Способ определения места повреждения изоляции кабеля

 

Изобретение может быть использовано для уточнения места повреждения изоляции между жилами, между жилой и оболочкой или между жилой и экраном.в подземных скрытых кабелях электропередачи и связи. Цель изобретения - повышение порога чувствительности способа к переходному сопротивлению в месте повреждения (МП) между проводниками с поврежденной изоляцией . Для осуществления способа в проводникиподают импульсный периодический ток, измеряют в ряде измерительных точек грунта, расположенных вдоль кабеля возле негр, в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта, вычисляют в каждой измерительной точке в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируют разность и о МП судят по максимальной сумме. 2 з.п. ф-лы, 1 табл, 1 ил..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)з 6 01 В 31/08.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ табл., 1 ил.

1 (21) 4711983/21 (22) 21.06.89 (46) 07.03.92. Бюл, N. 9 (71) .Харьковский институт инженеров. железнодорожного транспорта им, С,M.Кирова (72) В.П.Жох и Н.В.Романова (53) 621.317.3 (088.8) фб) Городецкий С.С„Лакерник Р,М. Испытания кабелей и проводов. M.: Энергия, 1971, .с. 390. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОИ ВОЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ (57) Изобретение может быть использовано для уточнения места повреждения изоЛяции между жилами, между жилой и оболочкой или между жилой и экраном.в подземных

Изобретение относится к. контрольноизмерительной технике и может быть использовано для уточнения места повреждения (МП) изоляции между жилами, между жилой и оболочкой или между жилой и экраном в подземных: скрытых кабелях электропередачи и связи с металлической оболочкой, без сквозного повреждения оболочки, когда отсутствует утечка тока в МГ1 с поврежденного проводника в землю.

Р

Цель изобретения — повышение nopora . чувствительности к переходному сопротивлению между проводниками s месте повреждения кабеля путем выявления участка кабеля с повышенным тепловыделением при периодическом пропускании тока no поврежденным проводникам.,5U, 1718156 А1 скрытых кабелях. электропередачи и связи, Цель изобретения — повышение порога чувствительности способа к переходному сопротивлению в месте повреждения (МП). между проводниками с поврежденной изоляцией, Для осуществления способа в проводники подают импульсный периодический ток, измеряют в ряде измерительных точек грунта, расположенных вдоль кабеля возле него, в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта, вычисляют в каждой измерительной точке в каждом пвриоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируют разность и о МП судят по максимальной сумме. 2 з.п. ф-лы, 1

На чертеже представлена функциональй ная схема устройства, реализующего указанный способ.

Сущность способа заключается в том, что подают импульсный периодический ток QQ в проводники кабеля, причем период состо- а ит из импульса и интервала, измеряют в (Я ряде измерительных точек грунта, располо- 0 женных вдоль кабеля, возле него, примерно на равных расстояниях от нега. в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта, вычисляют в каждой измерительной точке и в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируютэти относительные разности в каждой измеритель. ной точке за ряд периодов тока, сравнивают эти суммы всех измерительных точек между

1718156 собой и а месте повреждения судят по максимуму этой суммы. Периоды импульсного тока повторяют до достижения заданной точности определения места лавре>кдения.

Устройство для осуществления способа содержит источник 1 импульсного тока, L термометров 2, например кварцевых, L n реобразователей 3 переменного напряжения в импульсное, блок 4 ввода дискретных сигнапав, вычислительную машину 5 с таймером и индикатором, L соединительных линий 6, лавре>кденную жилу 7, оболочку 8 подземного кабеля 9, блок 10 синхронизации. При этом источник 1 подключен к поврежденной жиле 7 и оболочке 8 подземного кабеля 9, имеющего в месте повреждения переходное сопротивление R, к управляющему входу источника.1 через блок 10 синхронизации подключен таймер вычислительной машины 5, каждый из Етермометров 2 посредством соединительных линий 6 через преобразователи 3 подключен к L входам блока 4 ввода дискретных сигналов, выход которого подключен к вхаду вычислительной машины 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительна ищут ориентировочно район лавре>кдения кабеля одним из известных способов.

В найденном районе откапывают шурфы вдоль трассы кабеля, примерно на равных расстояниях друг от друга, устанавливают в шурфах (в измерительных точках) чувствительные элементы кварцевых термометров 2 таким. образом, чтобы расстояние от чувствительного элемента до поверхности кабеля 9 было равно диаметру кабеля.

Соединяют термометры 2 соединительными линиями 6 с преобразователями 3, присылают шурфы землей и при необходимости увла>княют ее для повышения коэф фициента теллопроводнасти

Подают от источника 1 тока импульсный ток в цепь ">кила 7 — оболочка 8" кабеля 9, При протекании тока по переходному сопротивлению Rn в МП в нем выделяется теплота, которая распространяется вдоль кабеля по закону экспоненты, а по нормали к кабелю в сторону грунта согласно "тепловому закону Ома" примерно по логарифмическому закону.

Скорость:распространения теплоты пропорциональна коэффициенту теплапроводности.

Значения коэффициентов теплапроваднасти А и удельной теплоемкости С для ряда материалов приведены в таблице. 5

15

30

Ориентировочные расчеты и экспериментальные исследования показывают, чта в измерительной точке, находящейся на расстоянии 2-3 см от поверхности. кабеля, переходной процесс нагрева длится практически 10. мин. Такое большое время: объяс- . няется низкой теплопроводнастью грунта, даже влажного.

После выключения тока в интервале теплота,. благодаря высокой теплапровод-ности ал оминия, быстро распрострайяется вдоль кабеля, и поверхность кабеля в МП быстро остывает. При этом начинается обратное движение теплоты от грунта к кабелю. Таким образом, в интервале кабель оказывается охлаждающим реагентом для контрольной точки. Несмотря на охлаждающее действие кабеля переходной процесс остывания в интервале тока да установления одинаковой температуры грунта и кабеля в МП длится дольше, чем переходной процесс нагрева. Опыты показывают, что обратный переходной процесс остывания измерительной точки, находящейся на 3 см

5 ат кабеля, во влажном грунте длится примерна 30 мин. Однако не обязательно дожидаться конца переходного процесса, так как после 20 мин ат его начала температура измерительной точки снижается медленно.

Таким образом, длительность импульса можно принять равной 10 мин, а интервала — 20 мин. Импульсный периодический ток от источника 1 тока проходит по >киле 7, переходному сопротивлению Вл о МП и

5 оболочке 8 кабеля 9. От тока в Rn выделяется энергия и МП нагревается. Теплота от МП в кабеле распространяется вдоль кабеля и переходит в грунт. Максимум теплоты, излучаемой местом повреждения, окажется в ближней к МП измерительной точке. Однако на термометры 2, установленные в измерительных точках, воздействует также теплота от посторонних источников, лри этом может оказаться, чта эта теплота помехи будет

5 больше теплоты сигнала.

Для борьбы с помехой принят предло>кенный в способе алгоритм измерения и обработки сигналов и помех, а также близкое расположение термометров к кабелю.

0 Кварцевый термометр 2 представляет собой кварцевый генератор переменного тока, резонансная частота которого зависит от температуры кварца.

Для повышения чувствительности и разрешающей способности кварцевую пластину для термометра вырезают из кристалла под специальным углом, при котором получается максимальная температурная зависимость резонансной частоты пластины.

1718156

Переменный ток от термометра 2 посту-: пает в преобразователь 3 переменного напряжения в импульсное, на выходе которого 10

15 разователей 3 в вычислительную машину (BM) 5.. 20

30

40

50 результат измерения посторонних источни- 55 ков теплоты, повышается порог чувствительности способа к R .

Размеры кварцевого термометра того же порядка, что и наружных электронных часов.

При изменении температуры кварцевоro термометра его резонансная частота изменяется. появляется последовательность. импульсов с частотой переменного тока термометра.

Последовательности импульсов со всех

L преобразователей 3 поступают на блок 4 ввода дискретных сигналов, который осуществляет в конце каждого импульса тока и интервала передачу информации в виде последовательности импульсов со всех преобТаким образом, блок.4 выполняет раль коммутатора L каналов, подключая последовательно во времени выходы преобразователей 3 к BM 5..ВМ 5 производит измерение частоты последовательности импульсов в каждом канале, для чего BM содержит высокостабильный таймер.

Измерив в каждой измерительной точке в каждом периоде в конце импульса тока активную температуру и в конце интервала пассивную температуру грунта, с помощью

BM 5 вычисляют в каждой измерительной точке в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, вычисляют сумму этих относительных разностей эа ряд периодов тока в каждой измерительной точке, сравнивают эти суммы во всех измерительных точках и о месте повреждения судят по максимуму этой суммы.

Периоды импульсного тока повторяют до достижения заданной точности определения места повреждения.

Перед началом измерений синхронизируют при помощи таймера BM 5 моменты снятия отсчетов с термометров с моментами окончания импульсов и интервалов тока.

Допустимая погрешность синхронизации

Ы мин, Благодаря предложенной последовательности обработки результатов измерения температур в измерительных точках, а также близкому расположению измерительных точек к кабелю уменьшается влияние на

Формула изобретения

1. Способ определения места повреждения изоляции кабеля, проложенного в земле, при котором подают электрический

5 ток в проводники кабеля, между которыми повреждена изоляция, измеряют температуру. кабеля в районе повреждения в ряде точек и о месте повреждения судят по точке с максимальной температурой, о т л и ч а юшийся тем. что, с целью. повышения порога чувствительности к переходному сопротивлению между проводниками в месте повреждения, в районе повреждения намечают ряд измерительных точек в грунте, расположенных вдоль кабеля и на таких расстояниях между собой и от кабеля, что любая из намеченных измерительная точка, оказавшаяся ближайшей к месту повреждения, попадает в зону действия теплового излучения при протекании тока по переходному сопротивлению, помещают в измерительные точки чувствительные элементы термометров, подают в проводники импульсный периодический ток, измеряют одно= временно во всех измерительных точках при помощи термометров в каждом периоде тока в конце импульса тока активную температуру, а в конце интервала пассивную тем. пературу грунта, вычисляют в каждой измерительной точке в каждом периоде относительную разность активной и пассивной температур, суммируют эти относительные разности в каждой измерительной точке эа ряд периодов тока, сравнивают эти суммы для всех измерительных точек между собой и о месте повреждения судят по максимуму этой суммы, причем:периоды импульсного тока повторяют до достижения заданной точности определения места повреждения, при этом перед началом измерений температур производят синхронизацию моментов отсчета температур с моментами окончания периода протекания тока и периода отсутствия тока.

5 2. Способ по и 1, отл и ч а ю шийся тем, что в намеченных измерительных точках роют шурфы одинаковой глубины на равных расстояниях от кабеля, в шурфы устанавливают чувствительные элементы термометров на равных расстояниях от кабеля, присыпают шурфы одинаковым грунтом с одинаковыми уплотнением и увлажнением его.

3. Способ по пЛ, отличающийся тем, что расстояние от чувствительного элемента термометра до поверхности кабеля устанавливают равным диаметру кабеля.

1718156

Составитель В, Коваленко

Техред M.Ìîðãåíòàë. Корректор

Редактор В. Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 879 Тираж. Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5