Способ определения места замыкания на оболочку в силовых кабелях

 

Использование: способ предназначен для определения места однофазных замыканий в силовых кабельных линиях, проложенных в грунте. Сущность изобретения заключается в предварительном регулировании тока распределения по оболочке кабеля по показаниям вольтметра с использованием неповрежденных жил для компенсации мешающего тока в земле. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен индукционный способ определения однофазных замыканий в кабельных линиях, проложенных в земле [1] заключающийся в фиксации характера изменения электромагнитного поля над кабелем при подключении генератора звуковой частоты к поврежденной жиле и оболочке через первичную обмотку регулируемого трансформатора, вторичную обмотку которого с параллельно включенной фазосдвигающей цепочкой подключают между землей и оболочкой на ближнем к генератору конце кабеля, а в цепь заземления на противоположном конце включают нуль-индикатор тока и компенсируют ток растекания в земле путем регулирования величины и фазы напряжения трансформатора и фиксации нулевого положения индикатора тока. Способ обеспечивает уменьшение мешающего тока растекания в земле за счет встречного протекания тока компенсации от регулируемого трансформатора. Эффективная компенсация возможна при проведении в начале кабельной линии, когда ток цепи компенсации соизмерим с током растекания в оболочке кабеля. При удалении места замыкания от генераторного конца кабеля, особенно при наличии нескольких соединительных муфт, требуемый ток компенсации в десятки раз превышает ток растекания, что не позволяет реализовать способ в этом случае.

Наиболее близким техническим решением является индукционный способ определения места замыкания на оболочку в силовых трехфазных кабелях, проложенных в земле, при котором генератор звуковой частоты одним концом подключают к поврежденной жиле, а другим концом через делительный дроссель подключают к оболочке и двум неповрежденным жилам, которые соединяют с оболочкой на противоположном конце кабеля. Способ обеспечивает снижение мешающего тока растекания в земле за счет выравнивания потенциалов оболочки по концам кабеля относительно места повреждения. Эффективное снижение тока растекания возможно при повреждении в середине кабельной линии, когда при равных токах в плечах дросселя падения напряжения на оболочке по обе стороны от места замыкания приблизительно равны. При перемещении места повреждения от середины к концам кабеля разность падений напряжения на оболочке до места повреждения и за ним увеличивается, растет величина мешающего тока растекания в земле и точность отыскания места замыкания на оболочку становится недостаточной.

Цель изобретения повышение точности отыскания места замыкания на оболочку при повреждении в любой точке кабельной линии.

Цель достигается тем, что один из крайних выводов регулируемого дросселя подключается к одной неповрежденной жиле, а между второй неповрежденной жилой и оболочкой включают вольтметр и, перемещая подвижный контакт дросселя, компенсируют ток растекания по минимуму показаний вольтметра, а затем неповрежденные жилы на генераторном конце кабеля соединяют. Поиск повреждения ведут с помощью индукционного магнитоприемника, фиксирующего сигнал полезного поля пары токов, которое изменяется в соответствии с шагом скрутки жил, а место повреждения определяется по скачкообразному уменьшению сигнала. Существенные отличительные признаки предлагаемого изобретения заключаются в регулировании тока распределения по оболочке и неповрежденной жиле путем изменения соотношения витков делительного дросселя до момента выравнивания потенциалов по концам оболочки кабеля, которое определяют по минимуму показаний вольтметра, включаемого на генераторном конце кабеля между оболочкой и неповрежденной жилой, т.е. введение в известный способ дополнительных операций, заключающихся во включении на генераторном конце кабеля вольтметра между неповрежденной жилой и оболочкой и изменении соотношения витков делительного дросселя до получения минимальных показаний вольтметра, позволяет получить новый положительный эффект ослабление мешающего тока растекания при повреждении в любой точке кабельной линии и, в целом, повышение точности отыскания места замыкания жилы на оболочку.

На чертеже дана схема включения, реализующая предложенный способ.

Поврежденную кабельную линию отсоединяют с двух сторон от контура заземления. Выводы генератора 1 звуковой частоты присоединяют к поврежденной жиле 5 и к подвижному контакту регулируемого дросселя 2, один из крайних выводов которого подключают к оболочке 6 кабеля, а другой к одной из неповрежденных жил, соединенных с оболочкой на противоположном конце кабеля. Вольтметр 4 включают между второй неповрежденной жилой и оболочкой, выключателем 3 соединяют неповрежденные жилы у генератора после компенсации. При таком способе включения ток генератора I_г, протекающий по поврежденной жиле, в месте замыкания переходит на оболочку, где разделяется на ток I_об.1, возвращающийся непосредственно к генератору, и ток I_об.2, возвращающийся к генератору через неповрежденную жилу с противоположного конца кабеля. Эти токи создают падения напряжения на оболочке кабеля с удельным активным сопротивлением U_об.1 I_об.1 ˙ r_об. ˙ l₁, U_об.2 I_об.2 ˙r_об˙ l₂, разность которых определяет ток растекания в земле с эквивалентным сопротивлением Z_з I_з (U_об.1 U_об.2)/Z_з.

Компенсация тока растекания (I_з 0) обеспечивается при равенстве падений напряжений на оболочке до места повреждения и за ним, что соответствует соотношению I_об.1 ˙ l₁ I_об.2 ˙l₂ Применение регулируемого делительного дросселя (на основе равенства ампер-витков его плеч) обеспечивает условие I_об.1 ˙ ω₁ I_об.2 ˙ ω₂ C учетом предыдущего равенства запишем l₁/l₂ ω₁ / ω₂.

Из полученного выражения следует, что компенсация тока растекания возможна при повреждении в любой точке линии путем изменения соотношения витков регулируемого дросселя. Степень компенсации удобно выразить через коэффициент токораспределения, пропорциональный относительному расстоянию до места повреждения K_т= Полученные соотношения справедливы для кабельных линий без заземленных соединительных муфт. При наличии таких муфт расчетные соотношения при компенсации существенно усложняются, а значения составляют 0,1-0,3 при повреждении в муфтах и 0,3-0,9 при замыкании на оболочку на участке между муфтами. Так как необходимое значение коэффициента К_т неизвестно, то момент компенсации в процессе регулирования дросселя определяют по минимуму показаний вольтметра, включаемого на генераторном конце у кабеля между оболочкой и неповрежденной жилой, соединяемой с оболочкой на противоположном конце кабеля. После компенсации тока растекания неповрежденные жилы на генераторном конце кабеля соединяют между собой для улучшения соотношения между парой токов до места повреждения и за ним.

При определении электромагнитного поля над кабельной линией токи жил можно представить в виде эквивалентных осей, расположенных в углах равностороннего треугольника со стороной а (расстояние между центрами жил), а ток оболочки в виде оси в центре этого треугольника.

До места повреждения результирующее поле пары токов определяется парой токов повреждения жила-оболочка с током I_об.1 и расстоянием между осями a/ и парой токов поврежденная жила неповрежденные жилы с током i_об.2 и расстоянием между осями a /2 При этом момент тока, определяющий напряженность до места повреждения, равен
M_T1= I_об1· a + I a/2 За местом повреждения поле создается парой токов оболочка неповрежденные жилы с током I_об.2 и расстоянием между осями a/2 ^. 2, а момент тока равен
M_T2= T_об.2· a/(2) Выражая связь между токами оболочки через коэффициент токораспределения
I_об.1 I_об.2 (1 К_т)/К_т, получим изменение момента тока поля пары токов при переходе через место повреждения
M_T*= Т.е. при реальном диапазоне изменения коэффициента К_т от 0,1 до 0,9 интенсивность поля пары токов при переходе через место повреждения изменяется скачком от 21 до 3,2 раза, что легко может быть зафиксировано.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ЗАМЫКАНИЯ НА ОБОЛОЧКУ В СИЛОВЫХ КАБЕЛЯХ, проложенных в земле, при котором поврежденную жилу разземленного с двух сторон кабеля присоединяют к генератору звуковой частоты, второй вывод генератора подключают к подвижному контакту делительного дросселя, один крайний вывод дросселя присоединяют к оболочке кабеля, а второй крайний вывод к одной из неповрежденных жил, которые соединяют с оболочкой на противоположном конце кабеля, отличающийся тем, что между второй неповрежденной жилой и оболочкой включают вольтметр и устраняют ток растекания в земле путем перемещения подвижного контакта дросселя до получения минимальных показаний вольтметра, а затем неповрежденные жилы соединяют между собой на генераторном конце кабеля, после чего с помощью индукционного магнитоприемника фиксируют на трассе сигнал от изменяющегося в соответствии с шагом скрутки жил кабеля магнитного поля пары токов, а место повреждения определяют по скачкообразному уменьшению сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1