УСТРОЙСТВО ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫХ ДЕФЕКТОСКОПОВ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE FOR CERTIFICATION OF JEEPERS OF INSULATION OF CABLE PRODUCTS

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно устройствам для электрических испытаний и может быть использовано при аттестации электроискровых дефектоскопов, используемых для контроля изоляции кабельных изделий.
Известно устройство для аттестации электроискровых дефектоскопов изоляции кабельных изделий [ГОСТ Р 54813-2011. Кабели, провода и шнуры электрические. Электроискровой метод контроля.], содержащее иглу с острием и металлическую пластину. Геометрические параметры острия иглы строго регламентированы. Пластина установлена на вращающемся диэлектрическом диске, который через передачу приводится во вращение от двигателя, а игла зафиксирована неподвижно. Испытательное напряжение от электрода дефектоскопа подают между иглой и заземленной металлической пластиной. При каждом полном обороте диска между острием иглы и металлической пластиной в одной точке создается искровой зазор. Размер искрового зазора составляет 0,25±0,05 мм. Размеры металлической пластины и скорость вращения должны быть такими, чтобы продолжительность разряда составляла не более 0,025 с (для переменного и высокочастотного напряжения) или 0,0005 с (для постоянного напряжения) при скорости вращения 1 об/с.
При проведении аттестации дефектоскопов с помощью известного устройства запускают серию из не менее, чем 20 разрядов, а аттестуемый дефектоскоп настраивают таким образом, чтобы при формировании одного разряда был зарегистрирован один дефект.
Перед каждой процедурой аттестации необходима настройка искрового зазора. С помощью этого устройства возможна имитация только режима пробоя изоляции кабельного изделия для аттестации традиционных электроисковых дефектоскопов.
Предложенное устройство позволяет проводить аттестацию не только традиционных электроискровых дефектоскопов, но и электроискровых дефектоскопов с функцией контроля емкости за счет имитации как пробоев изоляции кабельного изделия, так и имитации увеличения или уменьшения толщины изоляции кабельного изделия.
Устройство для аттестации электроискровых дефектоскопов изоляции кабельных изделий содержит задающий генератор, который подключен к затвору и истоку полевого транзистора, к стоку которого подключен первый вход высоковольтного реле, второй вход которого соединен с источником питания, к которому подключен катод полупроводникового диода, анод которого соединен со стоком полевого транзистора. Первый и второй конденсаторы соединены последовательно. Второй вывод первого конденсатора соединен с истоком полевого транзистора, образуя общую точку заземления. Второй вывод второго конденсатора соединен с выводом третьего конденсатора и выводом газового разрядника, место соединения которых выполнено с возможностью подключения к высоковольтному электроду дефектоскопа. Первый выход высоковольтного реле подключен к подвижному контакту трехпозиционного однополюсного переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым выводом газового разрядника. Второй неподвижный контакт однополюсного переключателя соединен с выводом третьего конденсатора. Третий неподвижный контакт однополюсного переключателя подключен к точке соединения первого и второго конденсаторов. Параллельно первому конденсатору подсоединен ключ. Второй вывод высоковольтного реле соединен с общей точкой заземления и выполнен с возможностью подключения к заземленной части дефектоскопа.
Использование газового разрядника вместо искрового зазора, реализованного с помощью иглы и пластины в прототипе, позволяет не проводить процедуру настройки размеров искрового зазора перед проведением аттестации дефектоскопа, а также дает возможность более точно устанавливать регламентированную продолжительность разряда. Изменение номиналов конденсаторов позволяет варьировать размеры имитируемых дефектов.
На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства.
Устройство для аттестации электроискровых дефектоскопов содержит задающий генератор 1 (ЗГ), выходы которого подключены к затвору и истоку полевого транзистора 2. К стоку полевого транзистора 2 подключен первый вход высоковольтного реле 3 (BP). Второй вход высоковольтного реле 3 (BP) подключен к источнику питания (на фиг. 1 не показан). К источнику питания подключен катод полупроводникового диода 4, анод которого соединен со стоком полевого транзистора 2. Первый 5, второй 6 и третий 7 конденсаторы с помощью контактных зажимов установлены на диэлектрической пластине (на фиг. 1 не показана). Первый 5 и второй 6 конденсаторы соединены последовательно. Второй вывод первого конденсатора 5 соединен с истоком полевого транзистора 2, образуя общую точку заземления. Второй вывод второго конденсатора 6 соединен с выводом третьего конденсатора 7 и выводом разрядника 8 с образованием общей точки, оснащенной первым металлическим зажимом «крокодил» 9. Первый выход высоковольтного реле 3 (BP) подключен к подвижному контакту трехпозиционного однополюсного переключателя 10, первый неподвижный контакт которого соединен со вторым выводом газового разрядника 8 (ГР). Второй неподвижный контакт однополюсного переключателя 10 соединен с выводом третьего конденсатора 7. Третий неподвижный контакт однополюсного переключателя 10 подключен к точке соединения первого 5 и второго 6 конденсаторов. Ключ 11 подключен параллельно первому конденсатору 5. Второй вывод высоковольтного реле 3 (BP) соединен с общей точкой заземления и оснащен вторым металлическим зажимом «крокодил» 12.
В качестве задающего генератора 1 (ЗГ) может быть использован микроконтроллер STM32F103. В качестве высоковольтного реле 3 (BP) может быть использовано реле типа G41A или высоковольтное реле с рабочим напряжением более 5 кВ. В качестве газового разрядника 10 (ГР) может быть использован разрядник типа B88069-X3820-S102.
Для проведения аттестации электроискрового дефектоскопа, например, ЗАСИ-15 ООО «НПО Редвилл» [RU 2491562], в режиме имитации пробоев изоляции кабельного изделия первый зажим «крокодил» 9 подключают к проводящей части высоковольтного электрода дефектоскопа. Соединяя подвижный контакт однополюсного переключателя 10 с его первым неподвижным контактом, выход высоковольтного реле 3 (BP) через переключатель 10 подключается ко второму выводу газового разрядника 8 (ГР). Ключ 11 остается разомкнутым. Второй зажим «крокодил» 12 подключают к заземленной проводящей части, например, к электроду или корпусу дефектоскопа.
Далее задающий генератор 1 (ЗГ) устанавливают в режим подачи прямоугольных импульсов с длительностью, зависящей от типа испытательного напряжения аттестуемого электроискрового дефектоскопа. Длительность импульса задается более 0,025 с для переменного и высокочастотного напряжения или более 0,0005 с для постоянного напряжения. Частота импульсов не менее 1 Гц. После этого включают аттестуемый электроискровой дефектоскоп и прикладывают напряжение 3 кВ для электроискровых дефектоскопов переменного и высокочастотного напряжения или 5 кВ для электроискровых дефектоскопов постоянного напряжения, или минимальное испытательное напряжение, если оно больше указанных значений [ГОСТ Р 54813-2011. Кабели, провода и шнуры электрические. Электроискровой метод контроля.].
В режиме имитации пробоев изоляции кабельного изделия активным является уровень логической единицы. Этот сигнал от задающего генератора 1 (ЗГ) подают на входы транзистора 2, где он усиливается по току, а затем поступает на управляющие входы высоковольтного реле 3 (BP). При появлении логической единицы на входах высоковольтного реле 3 (BP) выходы устройства замыкаются, вследствие чего высокое испытательное напряжение прикладывается к выходам газового разрядника 8 (ГР). В газовом разряднике 8 (ГР) происходит серия дуговых пробоев, которые регистрируются автоматикой аттестуемого электроискрового дефектоскопа.
При подаче логического нуля с выходов задающего генератора 1 (ЗГ) на транзистор 2 на управляющих входах высоковольтного реле 3 (BP) также устанавливается уровень логического нуля и выходы высоковольтного реле 3 (BP) размыкаются. Пробои в газовом разряднике 8 (ГР) прекращаются.
При подаче логического нуля на транзистор 2 ток в цепи стока не уменьшается мгновенно и, протекая через переход сток-исток, обладающим в данный момент высоким сопротивлением, может вывести из строя транзистор 2. Для предотвращения данной ситуации в цепи стока предусмотрен диод 4, через который протекает ток стока при закрытии перехода сток-исток.
Для аттестации электроискрового дефектоскопа необходимо подать 20 или более прямоугольных импульсов на входы высоковольтного реле 3 (BP) и, соответственно, дефектоскоп должен зарегистрировать 20 или более пробоев, что свидетельствует о его пригодности к эксплуатации и, соответственно, положительных результатах аттестации.
При проведении аттестации электроискрового дефектоскопа в режиме имитации уменьшения толщины изоляции кабельного изделия первый 9 и второй 12 зажимы «крокодил» подключают к высоковольтному электроду и к заземленной проводящей части дефектоскопа. Соединяя подвижный контакт однополюсного переключателя 10 с его вторым неподвижным контактом, первый выход высоковольтного реле 3 (BP) через переключатель 10 подключается ко второму выводу третьего конденсатора 7. Ключ 11 замкнут.
Емкость второго конденсатора 6 выбирают по формуле:
6
где С - емкость второго конденсатора 6, Ф;
n
С - погонная емкость провода, контролируемого аттестуемым электроискровым дефектоскопом, Ф/м;
- длина высоковольтного электрода аттестуемого электроискрового дефектоскопа, м.
Емкость третьего конденсатора 7 выбирают согласно формуле:
7
С=Δ
7
где С - емкость третьего конденсатора 7, Ф;
Δ - минимальное изменение емкости, при котором контролируемый провод считается дефектным, Ф.
После того, как схема собрана, включают аттестуемый электроискровой дефектоскоп с уровнем испытательного напряжения, равным уровню испытательного напряжения в режиме имитации пробоев.
В этом режиме активным считается уровень логической единицы. При логической единице на выходах задающего генератора 1 (ЗГ) через входы высоковольтного реле 3 (BP) протекает ток и выходы высоковольтного реле 3 (BP) замыкаются. После замыкания выходов высоковольтного реле 3 (BP) второй конденсатор 6 и третий конденсатор 7 соединяются параллельно и суммарная емкость конденсаторов в цепи составляет:
Σ
6
7
C=С+С,
Σ
где C - суммарная емкость конденсаторов в цепи, Ф.
При логическом нуле на выходах задающего генератора 1 (ЗГ) через входы высоковольтного реле 3 (BP) не протекает ток и выходы высоковольтного реле 3 (BP) остаются не замкнутыми. В данном случае суммарная емкость конденсаторов в цепи становится равной емкости второго конденсатора 6.
В режиме имитации уменьшения толщины изоляции кабельного изделия суммарная емкость конденсаторов в цепи равна емкости бездефектного провода при появлении на выходах задающего генератора 1 (ЗГ) уровня логической единицы, при появлении уровня логического нуля - емкости провода с дефектом. Для аттестации электроискрового дефектоскопа задающий генератор 1 (ЗГ) должен сгенерировать определенное число импульсов, но не меньше 20. Аттестуемый электроискровой дефектоскоп должен зарегистрировать отклонения суммарной емкости. Если количество зарегистрированных отклонений равно числу импульсов, сгенерированных задающим генератором 1 (ЗГ), то электроискровой дефектоскоп является пригодным к эксплуатации и, соответственно, результаты аттестации являются положительными.
Для проведения аттестации электроискрового дефектоскопа в режиме имитации увеличения толщины изоляции кабельного изделия первый зажим «крокодил» 9 подключают к высоковольтному электроду, а второй зажим «крокодил» 12 - к заземленной проводящей части аттестуемого электроискрового дефектоскопа. Соединяя подвижный контакт однополюсного переключателя 10 с его третьим неподвижным контактом, первый выход высоковольтного реле 3 (BP) через переключатель 10 подключается к точке соединения первого 5 и второго 6 конденсаторов. Ключ 11 разомкнут.
Емкость первого конденсатора 5 определяют с учетом выбранного пользователем параметра Δ по формуле:
,
5
где С - емкость первого конденсатора 5, Ф.
После того, как схема собрана, включают аттестуемый электроискровой дефектоскоп с уровнем испытательного напряжения, равным уровню испытательного напряжения в режиме имитации пробоев.
В режиме имитации увеличения толщины изоляции кабельного изделия активным считается уровень логического нуля. При логическом нуле на выходах задающего генератора 1 (ЗГ) через входы высоковольтного реле 3 (BP) не протекает ток и выходы высоковольтного реле 3 (BP) остаются не замкнутыми. В данном случае первый 5 и второй 6 конденсаторы соединены последовательно и суммарная емкость конденсаторов в цепи составляет:
.
Σ
При логической единице на выходах задающего генератора 1 (ЗГ) через входы высоковольтного реле 3 (BP) протекает ток и выходы высоковольтного реле 3 (BP) замыкаются. После замыкания выходов высоковольтного реле 3 (BP) первый конденсатор 5 шунтируется, и суммарная емкость конденсаторов С, в цепи становится равной емкости второго конденсатора 6.
В данном режиме суммарная емкость конденсаторов в цепи равна емкости бездефектного провода при появлении на выходах задающего генератора 1 (ЗГ) уровня логического нуля, при появлении уровня логической единицы - емкости провода с дефектом. Для аттестации электроискрового дефектоскопа задающий генератор 1 (ЗГ) генерирует не менее 20 импульсов. Аттестуемый электроискровой дефектоскоп должен зарегистрировать отклонения суммарной емкости. Количество зарегистрированных отклонений должно быть равно числу импульсов, сгенерированных задающим генератором 1 (ЗГ). Если данное условие выполняется, то электроискровой дефектоскоп является пригодным к эксплуатации и, соответственно, результаты аттестации являются положительными.
Длительность импульсов активного уровня напряжения задающего генератора 1 (ЗГ) для режимов имитации увеличения толщины изоляции и имитации уменьшения толщины изоляции выбирается исходя из формулы:
где V - максимальная скорость работы технологической линии для производства кабельных изделий, на которой будет установлен аттестуемый электроискровой дефектоскоп, м/с.
Период повторения импульсов активного уровня напряжения выбирается произвольным.
Аттестацию электроискровых дефектоскопов с использованием предложенного устройства необходимо проводить не реже, чем раз в год и после устранения любых неполадок оборудования или после проведения основных регулировок оборудования.