Устройство поиска повреждения изоляции электрооборудования и кабелей

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для испытания изоляции на электрическую прочность и определения места повреждения силовых кабелей напряжением до 6 кВ в подземных выработках и на поверхности угольных шахт.
Известно устройство для определения повреждения изоляции кабеля, содержащее импульсный повышающий трансформатор с источником питания и накопительным конденсатором, к вторичной цепи которого подключены индикатор повреждения изоляции и жилы испытуемого кабеля. Устройство содержит также индикатор величины амплитуды импульсного напряжения, подключенный к первичной обмотке трансформатора параллельно накопительному конденсатору, и ограничительный резистор, подключенный к выходам вторичной цепи трансформатора. Во вторичную цепь трансформатора включены параллельно резистор, дополнительный конденсатор и индикатор повреждения изоляции (свидетельство на полезную модель №23202, приоритет от 24.09.2001 г, опубликован в 2002 г. бюл. №15).
Существенным недостатком известного устройства является невозможность определения с необходимой точностью место повреждения изоляции на трассе кабельной линии и электрического пробоя поврежденной изоляции кабельной линии импульсным испытательным напряжением.
Известно также устройство для испытания и определения места повреждения изоляции кабелей, взятое за прототип, включающее импульсный повышающий трансформатор, к первичной обмотке которого через переключатель подключены источник питания в виде импульсного генератора со схемой удвоения напряжения и накопительный конденсатор, а к выходам вторичной цепи трансформатора подключен ограничительный резистор, и они соединены с испытуемым кабелем, и индикатор величины импульсного выходного напряжения и электрического пробоя. Также устройство снабжено дополнительным диодом, конденсатором и резистором (патент №61435, приоритет от 11.09.2006 г., опубликовано 27.02.2007).
Недостатком известного устройства является то, что источником питания является импульсный генератор с ручным приводом, который заряжается путем вращения рукоятки вручную, применяемый бумажный конденсатор имеет большие габариты, в электрической схеме цепь индикации связана напрямую с высоковольтной линией, вследствие чего она выходила из строя при срабатывании прибора (разряде) без нагрузки и при короткозамкнутых щупах. Кроме того, генератор в сборе с ручным приводом имеет достаточно большой вес - 2,6 кг, что ухудшает техническую характеристику устройства, т.к. он является переносным.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности использования устройства. Это достигается применением новой электрической схемы, в которой цепь индикации связана с высоковольтной линией косвенно, а не напрямую, как в прототипе, тем самым обеспечивается защита устройства от подачи высокого напряжения на корпус при срабатывании без нагрузки.
Предложено устройство для поиска повреждения изоляции электрооборудования и кабелей (далее Устройство), содержащее импульсный повышающий трансформатор, накопительные конденсаторы, высоковольтный преобразователь, источник питания (аккумуляторная батарея) с зарядным устройством, устройство управления и индикации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство, на фиг. 2 - функциональная схема.
Устройство переносное, периодически применяемое (фиг. 1) выполнено в металлическом корпусе с откидной крышкой. На лицевой панели размещены: высоковольтный разъем 1, индикаторы импульсного напряжения и пробоя изоляции 2, заземляющий зажим 3, разъем для подключения зарядного кабеля 4, кнопка включения 5, кнопка разряда 6, кнопки 7 и 8 уменьшения и увеличения напряжения импульса. На панели также расположены табличка 9 с названием прибора и надписи, поясняющие назначение элементов.
Функциональная схема устройства приведена на фиг. 2. Устройство имеет автономное питание от герметичной необслуживаемой аккумуляторной батареи емкостью 4,5 Ач и напряжением 12 В. Напряжение от батареи через повышающий высоковольтный преобразователь (ВП) подается на накопительные конденсаторы С1 и С2. Конденсаторы С1 и С2 присоединены к первичной обмотке импульсного повышающего трансформатора Т через полупроводниковые ключи К1 и К2. Вторичная обмотка трансформатора Т подключается к испытываемым электрооборудованию или кабельной линии. Устройство управления и индикации УУ осуществляет контроль заряда конденсаторов С1 и С2, реализует интерфейс управления, осуществляет индикацию текущего и установленного напряжения, производит измерения для определения пробоя. Для определения электрического пробоя испытуемой изоляции во вторичную цепь трансформатора Т включен резистор R1, напряжение с которого поступает на устройство управления.
-4
-3
Принцип работы устройства заключается в следующем. При включении устройства конденсаторы С1 и С2 заряжаются до нормируемого напряжения, задаваемого кнопками 7 и 8, и, при длительном нажатии на кнопку 6 «Разряд», разряжаются через первичную обмотку импульсного трансформатора Т. Во вторичной обмотке трансформатора Т в процессе разряда конденсаторов С1 и С2 наводится ЭДС и испытуемая изоляция в течение 10 - 10 с будет находиться под нормируемым импульсным напряжением. После разряда конденсаторов С1 и С2 напряжение на испытуемой изоляции автоматически разряжается через вторичную обмотку импульсного трансформатора Т.
Заряд аккумуляторной батареи (АБ) от сети переменного тока 220 В 50 Гц осуществляется с помощью зарядного устройства ЗУ. Подключение ЗУ к сети осуществляется через разъем 4 на передней панели устройства с помощью стандартного кабеля. При кратковременном нажатии на кнопку 5 «Вкл/Бат» на индикаторе отображается текущий заряд АБ в процентах от максимального.
Индикация пробоя при испытании импульсным напряжением основана на сравнении зарядного и разрядного импульсных токов в испытуемой, например, кабельной линии. Если изоляция испытуемого кабеля не повреждена, т.е. изоляция выдерживает импульсное испытательное напряжение, то зарядные и разрядные токи в испытуемом кабеле равны и протекают в противоположных направлениях. При этом суммарный ток будет равен нулю, а индикатор «Пробой» не загорится и покажет отсутствие тока утечки через изоляцию.
При электрическом пробое или коротком замыкании протекает апериодический ток, вызванный разрядом накопительной емкости С1 и С2. При этом загорится индикатор «Пробой», показывая наличие пробоя в изоляции. Во многих случаях повреждение изоляции электроустановки можно определить по наличию искрового разряда в месте повреждения.