Устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для прожигания поврежденной изоляции силовых кабельных линий с целью определения места их повреждения. Предлагается устройство, содержащее выпрямитель с емкостным балластом, силовой трансформатор, выводы первичной обмотки которого подключены к сетевым клеммам, дроссель с разомкнутым магнитопроводом, включенный в цепь первичной обмотки трансформатора, который имеет n вторичных обмоток, каждая из которых включена в цепь выпрямителя одним выводом непосредственно, а другим через симистор, выпрямители соединены последовательно, при этом второй вывод первого из них подключен к датчику тока и блоку компараторов, а вывод последнего - к поврежденной жиле кабеля, блок компараторов соединен с источником опорного напряжения с блоком формирования управляющих импульсов, выходы которого соединены с управляющими выводами симисторов. Предлагаемое устройство позволяет сократить время прожига за счет автоматического переключения ступеней прожига и поддерживать значение потребляемого тока не выше номинального, что позволяет повысить эффективность прожига и КПД установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для прожигания поврежденной изоляции силовых кабельных линий с целью определения места их повреждения.

Известно устройство для прожигания дефектной изоляции, например, приведенное в описании изобретения к патенту РФ 2010254, МПК G 01 R 31/10, опубл. 30.03.94, содержащее испытательно-прожигающий трансформатор, выполненный двухстержневым, с первичной обмоткой, подключенной к питающей сети через резистор, обмоткой дожига, вторичной высоковольтной обмоткой на первом стержне магнитопровода, обмоткой поджига на втором стержне магнитопровода, двухполупериодный выпрямитель, первый и второй выводы которого соединены с соответствующими выводами обмотки дожига, третий вывод - с общей шиной, высоковольтный выпрямитель, первый вывод которого соединен с первым выводом вторичной высоковольтной обмотки, защитный выпрямитель, резистор, датчик тока, включенный в цепь первичной обмотки испытательно-прожигающего трансформатора, первичная обмотка которого через низковольтный контакт обмотки управления соединена с датчиком напряжения, первый вывод обмотки управления соединен с первым выводом источника питания, второй вывод которого через последовательно соединенные контакты датчика тока и датчика напряжения соединен с вторым выводом обмотки управления, высоковольтный переключатель, управляемый обмоткой управления, источник питания обмотки управления, выпрямитель поджига, клеммы для подключения испытуемого объекта, первая из которых соединена с общей шиной, а вторая - с переключающим контактом высоковольтного переключателя, замыкающий и размыкающий контакты которого соединены соответственно с первым выводом защитного выпрямителя и с вторым выводом высоковольтного выпрямителя, второй вывод защитного выпрямителя соединен с четвертым выводом двухполупериодного выпрямителя, первый вывод защитного выпрямителя соединен с первым выводом выпрямителя поджига, второй вывод которого соединен с вторым выводом вторичной высоковольтной обмотки и с первым выводом обмотки поджига, второй вывод которой соединен с общей шиной.

Описанное устройство является достаточно сложным. Кроме того, оно не позволяет эффективно осуществлять прожиг дефектной изоляции, так как имеет низкий КПД прожига.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для прожигания изоляции электрического кабеля, приведенное в описании изобретения к патенту РФ 2137147, МПК G 01 R 31/10, опубл. 10.09.99 г., содержащее источник постоянного низкого напряжения с малым внутренним сопротивлением и источник высокого напряжения, имеющий высокое внутреннее сопротивление, которые совместно подключены к поврежденной жиле кабеля встречно и параллельно через запирающую диодную развязку и регулирующее устройство, а в качестве источника высокого напряжения выбрана электростатическая машина или повышающий трансформатор.

Описанное устройство позволяет осуществлять бесступенчатый прожиг поврежденной изоляции кабеля, однако показатели КПД и эффективности при этом являются недостаточно высокими, так как по мере снижения переходного сопротивления значительно снижается КПД, поскольку выходное сопротивление остается постоянным.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи создания прожигающей установки с высоким КПД и возможностью дискретного изменения выходного сопротивления в процессе прожига за счет последовательного отключения части выходных обмоток трансформатора, вызывающего уменьшение коэффициента трансформации и, как следствие, уменьшение выходного сопротивления источника напряжения.

Данная задача решается за счет того, что в устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля, содержащее источник постоянного низкого напряжения с малым внутренним сопротивлением и источник высокого напряжения, имеющий высокое внутреннее сопротивление, введены блок формирования управляющих импульсов и блок компараторов, а источник низкого напряжения и источник высокого напряжения выполнены на одном трансформаторе, имеющем общую первичную обмотку и n вторичных обмоток, каждая из которых включена в одну из диагоналей соответствующего мостового выпрямителя, одним выводом непосредственно, а другим выводом - через симистор, при этом другие диагонали мостовых выпрямителей соединены последовательно и подключены одним выводом к поврежденной жиле кабеля, а другим выводом - к датчику тока, причем выход датчика тока подключен к одному из входов блока компараторов, другой вход которого соединен с выходной клеммой источника опорного напряжения, а выходы блока компараторов соединены с соответствующими входами блока формирования управляющих импульсов, выходы которого соединены с управляющими выводами симисторов, включенных в цепи вторичных обмоток повышающего трансформатора; при этом блок формирования управляющих импульсов содержит делитель напряжения, подключенный к нуль-органу, выход которого через элемент ИЛИ соединен с первыми входами элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам блока компараторов, а выходы через усилители мощности управляющих сигналов соединены с первичными обмотками трансформаторов гальванической развязки, вторичные обмотки которых являются выходами блока формирования управляющих импульсов.

Такое выполнение устройства позволяет осуществлять изменение параметров источника формирования прожигающих сигналов в процессе самого прожигания, что повышает КПД установки и эффективность ее работы.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля содержит выпрямитель 1 с емкостным баластом, источник постоянного низкого напряжения и источник высокого напряжения, выполненные на одном трансформаторе 2, имеющем одну первичную и n вторичных обмоток, первичная обмотка 2.1 которого является для них общей, вторичная обмотка 2.2 является вторичной обмоткой трансформатора, на котором выполнен источник постоянного низкого напряжения, а вторичные обмотки 2.3 являются вторичными обмотками трансформатора, на котором выполнен источник высокого напряжения. Выводы первичной обмотки 2.1 трансформатора 2 подключены к сетевым клеммам, в цепь первичной обмотки 2.1 трансформатора 2 включен дроссель 3 с разомкнутым магнитопроводом, каждая из n вторичных обмоток силового трансформатора 2 включена в диагональ соответствующего выпрямителя 4 одним выводом непосредственно, а другим - через соответствующий симистор 5, выпрямители 4 другими диагоналями соединены последовательно и подключены одним выводом к поврежденной жиле кабеля 6, а другим выводом - к датчику тока 7, выход которого подключен к одному из входов блока компараторов 8, другой вход которого соединен с выходной клеммой источника опорного напряжения 9, а выходы подключены к соответствующим входам блока формирования управляющих импульсов 10, выходы которого соединены с управляющими выводами симисторов 5, включенных в цепи вторичных обмоток повышающего трансформатора 2.

Блок компараторов 8 состоит, например, из компараторов 11, количество которых равно количеству вторичных обмоток трансформатора 2, и делителя напряжения на резисторах 12.

Блок формирования управляющих импульсов 10 содержит, например, делитель напряжения на резисторах 13, подключенный к нуль-органу 14, выполненному, например, на триггере Шмитта, выход которого через элемент ИЛИ 15 соединен с первыми входами элементов И-НЕ 16, вторые входы элементов И-НЕ 16 подключены к выходам соответствующих компараторов 11, а выходы через усилители мощности управляющих сигналов на транзисторах 17 соединены с первичными обмотками трансформаторов 18 гальванической развязки, вторичные обмотки которых соединены с управляющими выводами симисторов 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подключении выхода устройства к поврежденной жиле кабеля 6 и подаче напряжения на первичную обмотку 2.1 трансформатора на выходе устройства формируется высокое напряжение, величина которого равна сумме напряжений, получаемых после выпрямления выпрямителями 4, так как в начальный момент времени импульсы управления с выхода блока формирования управляющих импульсов 10 открывают симисторы 5.

При возникновении дуги по цепи нагрузки начинает протекать ток, значение которого фиксируется датчиком тока 7, сигнал с которого поступает на вход блока компараторов 8. При возрастании тока прожига значение тока на первичной обмотке 2.1 трансформатора возрастает. При достижении током на первичной обмотке 2.1 трансформатора значения, равного 0,9-1,0 от номинального, соответствующий компаратор 11 блока компараторов 8 отключает соответствующий канал блока формирования импульсов управления 10, который своим выходным сигналом закрывает симистор 5, включенный в цепь соответствующей вторичной обмотки 2.3 трансформатора 2, и отключает ее от выпрямителя 4. При этом ток, потребляемый первичной обмоткой 2.1 трансформатора 2, снижается соответственно изменению коэффициента трансформации. При дальнейшем увеличении тока прожига аналогично происходит отключение следующей вторичной обмотки 2.1 трансформатора 2 за счет выключения следующего симистора 5 блоком формирования управляющего импульса 10.

В случае нарушения цепи и уменьшения тока нагрузки сигнал с датчика тока 7 подается на блок компараторов 8, который через блок формирования управляющих импульсов 10 включает соответствующие симисторы 5, которые подключают соответствующие вторичные обмотки 2.3 трансформатора 2 в обратной последовательности. Напряжение на выходе устройства возрастает до максимального значения, и процесс прожига повторяется.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сократить время прожига за счет автоматического переключения ступеней прожига и поддерживать значение потребляемого тока не выше номинального, что позволяет повысить эффективность прожига и КПД установки.

Формула изобретения

1. Устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля, содержащее источник постоянного низкого напряжения с малым внутренним сопротивлением и источник высокого напряжения, имеющий высокое внутреннее сопротивление, отличающееся тем, что в него введены блок формирования управляющих импульсов и блок компараторов, а источник низкого напряжения и источник высокого напряжения выполнены на одном трансформаторе, имеющем общую первичную обмотку и n вторичных обмоток, каждая из которых включена в одну из диагоналей соответствующего мостового выпрямителя одним выводом непосредственно, а другим выводом через симистор, при этом другие диагонали мостовых выпрямителей соединены последовательно и подключены одним выводом к поврежденной жиле кабеля, а другим выводом - к датчику тока, причем выход датчика тока подключен к одному из входов блока компараторов, другой вход которого соединен с выходной клеммой источника опорного напряжения, а выходы блока компараторов соединены с соответствующими входами блока формирования управляющих импульсов, выходы которого соединены с управляющими выводами симисторов, включенных в цепи вторичных обмоток трансформатора.

2. Устройство для прожигания поврежденного места изоляции электрического кабеля по п.1, отличающееся тем, что блок формирования управляющих импульсов содержит делитель напряжения, подключенный к нуль-органу, выход которого через элемент ИЛИ соединен с первыми входами элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены к соответствующим выходам блока компараторов, а выходы через усилители мощности управляющих сигналов соединены с первичными обмотками трансформаторов гальванической развязки, вторичные обмотки которых являются выходами блока формирования управляющих импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1