конце неповрежденной жилы и вдвое сокращает потребное число источником переменного тока. Формула изобретения Способ определения места замыкания жилы в кабельной линии, включающий воздействие переменным током основной частоты на поврежденную жилу на одном из концов кабельной линии, выделение над трассой кабельной линии сигнала основной частоты и сигнала вспомогательной частоты, преобразование выделенных сигналов в сигналы с одинаковой частотой и фиксацию сдвига фаз преобразованных сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и сокращения времени поиска повреждения, воздействие переменным током на поврежденную жилу периодически прерывают через каждый период основной частоты на время, равное длительности воздействия, при этом вспомогательную частоту сигнала, выделяемого над трассой кабельной линии, выбирают равной второй субгармонике основной частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 523368, кл. G 01 R 31/08, 197. 2.Авторское свидетельство СССР ,. 750398, кл. G 01 R 31/08, 1979 (прототип).