Устройство для определения расстояния до места повреждения изоляции жилы на оболочку силового кабеля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 80122 Н 4 С 01 Р 31/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОМУ СВИДЕТЕЛЬ Н АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами. - М,: Энергия,1968.Степаненко И.Л. Основы теории транзисторов и транзисторных схем.М,: Энергия, 1967,Манн А.К., Спиридонов В.К, Волновой метод определения расстояния доместа повреждения кабельной линии,Труды ВНИИЭ. М,-Л,; Госэнергоиздат,вып. 8, 1959.Измеритель расстояния до места повреждения кабеля Ш 1420. Техническоеописание и инструкция по эксплуатации, 1980, /(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЖИЛЫ НА ОБОЛОЧКУ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ(57) Изобретение может быть использо- . вано для определения расстояния до места повреждения изоляции в силовых кабельных линиях 1-35 кВ в месте повреждения от нуля Ом до сотен МОм. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства. Устройство содержит высоковольтный импульсный ге нератор 2, блок 3 присоединения, блокформирования импульсов, элементы 5 и б И, блок 7 формирования строба, блок 8 задержки, блок 9 управления, счетчик 10 времени, элемент 11 блокировки и проверяемый силовой кабель 1. Введение блока 9 управления, выпол- Сф нение высоковольтного генератора в виде импульсного высоковольтного ге- . Я нератора 2 расширило значения переходных сопротивлений в месте повреж1226360дения от нуля до сотен МОм. В описа- ры тока, посылаемого в линию от генении приведена принципиальная схема ратора, и импульсы напряжения на выимпульсного высоковольтного генерато- ходе блокаформирования импульсов для ра постоянного тока, изображены эпю- разных моментов времени.1 з.п.ф-лы,4 ил.35 40 45Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места повреждения изоляции в силовых кабельных линиях 1-35 кВ в месте повреждения от нуля до сотен МОм. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства путем расширения значений переходных сопротивлений в месте повреждения от нуля до сотен МОм.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, подключенного к проверяемому силовому кабелю 1; на фиг. 2 - принципиальная схема высоковольтного импульсного генератора постоянного тока, на фиг. 3 - эпюры тока 3, посылаемого в линию от генератора, и импульсы О на выходе блока формирования импульсов для разных моментов времени; на фиг. 4 - таблица состояния сигналов на входах и выходах элементов схемы в различные моменты времени.Устройство содержит высоковольтный импульсный генератор 2, блок 3 присоединения, блок 4 формирования импульсов, первый 5 и второй 6 элементы И, блок 7 формирования строба, блок 8 задержки, блок 9 управления, счетчик 10 времени и элемент 11 блокировки.Первый выход высоковольтного импульсного генератора 2 соединен с клеммой для подключения к поврежден,ггой жиле кабеля 1, выход блока 3 присоединения соединен с входам блока 4 формирования импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 5, выход первого элемента И 5 соединен с первым входом блока 7 формирования строба и первым 1входом блока 8 задержки, выход блока 8 задержки соединен с вторым входом первого элемента И 5 и 15 5 10 15 20 25 30 2четвертым входом второго элемента И 6, выход второго элемента И 6 соединен с вторым входом блока 8 задержки и третьим входом блока 7 формирования строба, выход которого соединен с первым входом элемента 11 блокировки и первым входом счетчика 10 времени, вторые входы блока 7 формирования строба, элемента 11 блокировки и счетчика 10 времени объединены и соединены с общей клеммой "Сброс",первый вход блока 9 управления соединен с первым входом блока 8 задержки,второй вход блока 9 управления соединен с вторым входом второго. элемента И 6, первый выход блока 9 управления соединен с третьим входом первого элемента И 5, второй вход блока 9 управления соединен с третьим входом второго элемента И 6, выход элемента 11 блокировки соединен с вторым входом второго элемента И 6 и вторым входом блока 9 управления, первый вход второго элемента И 6 соединен с выходом блока 4 формирования импульсов, выход блока 3 присоединения соединен с клеммоч для подключения к оболочке кабеля 1, второй выход высоковольтного импульсного генератора 2 соединен с входом блока 3 присоединения, третий вход блока 9 управления соединен с общей клеммой "Сброс". Высоковольтный импульсный генератор 2 содержит высоковольтный источник 12 напряжения постоянного тока, от которого происходит заряд конденсатора 13 до напряжения пробоя разрядника 14. При пробое разрядника 14 заряженный конденсатор 13 подключается к жиле кабеля 1. Генератор 2 может работать в релаксационном режиме,пе" риодически посылая импульсы в линию (фиг. 2) .Блок 3 присоединения состоит из импупьсного трансформатора. Входная цепь (первичная обмотка) включается1226360 в цепь тока разряда конденсатора с генератора 2 на линию. Выход (вторичная обмотка) соединяется с блоком 4 формирования импульсов (фиг. 3) .Блок 4 формирования импульсов имеет на вхо - де регулируемый делитель напряжения по схеме потенциометра, выход которого включен на вход триггера с эмиттерной связью.Блок 7 формирования строба представляет собой триггер с раздельными входами, Третий вход является пусковым, при подаче на этот вход сигнала "О" на выходе образуется сигнал-строб и иО , непрерывно воздействующий на пуск и работу счетчика 10 времени. Первый вход является останавливающим, при подаче на этот вход О на выходе блока 7 появляется "1" и прекращается формирование сигнала-строба. Воздействие импульсов О на первый вход блока 7 не может вызвать пуск блока 7.Блок 8 задержки состоит из одновибратора с регулируемой уставкой длительности времени срабатывания. Блок 9 управления представляет собой триггер с раздельными входами. Счетчик 10 времени состоит из быстродействующего электронного измерителя интервала времени, определяемого длитель" костью сигнала - строба "О", подаваемого на его первый вход. Элемент 11 блокировки состоит из триггера с одним пусковым входом. Возврат в исходное состояние производится только от клеммы "Сброс" по второму входу.Устройство работает следующим образом.В импульсном генераторе 2 происходит заряд конденсатора 13 до напряжения пробоя разрядника 14. В момент пробоя последнего к линии подключается заряженный конденсатор 13 и генератора 2 в поврежденную жилу кабеля 1 посылается высоковольтная электромагнитная волна, которая, достигнув места повреждения, вызывает в нем электрический пробой. Образовавшийся пробой характеризуется очень низким сопротивлением (доли Ома),что вызывает отражение электромагнитной волны обратно к генератору 2.Конденсатор с генератора 2 имеет низкое волновое сопротивление и поэ тому пришедшая отраженная волна снова отражается от заряженного конденсатора 13. Возникает волновой колебательный 35 Т Ч 1 = и к 2где 40 нии,ь - показания измерителя интервала времени, проградуированного в метрах сЧучетом коэффициента -2Первый временной интервал Т может 55 быть больше по длительности временипо сравнению с интервалами времени Т, Тз, Т, ит. д т. е. Т, Т процесс разряда конденсатора на линию, Изменение тока в цепи разрядаконденсатора показано на фиг.За,Блок 3 присоединения преобразуетимпульсы тока колебательного процесса в импульсы напряжения, которыена выходе делителя напряжения в блоке4 формирования импульсов имеют вид,изображенный на фиг. Зб - д,Временной интервал Т ,ограниченный1моментами времени 1, - Г и равныйТ, = Г. - , соответствует временипробега волны, посланной от началакабельной линии в момент временик месту повреждения, плюс время пробега волны, отраженной от места повреждения и пришедшей к началу линиив момент времени 1 . Временной интервал Т , ограниченный моментамивремени- С и равный Тсоответствует времени пробега фронтаволны, пришедшей к началу линии вмомент. времени 1 и в этот же моментготраженной в линию, вторично пришедшей к месту повреждения и снова отраженной от повреждения и пришедшейк началу линии и в момент времениТакой процесс пробега волны происходит многократно до полного затухания высоковольтных колебаний.При известной скорости распростра.30гнения фронта электромагнитной волныпо кабельной линии расстояние до места повреждения линии определяется поформуле- расстояние до места поврежденияТ - интервал времени пробега фронта электромагнитной волны по кабельной линии от генератора до местаэлектрического пробоя изо.- ляции и обратно, Ч - скорость распространенияфронта электромагнитнойволны в кабельной ли 1226360Увеличение времени Т может бытьвызвано запаздыванием момента пробояв месте повреждения по отношению кмоменту прихода начала фронта высоковольтной волны напряжения, Запаздывание пробоя вызывается уменьшениемкрутизны нарастания напряжения нафронте посланной волны вследствиезатухания и искажения волны при еераспространении по линии.ВРеменные интеРвалы Тг, Т, ит.д. будут по длительности одинаковы, т. е. Т = Тэ, так как импульсы,соответствующие времени й , , об 15разованы в результате отражения отустойчивой электрической дуги, вызванной первым посланным импульсом,Поэтому при измерении расстояния доместа повреждения высоковольтного20кабеля методом посылки высоковольтнойволны от заряженного конденсатора дляполучения необходимой точности следует измерить временной интервал ТЯ= "з25В кабельных линиях могут иметьсязначительные неоднородности волновогосопротивления по длине линии, вызванные соединением кабелей различных типов и сечений, а также некоторымивидами соединительных муфт. Такие неоднородности создают дополнительныечастичные отражения электромагнитныхволн (фиг. Зв, что может вызвать неверные измерения) . Ложные измерения,происходящие от таких помех, могут 35быть исключены путем регулируемогоуменьшения чувствительности срабатывания устройства (фиг. Зг), осуществляемого блоком 4 формирования им. пульсов. Однако,при этом будет уменьшена 4 Оточность измерения интервала времениТ, вследствие уменьшения крутизныфронтов импульсов,Высокая точность измерения приналичии помех от неоднородностей волнового сопротивления линии достигается путем введения регулируемого инхтервала времени Т ( Т в блоке 8задержки. В течение введенного интервала времени Т задерживается воздействие импульсов помех на цепь останова счетчика 10 времени (фиг.Зд).хВеличина интервала времени Т выбирается на 5 - 107. меньше интервалавремени Т , замеренного при уменьше-,нии чувствительности срабатыванияустройства.Перед измерением производится установка элементов схемы в исходное состояние путем подачи обнуляющегосигнала в общую цепь "Сброс", Приэтом с выхода элемента 11 блокировкипоступает "1" на второй вход второгоэлемента И б и на второй входблока 9 управления. С второго выходаблока 9 управления на третий входвторого элемента И б поступает "0".С выхода блока 8 задержки на второйвход первого элемента И 5 и четвертый вход второго элемента И 6 поступает "1". Счетчик 10 времени устанавливает свои показания на нуль.После выполнения операции "Сброс"устанавливаются определенные состояния сигналов на входах и выходахразличных элементах схемы устройствав соответствии с ".аблицей (фиг.4) длямомента времени 1 = О. Состояние сигналов на входах и выходах элементовсхемы для различных моментов времени(фиг, Зд) показаны в таблице(фиг,4)Обозвачение сигнала в виде дроби,например 1/О, показывает, что сигналв данный момент времени изменяетсяс 1 на О,Включение генератора. После включения генератора 2 происходит плавное увеличение напряжения заряда конденсатора 13 генератора 2, определяемое постоянной времени цепи заряда.При достижении зарядом напряженияпробоя разрядника 14 генератора 2происходит пробой разрядника, чтосоответствует моменту времени 1 иконденсатор 13 подключается к линии.В момент времени 1, высоковольтный импульсный генератор 2 посылаетволну тока в поврежденную жилу кабеля 1 Блок 3 присоединения передаетимпульс начального фронта посланнойволны тока на вход блока 4 формирования импульсов, с выхода которогона первые входы первого элемента И5 и второго элемента И 6 поступает"1". Так как в этот момент первый элемент И 5 на всех входахимеет "1" то на его выходе образуется О, воздействующий на первыйвход блока 8 задержки, на первыйвход блока 9 управления и на первыйвход блока 7 формирования строба.При этом в следующий момент временил л- 1+ б ) , где а г - времясрабатывания электронной схемы(фиг. Зд).Блок 9 управления переключаетсяи с его первого выхода на третий1226 вход первого элемента И 5 подается "О", а с второго выхода блока 9 на третий вход второго элемента И 6 поступает "1", блок 8 задержки запускается на установленный интервал времени Т , и с его выхода на второй вход первого влемента И 5 и на четвертый вход второго элемента И 6 поступает "О", что блокирует возможность воздействия сигналов, создан ных помехами на линии, на работу устройства. После истечения интервала времени задержки с выхода блока 8 задержки на второй вход первого элемента И 5 и четвертый вход второго элементаИ 6 поступает "1". Так как интервал времени задержки выбирается и устанавливается с учетом неравенства Т С Т. с Т, то к моменту вре- менИ т. блокировка, создаваемая блоком 8 задержки, снимается. Блок 7 Формирования строба не переключен, так как первый вход этого блока не является пусковым.В момент времени 1, соответствующий приходу к началу линии первой волны тока, отраженной от места повреждения линии, создается импульс, который через блок 3 присоединения поступает на блок 4 формирования им 30 пульсов, с выхода которого на первые входы первого элемента И 5 и второго элемента И 6 подается "1". В этот момент времени второй элемент И 6 имеет "1" на всех входах и поэтому на его выходе образуется О воз действующий на третий вход блока 7 формирования строба и на второй вход блока 8 задержки. При этом блок 7 формирования строба будет пущен, и на его выходе образован сигнал-строб 40 "О", воздействующий напуск и работу счетчика 10 времени, который начинает производить счет-измерение интервала времени с момента времениОдновременно с выхода блока 7 45 формирования строба на вход элемента 11 блокировки подается "О".Элемент 11 блокировки срабатывает, и с его выхода на второй вход второго элемента И 6 и второй вход блока 9 уп равления подается "О". Блок 9 управления переключается, и с его первого выхода на третий вход первого элемента И 5 подается "1", а с его второго выхода на третий вход второго у элемента И 6 подается "О". Блок 8 задержки будет запущен и в течение интервала времени Т блокирует воз 360 8можность с рабатывания устройства от сигналов, создаваемых помехами,- моменты времени, соответствующие состояниям схемы перед подачей основного импульса.В момент времени Е , соответствующий приходу к началу кабельной линии второй волны тока, отраженной от места повреждения (пробоя) изоляцич линии, создается импульс, который через блоки 3 и 4 поступает на первые входы первого элемента И 5 и второго элемента И 6. В этот момент времени на всех входах первого элемента И 5 будет "1". С выхода элемента И 5 на первый вход блока 7 Формирования строба, на первый вход блока 9 управления и на первый вход блока 8 задержки подается "О", При этом блок 7 Формирования строба выключен и на его выходе прекращен сигнал-строб, Счетчик 1 О времени останавливается в момент времени. Интервал времени, измеренный счетчиком, равен = Т что соответствует расстоянию до места повреждения равному 11.1= Т - . Блок 9 управления переклю 2 чается. С первого выхода этого блока на третий вход первого элемента И 5 подается "О". На второй вход второго элемента И 6 с выхода элемента 11 блокировки подается "О". Первый и второй элементы И 5 и 6 блокированы и при поступлении "1" на их первые входы схемы не формируют О" на своих выходах.Таким образом, после окончания процесса измерения (в момент времени 1 ) устройство самоблокируется, и результат измерения на счетчике 10 времени фиксируется. Повторные измерения возможны после производства операции "Сброс" и новой посылки высоковольтной волны от высоковольтного генератора 2 в кабельную линию 1Предлагаемое устройство за счет посылки высоковольтной электромагнитной волны в поврежденную жилу кабельной линии и измерения длительности интервала времени С - =Т (фиг, 3) обеспечивает измерение расстояния до места повреждения изоляции жилы в широком диапазоне значений переходного сопротивления в месте повреждения - от нуля до сотен МОм.Измерение интервала времени в течение второго цикла пробега электромагнитной волны12263от начала линии до места повреждения и обратно обеспечивает высокую точность измерения, так как исключается погрешность, вызываемая временем задержки на формирование искрового пробоя в месте повреждения, Кроме того, применение предлагаемого устройства позволяет повысить производительность труда, сократить время поиска повреждений, что повышает надежность электроснабжения потребителейФормула из обретения1. Устройство для определения расстояния до места повреждения изоляции жилы на оболочку силового кабеля,содержащее высоковольтный генератор, блок присоединения, блок формирования импульсов, первый и второй элементы И, блок формирования строба, счетчик времени, элемент блокировки, блок задержки, первый выход высоковольтного генератора соединен с клеммой для подключения к поврежденной жиле, один выход блока присоединения соединен с входом блока формирования импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход первого элемента И соединен с первым входом блока формирования строба и первым входом блока задержки, выход блока задержки соединен с вторым входом первого элемента И и четвертым входом второго элемента И, выход второго элемента И соединен с вторым 35 входом блока задержки и третьим входом блока формирования строба, выход которого соединен с первым входом элемента блокировки и первым входом счетчика времени, вторые входы блока 40 6 О оформирования строба, элемента блокировки и счетчика времени объединены и соединены с общей клеммой "Сброс", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, в него введен блок управления, а высоковольтный генератор выполнен в виде импульсного высоковольтного генератора, причем первый вход блока управления соединен с первым входом блока задержки, второй вход блока управления соединен с вторым входом второго элемента И и с выходом элемента блокировки, первый выход блока управления. соединен с третьим входом первого элемента И, второй выход блока управления соединен с третьим входом второго элемента И,первый вход второго элемента И соединен с выходом блока формирования импульсов, второй выход блока присоединения соединен .с клеммой для подключения к оболочке кабеля, второй выход высоковольтного генератора соединен с входом блока присоединения, третий вход блока управления соединен с общей клеммой "Сброс".2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что импульсный высоковольтный генератор содержит источник постоянного тока,конденсатор и разрядник, первый вывод вы-. соковольтного источника соединен с общей шиной, а второй - с первым выводом конденсатора и через разрядник - с первым выходом импульсного высоковольтного генератора, вто-, рой вывод конденсатора соединен с вторым выходом импульсного высоковольтного генератора.,Проектна 2127/44Тираж 728ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушск Поцписноитета СССРрытийнаб ц, 4/5