Переносное устройство для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения изоляции
Полезная модель относится к электрическим аппаратам и может быть использовано для определения расстояния до места электрического пробоя ослабленной изоляции кабельной линии во время диагностики повышенным напряжением постоянного тока, используя форму напряжения электромагнитной волны в начале линии.
Переносное устройство для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения изоляции, состоящее из измерительного органа: аналого-цифрового преобразователя, блока обработки информации, цифрового индикатора расстояния и блока визуализации рефлектограмм, совмещенного с высоковольтным источником, состоящим из инвертора регулируемого, трансформатора повышающего, выпрямителя высоковольтного и сопротивления защитного. Совместная работа которых, обеспечивается блоком присоединения, состоящего из делителя напряжения, понижающего испытательное напряжение до безопасного значения необходимого для работы аналого-цифрового преобразователя и работы блока контроля испытательных параметров, согласующие резисторы в нем заземляют свободные жилы кабеля. Релейная защита обеспечивает безопасную работу устройства и персонала, отключая его при пробое изоляции во время испытания. Блок обработки информации в измерительном органе обеспечивает работу цифрового индикатора расстояния и блока визуализации рефлектограммы.
Полезная модель относится к электрическим аппаратам и может быть использовано для определения расстояния до места электрического пробоя ослабленной изоляции кабельной линии во время диагностики повышенным напряжением постоянного тока, используя форму напряжения электромагнитной волны в начале линии.
Известно устройство для определения расстояния до места повреждения кабельных линий методом колебательного разряда, (инструкция по эксплуатации устройства «Искра», сайт www.zao-ehp.ru), состоящее из средства вывода осциллограммы (визуальный индикатор), волнового датчика, блока усиления сигнала. Данное устройство позволяет регистрировать осциллограмму напряжения, или тока электромагнитной волны, которая возникает в кабельной линии под влиянием испытательного напряжения в результате колебательного разряда в момент пробоя изоляции (короткого замыкания).
Устройство характеризуется следующими недостатками: отсутствие источника испытательного напряжения - что влечет за собой необходимость дополнительного оборудования, времени и места для сборки схемы; отсутствие дополнительных резисторов специального назначения затрудняет определение расстояния при междуфазных замыканиях в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждения в переходный процесс вовлекаются дополнительные контура, искажающие форму тока и напряжения. Такие повреждения требуют использования специальных схем испытания.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является устройство определения мест повреждения кабельных линий методом колебательного
разряда, (инструкция по эксплуатации рефлектометра «Рейс-305», сайт www.elektronpribor.ru), состоящее из средства вывода осциллограммы (блок визуализации рефлектограммы), встроенный микропроцессор, аналого-цифровой преобразователь, блок усиления сигнала. Данное устройство позволяет выполнять измерения на кабельных линиях одним из трех методов: методом импульсной рефлектометрии; методом колебательного разряда; импульсно-дуговым методом.
Устройство характеризуется следующими недостатками: отсутствие источника испытательного напряжения - что влечет за собой необходимость дополнительного оборудования, времени и места для сборки схемы; отсутствие дополнительных резисторов специального назначения затрудняет определение расстояния при междуфазных замыканиях в кабельных линиях. Это связанно с тем, что при таком виде повреждения в переходный процесс вовлекаются дополнительные контура, искажающие форму тока и напряжения. Такие повреждения требуют использования специальных схем испытания.
Задачей полезной модели является возможность существенно ускорить и упростить проведение поисковых работ по определению места повреждения силовых кабельных линий во время его испытания. Известными устройствами данный комплекс работ выполнить невозможно.
Поставленная задача решается за счет того, что переносное устройство для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения изоляции, состоящее из измерительного органа: аналого-цифрового преобразователя, блока обработки информации и блока визуализации рефлектограмм, совмещенного с высоковольтным источником: инвертора регулируемого, трансформатора повышающего, выпрямителя высоковольтного и сопротивления защитного, совместная работа которых обеспечивается блоком присоединения, состоящего из делителя напряжения, согласующих резисторов, и для подключения
устройства к выводам кабельной линии требуется только высоковольтный провод.
На фиг.а представлена структурная схема переносного устройства для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения изоляции, на фиг.б показана осциллограмма напряжения в начале кабельной линии в момент пробоя изоляции при однофазном коротком замыкании, фиг.в - осциллограмма напряжения в начале кабельной линии в момент пробоя изоляции при междуфазном коротком замыкании с согласующим резистором, фиг.г иллюстрирует осциллограмму напряжения, в начале кабельной линии в момент пробоя изоляции при междуфазном коротком замыкании без согласующих резисторов в блоке присоединения.
На фиг.а инвертор регулируемый (HP) 1 связан с трансформатором повышающим (ТП) 2, который подключен к выпрямителю высоковольтному (ВВ) 3. Сопротивление защитное (СЗ) 4 связано с блоком присоединения (БП) 5, подключенное в нем через делитель напряжения Rд 1, Rд2 к жиле кабельной линии А, (В), (С), свободные жилы В, (С), (А) и С, (А), (В) присоединены через согласующие резисторы Rc1 к земле. К делителю напряжения Rд1, Rд 2, из блока присоединения (БП) 5, присоединены блок контроля испытательных параметров (БКИП) 6 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8. К блоку контроля испытательных параметров (БКИП) 6 подключена релейная защита (РЗ) 7, которая связана с выпрямителем высоковольтным (ВВ) 3. К аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 8 присоединен блок обработки информации (БОИ) 9, который имеет выход на цифровой индикатор расстояния (ЦИР) 10 и блок визуализации рефлектограммы (БВР) 11.
Полезная модель функционирует следующим образом: регулируемый инвертор (ИР) 1 преобразует питающее напряжение в напряжение повышенной частоты (10 кГц) и подает его на трансформатор повышающий (ТП) 2, который увеличивает амплитуду напряжения до 10 кВ, далее
напряжение подводится к выпрямителю высоковольтному (ВВ) 3 с умножением напряжения, обеспечивающему необходимый уровень испытательного напряжения. Выпрямленное напряжение, через сопротивление защитное (СЗ) 4, которое исключает перегрузку диодов выпрямителя в случае пробоя изоляции, через блок присоединения (БП) 5, который обеспечивает нормальное функционирование измерительной части, (содержит измерительный преобразователь - делитель напряжения Rд1, Rд2 и согласующие резисторы Rc1 - для заземления свободных жил кабеля), плавно заряжает изоляцию кабельной линии А, В, С, имеющую распределенную емкость, до испытательного напряжения. При наличии дефектного участка с ослабленной изоляцией в этом месте происходит электрический пробой. В точке пробоя образуется ионизированный проводящий канал (плазма), сопротивление которого практически равно нулю - короткое замыкание. Как следствие, при пробое формируется электромагнитная волна, которая распространяется в обе стороны линии от места дефекта изоляции. Поскольку сопротивления на концах линии А, В, С значительно больше волнового, а в точке пробоя - короткое замыкание, создаются условия для многократных отражений образовавшейся электромагнитной волны. Амплитуда волны постепенно уменьшается, поэтому форма напряжения на выводах линии А, В, С приобретает характер затухающих колебаний, период которых пропорционален длине участка кабеля от начала А, В, С до точки пробоя. Это напряжение с вывода линии, через делитель напряжения Rд1, Rд2 попадает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8 и блок контроля испытательных параметров (БКИП) 6. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 оцифровывает аналоговый сигнал от измерительного преобразователя Rд1, Rд2 и передает его в блок обработки информации (БОИ) 9 (выполненного на основе микроконтроллера), который анализирует полученную информацию от аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8 и выполняет необходимые операции для отображения результатов на цифровом индикаторе расстояния
(ЦИР) 10, который отображает информацию в цифровом виде о расстоянии от вывода кабельной линии до места короткого замыкания в момент электрического пробоя изоляции. Блок обработки информации (БОИ) 9 передает полученный сигнал в блок визуализации рефлектограммы (БВР) 11, содержащий жидкокристаллический экран, по которому диагностируют кабельную линию и определяют место повреждения. Блок контроля испытательных параметров (БКИП) 6 - позволяет следить за испытательными параметрами в процессе испытания кабельной линии, релейная защита (РЗ) 7 осуществляет отключение питания высоковольтной части установки при пробое изоляции, слаботочным реле постоянного тока.
Информация о переходном процессе в линии, отображаемая фиг.6, позволяет судить о расстоянии от начала кабельной линии до места пробоя. Известно, что период свободных колебаний в линии, замкнутой с одной стороны и разомкнутой с другой, равен четырехкратному времени пробега электромагнитной волны: T=4·tпр. Расстояние можно определить, зная время и скорость волны:
.
Для получения представления о функционировании устройства, представлено наиболее сложное с точки зрения определения места повреждения в кабельной линии замыкание - жила-жила. С помощью устройства получена рефлектограмма (фиг.в) позволяющая дать оценку места повреждения, осциллограмма фиг.г не дает возможности судить о месте повреждении изоляции при пробое в кабельной линии во время испытания и не может быть использована в процессе обнаружения дефекта.
Таким образом, применение предложенного устройства дает возможность получить наглядное изображение временной диаграммы напряжения электромагнитной волны, сокращение времени и повышении эффективности процесса определения места повреждения кабельной линии на основе
использования простого, нашедшего широкое применение метода колебательного разряда при диагностировании линии.
Переносное устройство для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения изоляции, состоящее из аналого-цифрового преобразователя и блока визуализации рефлектограмм, отличающееся тем, что измерительный орган дополнительно к перечисленному включает: блок обработки информации, цифровой индикатор расстояния совмещен с высоковольтным источником, состоящим из инвертора регулируемого, трансформатора повышающего, выпрямителя высоковольтного и сопротивления защитного, совместная работа которых обеспечивается блоком присоединения, состоящим из делителя напряжения, согласующих резисторов и предусмотренной релейной защиты, и блоком контроля измерительных параметров.
