УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ КАБЕЛЯ
DEVICE FOR DETERMINING DAMAGED POINT OF CABLE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения мест повреждения на кабельных линиях электропередачи и связи.
Известен способ определения места повреждения кабеля (пат. РФ №2361229, авторы Кандаев В.А., Елизарова Ю.М.), включающий подачу испытательного сигнала от задающего генератора, перемещение датчика вдоль кабеля, регистрацию сигнала задающего генератора, отличающийся тем, что между оболочкой кабеля и землей подают синусоидальный сигнал частотой f от высокостабильного задающего генератора, в приемной части регистрируют испытательный сигнал частотой f и сравнивают его с сигналом такой же частоты от высокостабильного опорного генератора, предварительно синхронизированного с задающим, определяют сдвиг фаз между сигналами, по величине которого судят о месте повреждения кабеля.
Из пат. РФ №2361229 известно также устройство, реализующее этот известный способ, состоящее из генераторной и приемной частей. Генераторная часть содержит высокостабильный задающий генератор синусоидального сигнала, делитель частоты - формирователь, усилитель мощности и согласующее устройство, подключенное к оболочке кабеля. Одна клемма задающего генератора заземляется. Приемная часть содержит датчик-формирователь, избирательный усилитель, высокостабильный опорный генератор, делитель частоты - формирователь, фазовращатель, фазометр, индикатор.
Однако такой способ и реализующее его устройство имеют ряд существенных недостатков.
1. Для определения места повреждения кабеля второй оператор должен перемещать (пешком или на автомобиле) датчик вдоль всего кабеля, т.к. зона повреждения не определена. При большой протяженности (до 10 км) трассы кабельных линий процесс определения места повреждения кабеля продолжителен по времени.
2. Перемещаемый контейнер (приемная часть) для реализации способа содержит ряд сложных электронных устройств (датчик формирователь, избирательный усилитель, высокостабильный опорный генератор, делитель частоты - формирователь, фазометр, индикатор), что снижает надежность устройства, увеличивает его погрешность и увеличивает его стоимость.
3. Посредством такого способа можно определить только однофазные замыкания жилы на оболочку, а другие - двухфазные, трехфазные, обрыв 1-й, 2-х или 3-х фаз - нет, так как синусоидальный сигнал от задающего генератора подают только между оболочкой и землей.
4. В зависимости от частоты задающего генератора сигнал в земле может сильно затухать, что затрудняет определение места повреждения. Сдвиг фаз между сигналом опорного генератора и сигналом, регистрируемым над кабелем с помощью датчика, может расплываться, и оператору трудно видеть его на экране
Изложенных выше недостатков лишен способ определения места повреждения кабеля (а.с. №1624363 РФ, авторов Кириллова Г.А. и Гайдамашко А.И), заключающийся в посылке зондирующего сигнала, представляющего собой перепад напряжения или суперпозицию видеоимпульса и перепада напряжения в кабельную линию, и измерении расстояния до места повреждения по времени задержки отраженного сигнала относительно зондирующего, в соответствии с которым в зоне повреждения кабеля перемещают источник направленного радиоактивного излучения, временно создавая искусственную волновую неоднородность в изоляции кабеля, а о точном месте повреждения судят по моменту совмещения на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) импульсного искателя повреждений сигнала, отраженного от места повреждения, с сигналом, отраженным от искусственной волновой неоднородности, при этом координация перемещения оператора по трассе прокладки кабеля осуществляется по радиотелефону.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату и принятым авторами за прототип является устройство, реализующее этот способ, которое содержит локационный искатель повреждений (импульсный измеритель), источник направленного радиоактивного излучения, радиотелефон.
Однако это устройство и входящий в его состав источник радиоактивного излучения не обеспечивают безопасной работы оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, вследствие того, что источник радиоактивного излучения (ИРИ) не имеет радиационной защиты, и поток γ-излучения непрерывно рассеивается в окружающем пространстве, оказывая негативное воздействие на организм оператора и находящихся поблизости людей. При этом процесс γ-излучения не прекращается после окончания работ по обнаружению места повреждения кабеля.
Кроме того, точность определения места повреждения кабеля при использовании известного устройства с входящим в его состав источником радиоактивного излучения низка из-за того, что поток γ-излучения от ИРИ рассеивается в окружающем пространстве и не полностью концентрируется на поврежденный кабель. Вследствие этого отраженный от искусственной волновой неоднородности в месте повреждения кабеля сигнал имеет размытый характер, что не позволяет точно совместить на экране электронно-лучевой трубки сигнал, отраженный от места повреждения, с размытым сигналом, отраженным от искусственной волновой неоднородности, и, соответственно, не позволяет точно определить место повреждения кабеля.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение безопасной работы оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, и обеспечение точного определения места повреждения кабеля.
Технический результат заявленного изобретения - снижение радиационного воздействия радиоактивного излучения на организм оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, снижение рассеивания γ-излучения.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения места повреждения кабеля, содержащем импульсный измеритель, радиотелефон, источник радиоактивного излучения (ИРИ), источник радиоактивного излучения устанавливается в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале, при этом в нижней части свинцового контейнера устанавливается механическое затворное устройство, состоящее из свинцовой крышки, по центру которой выполняется вертикальный узконаправленный выходной канал, располагаемый на одной оси с вертикальным каналом свинцового контейнера, и установленного внутри свинцовой крышки свинцового затвора с вертикальным проходным каналом, смещенным относительно оси симметрии свинцового контейнера влево, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера прижимными пружинами с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения вертикального проходного канала свинцового затвора с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки по оси симметрии свинцового контейнера. Свинцовый затвор торцевыми частями упруго связывается со свинцовой крышкой распорными пружинами и своей левой стороной соединяется посредством гибкого троса, находящегося в стальной оболочке, с кнопкой дистанционного управления.
Существенное снижение радиационного воздействия радиоактивного излучения на организм оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, достигается за счет того, что ИРИ устанавливается в центре свинцового контейнера в расположенном по его оси симметрии вертикальным канале, который закрывается механическим затворным устройством, открывающим ИРИ только на время создания искусственной волновой неоднородности, когда оператор, перемещающий ИРИ вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, находится на безопасном расстоянии от ИРИ, которое определено длиной гибкого троса.
Повышение точности определения места повреждения кабеля достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве для определения места повреждения кабеля создается узконаправленное γ-излучение путем установки ИРИ в свинцовом контейнере, который выполняется с расположенным по его оси симметрии вертикальным каналом, закрываемым механическим затворным устройством, при этом механическое затворное устройство содержит свинцовую крышку, по центру которой выполняется вертикальный узконаправленный выходной канал, расположенный на одной оси с вертикальным каналом свинцового контейнера, а внутри свинцовой крышки устанавливается свинцовый затвор с вертикальным проходным каналом, смещенным влево относительно оси симметрии свинцового контейнера. Для создания узконаправленного γ-излучения вертикальный проходной канал свинцового затвора совмещают по оси симметрии свинцового контейнера с вертикальным каналом свинцового контейнера и вертикальным узконаправленным выходным каналом свинцовой крышки, предварительно установив свинцовый контейнер на землю над осью кабеля.
Снижение рассеивания γ-излучения достигается за счет того, что вертикальный выходной канал в свинцовой крышке выполняется узконаправленным, что минимизирует рассеивание γ-излучения в окружающем пространстве и концентрирует его строго над осью поврежденного кабеля, создавая сконцентрированную искусственную волновую неоднородность. При этом отраженный от сконцентрированной искусственной волновой неоднородности сигнал создает на экране ЭЛТ изображение четкой формы, позволяющее точно совместить сигнал, отраженный от места повреждения, с сигналом, отраженным от сконцентрированной искусственной волновой неоднородности, и, соответственно, точно определить место повреждения кабеля.
На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство для определения места повреждения кабеля с поврежденным кабелем в момент воздействия на него радиоактивного γ-излучения и создания в изоляции кабеля искусственной волновой неоднородности, на фиг. 2 - свинцовый контейнер с источником радиоактивного излучения и механическим затворным устройством, установленным в исходное положение.
Устройство для определения места повреждения кабеля содержит импульсный измеритель 1, радиотелефон 3, источник радиоактивного излучения 6, установленый в центре свинцового контейнера 4 в расположенном по его оси симметрии вертикальном канале 5, при этом в нижней части свинцового контейнера 4 установлено механическое затворное устройство 7, состоящее из свинцовой крышки 8, по центру которой выполнен вертикальный узконаправленный выходной канал 9, расположенный на одной оси с вертикальным каналом 5 свинцового контейнера 4, и установленного внутри свинцовой крышки 8 свинцового затвора 10 с вертикальным проходным каналом 11, смещенным относительно оси симметрии свинцового контейнера 4 влево, прижимаемого к нижней части свинцового контейнера 4 прижимными пружинами 12 с шариками и имеющего возможность плавно перемещаться вдоль нее до полного совмещения вертикального проходного канала 11 свинцового затвора 10 с вертикальным каналом 5 свинцового контейнера 4 и вертикальным узконаправленным выходным каналом 9 свинцовой крышки 8 по оси симметрии свинцового контейнера 4, при этом свинцовый затвор 10 торцевыми частями упруго связан со свинцовой крышкой 8 распорными пружинами 13 и 14 и своей левой стороной соединен посредством гибкого троса 15, находящегося в стальной оболочке 16, с кнопкой 17 дистанционного управления.
Устройство для определения места повреждения кабеля работает следующим образом: при нажатии до упора на кнопку 17 дистанционного управления гибкий трос 15 растягивает распорную пружину 13 и сжимает распорную пружину 14. В результате этого свинцовый затвор 10, прижатый прижимными пружинами 12 с шариками к нижней части свинцового контейнера 4, смещается по горизонтали вправо на расстояние, при котором совмещаются по оси симметрии свинцового контейнера 4 все три канала: вертикальный канал 5 свинцового контейнера 4, вертикальный проходной канал 11 свинцового затвора 10 и вертикальный узконаправленный выходной канал 9 свинцовой крышки 8. При этом радиоактивное γ-излучение от ИРИ свободно проходит во внешнюю среду, воздействуя через слой земли на поврежденный кабель 2 (фиг. 1), вызывая в его изоляции обратимые изменения типа сконцентрированной искусственной волновой неоднородности, от которой отражается зондирующий сигнал, фиксируемый на экране импульсного измерителя 1.
Точное определение места повреждения кабеля с помощью предлагаемого устройства для определения места повреждения кабеля осуществляется двумя операторами. Первый оператор подключает к поврежденному кабелю 2 импульсный измеритель 1 и определяет зону повреждения кабеля на трассе. Второй оператор со свинцовым контейнером 4, в котором размещен источник радиоактивного излучения 5 и к которому присоединено механическое затворное устройство 7, направляется в зону повреждения кабеля 2. По прибытии в зону повреждения кабеля 2 второй оператор определяет кабелеискателем точное расположение оси кабеля на трассе. Двигаясь вдоль оси кабеля по трассе в зоне повреждения кабеля 2, второй оператор по команде первого оператора, осуществляемой по радиотелефону 3, периодически устанавливает свинцовый контейнер 4 на землю над осью кабеля, отходит на безопасное расстояние (на длину гибкого троса 15) и нажимает до упора на кнопку 17 дистанционного управления. В результате этого в соответствии с вышеизложенным радиоактивное γ-излучение от ИРИ свободно проходит во внешнюю среду, не рассеиваясь в окружающем пространстве, и, воздействуя через слой земли на поврежденный кабель 2, вызывает в его изоляции обратимые изменения типа искусственной волновой неоднородности, от которой отражается зондирующий сигнал, фиксируемый на экране импульсного измерителя 1.
При несовпадении сигнала, отраженного от места повреждения, с сигналом, отраженным от искусственно созданной волновой неоднородности, на экране импульсного измерителя 1 первый оператор по радиотелефону 3 дает команду второму оператору на перемещение по трассе в ту или иную сторону. При совпадении сигнала, отраженного от места повреждения, с сигналом, отраженным от искусственно созданной волновой неоднородности, первый оператор по радиотелефону 3 подает второму оператору команду «Стоп». Место остановки второго оператора на трассе является точным местом повреждения кабеля 2 на местности.
Предлагаемое изобретение, выполняя функцию известного из а.с. №1624363 РФ устройства, реализующего способ определения места повреждения кабеля, в то же время в отличие от него позволяет обеспечить безопасность оператора, перемещающего источник радиоактивного излучения вдоль трассы в зоне повреждения кабеля, и обеспечить точное определение места повреждения кабеля.