Патент на изобретение №2392630

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА СВЕРХНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ КАБЕЛЯ ИЗ ШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к устройствам, позволяющим проводить диагностику и испытания кабелей с синтетической изоляцией повышенным напряжением без ее разрушения. Технический результат: повышение эффективности испытаний изоляции, расширение функциональных возможностей и повышение надежности испытательной установки и безопасности персонала. Сущность: установка содержит генератор-источник напряжения сверхнизкой частоты. Генератор-источник выполнен в виде двух соединенных с выходами блока управления параллельных ветвей. Каждая из ветвей содержит широтно-импульсный модулятор, буферный усилитель, высокочастотный трансформатор, умножитель напряжения и суммирующий резистор. Причем одна ветвь содержит умножитель напряжения положительной полярности, а вторая – умножитель напряжения отрицательной полярности. Точка соединения двух суммирующих резисторов является выходом установки. 1 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к устройствам, позволяющим проводить диагностику и испытания кабелей повышенным напряжением с любым типом изоляции, в том числе и с синтетической изоляцией, без ее разрушения.

Наиболее распространенным является метод искусственного стимулирования пробоя при профилактических испытаниях оборудования постоянным, переменным напряжением частотой 50 Гц или импульсным напряжением.

В качестве ближайшего аналога, принятого в качестве прототипа, принято устройство контроля электрической прочности изоляции, включающее генератор-источник напряжения (см. описание к патенту Российской Федерации 2145421 МПК G01R 31/08 от 1997.07.16).

Основным элементом устройства является генератор-источник напряжения, выполненный в виде электростатической машины (ЭСМ), которая может быть непосредственно подключена к испытуемой жиле кабеля при необходимости испытаний постоянным током традиционным методом.

Для генерации “косинусно-прямоугольного” напряжения с требуемой продолжительностью периода, например 10 с, используют коммутатор, представляющий собой кольцо из электропроводящего материала, закрепленное на изолирующем планшете и разделенное на две части, отстоящие друг от друга на расстоянии, рассчитанном на максимальное испытательное напряжение.

Испытываемый кабель обладает довольно большой электрической емкостью, именно поэтому кабели испытывают повышенным постоянным напряжением, а не напряжением частотой 50 Гц, так как в этом случае от испытательной установки потребуется очень большая мощность.

Так как ЭСМ обладает очень высоким внутренним сопротивлением и поэтому очень малой выходной мощностью, то невозможно зарядить емкость кабеля от ЭСМ до испытательного напряжения за удовлетворительное время.

Кроме того, между двумя частями разделенного кольца коммутатора будет присутствовать высокое испытательное напряжение. Поэтому, если коммутатор сделать воздушным, то расстояние между частями кольца должно быть очень большим, а если коммутатор сделать в трансформаторном масле, то механизм привода коммутатора будет вносить примеси, которые будут сильно снижать пробивное напряжение масла. Таким образом, и в этом случае конструкция коммутатора будет громоздкой, ненадежной и дорогой.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности испытаний (контроля) изоляции, расширение функциональных возможностей и повышение надежности испытательной установки, а также повышение безопасности персонала.

Техническая задача решается тем, что в высоковольтной испытательной установке сверхнизкой частоты для диагностики кабеля из шитого полиэтилена, включающей генератор-источник напряжения сверхнизкой частоты, генератор-источник выполнен в виде двух соединенных с выходами блока управления параллельных ветвей, каждая из которых содержит широтно-импульсный модулятор, буферный усилитель, высокочастотный трансформатор, умножитель напряжения и суммирующий резистор, причем одна ветвь содержит умножитель напряжения положительной полярности, а вторая – умножитель напряжения отрицательной полярности, а точка соединения двух суммирующих резисторов является выходом установки.

Конструктивное исполнение предлагаемого устройства обеспечивает подачу на испытуемый кабель с любой изоляцией напряжения сверхнизкой частоты любой формы, включая синусоидальное, а также постоянное напряжение любой полярности, что повышает эффективность испытаний и расширяет функциональные возможности устройства.

Отсутствие в предлагаемом устройстве механических узлов повышает надежность устройства и безопасность персонала при проведении испытаний.

На чертеже изображена блок-схема устройства для испытания электрической прочности изоляции кабеля.

Устройство генератор-источник выполнен в виде двух соединенных с выходами блока управления параллельных ветвей, каждая из которых содержит широтно-импульсный модулятор 2 и 3, буферный усилитель 4 и 5, высокочастотный трансформатор 6 и 7, умножитель 9 и 10 напряжения и суммирующий резистор 11 и 12, соответственно, причем умножитель 9 напряжения первой ветви имеет положительную полярность 8, а умножитель 10 напряжения второй ветви – отрицательную полярность.

При этом первый выход блока 1 управления подключен к входу широтно-импульсного модулятора 2, выход широтно-импульсного модулятора 2 – к входу буферного усилителя 2, выход буферного усилителя 2 – к входу высокочастотного трансформатора 6, выход высокочастотного трансформатора 6 – к входу умножителя напряжения положительной полярности 8, выход умножителя напряжения положительной полярности 8 – к входу суммирующего резистора 10.

Второй выход блока 1 управления подключен к входу широтно-импульсного модулятора 3, выход широтно-импульсного модулятора 3 – к входу буферного усилителя 5, выход буферного усилителя 5 – к входу высокочастотного трансформатора 7, выход высокочастотного трансформатора 7 – к входу умножителя напряжения положительной полярности 9, выход умножителя напряжения положительной полярности 8 – к входу суммирующего резистора 11.

Высоковольтную испытательную установку сверхнизкой частоты для диагностики кабеля используют следующим образом.

Выход установки подключают непосредственно к токоведущей жиле испытуемого кабеля любым проводником или, например, высоковольтным соединительным кабелем, при этом испытуемый кабель заряжается, перезаряжается на другую полярность, дозаряжается для компенсации потерь напряжения генерацией синусоидального напряжения с требуемой продолжительностью периода от 1 с до 100 с.

Управляющий сигнал с блока управления 1 поступает на вход первого широтно-импульсного модулятора 2. Далее импульсы, промодулированные по ширине в соответствии с этим управляющим сигналом, через буферный усилитель 4 поступают на высокочастотный трансформатор 6, а далее – на умножитель напряжения положительной полярности 8.

Таким образом, на выходе умножителя напряжения 8 получается высокое напряжение, пропорциональное управляющему напряжению, поступающему с блока управления 1 на вход широтно-импульсного модулятора 2.

Второй канал, состоящий из широтно-импульсного модулятора 3, буферного усилителя 5, высокочастотного трансформатора 7 и умножителя напряжения 9, построен аналогично, с той лишь разницей, что на выходе умножителя напряжения 9 получается высокое напряжение отрицательной полярности.

На резисторах 11 и 12 напряжения положительной и отрицательной полярности суммируются с учетом знака.

Таким образом, задавая различные комбинации управляющих напряжений, подаваемых с блока 1 управления на широтно-импульсные модуляторы 2 и 3, на выходе устройства можно получать высокое напряжение сверхнизкой частоты любой формы, включая синусоидальное, а также постоянное напряжение любой полярности.

Ввиду отсутствия в устройстве механических узлов повышается надежность устройства.

Кроме того, с выхода устройства легко снимать высокое напряжение без применения разрядной штанги. Таким образом, повышается безопасность работы с установкой, нагруженной на емкостную нагрузку, какой является испытываемый кабель.

Формула изобретения

Высоковольтная испытательная установка сверхнизкой частоты для диагностики кабеля из шитого полиэтилена, включающая генератор-источник напряжения сверхнизкой частоты, отличающаяся тем, что генератор-источник выполнен в виде двух соединенных с выходами блока управления параллельных ветвей, каждая из которых содержит соответственно широтно-импульсный модулятор, буферный усилитель, высокочастотный трансформатор, умножитель напряжения и суммирующий резистор, причем одна ветвь содержит умножитель напряжения положительной полярности, а вторая – умножитель напряжения отрицательной полярности, а точка соединения двух суммирующих резисторов является выходом установки.

РИСУНКИ