專利名稱：多功能電纜故障檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要用于電纜故障檢測(cè)和電纜預(yù)防性實(shí)驗(yàn)，尤其適合礦山修復(fù)電纜使用。
電纜故障主要分為相間短路、相線斷路、單相、多相絕緣、接地等故障，接地又分為高阻(5KΩ以上)及低阻接地，且高阻接地故障更多見(jiàn)。
目前已有的電纜故障檢測(cè)儀主要有1、聲測(cè)儀就是利用電纜試驗(yàn)直流耐壓設(shè)備將故障線接入線路，用電容放電產(chǎn)生的音頻及電磁波輻射，通過(guò)壓電式或磁棒式探頭檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大來(lái)判斷故障點(diǎn)的位置，故障點(diǎn)處聲音大，但該方法在產(chǎn)生放電時(shí)，其聲音及電磁波傳播很遠(yuǎn)，聲音大小難以判斷，故障點(diǎn)的位置也就難以查找。
2、音頻感應(yīng)儀該儀是向電纜故障線芯回路中輸入音頻電磁波，當(dāng)電磁波沿著線芯傳播到故障點(diǎn)時(shí)就改變方向，借此來(lái)判斷故障點(diǎn)的位置，但由于電磁波具有很強(qiáng)的輻射性，頻率越高輻射越遠(yuǎn)，尤其對(duì)帶有屏蔽屏(金屬屏蔽或半導(dǎo)體屏蔽)或金屬統(tǒng)包型的電纜，其電波會(huì)沿屏蔽層傳播，以致整根電纜都能檢測(cè)到聲音信號(hào)，很難找到故障點(diǎn)的位置。對(duì)非屏蔽的故障點(diǎn)判斷，盡管在故障點(diǎn)處電波會(huì)發(fā)生變化，但只適用于低阻(通常小于1.5KΩ)情況，且因受電波的幅射影響，其判斷故障點(diǎn)的精度一般大于200mm，對(duì)高阻接地故障則無(wú)法檢測(cè)。
3、KDLZ-1型電纜故障測(cè)試儀該儀器就是利用了音頻感應(yīng)法而設(shè)計(jì)的，其原理如

圖1、圖2所示。
該儀器由發(fā)射機(jī)及接收機(jī)組成，具體電路見(jiàn)圖3、圖4。
音頻發(fā)射機(jī)采用12.5V電池供電，最大工作電流275MA，最大輸出電壓55V(四檔)，最大輸出短路電流750MA，信號(hào)頻率850HZ。
由于該儀器依靠與電纜的阻抗匹配，將信號(hào)輸入電纜，且輸出串有電阻，輸出功率、輸出電壓都很小，難以在故障處形成回路電流，因此，注入到電纜中的基本上是一種電磁波，因此，也就難以擺脫前述缺點(diǎn)，當(dāng)遇有很低阻故障時(shí)，電磁波會(huì)從故障點(diǎn)發(fā)生泄漏，改變方向，此時(shí)能夠找到故障點(diǎn)位置，但因825HZ信號(hào)輻射仍稍強(qiáng)，其判斷故障點(diǎn)的精度通常大于200mm，而且僅能探測(cè)一般橡套電纜的的相間直接短路、單相直接接地(電阻小于1KΩ)故障，對(duì)上述稍高接地電阻(大于1.5KΩ)接地故障，因電磁波到達(dá)該點(diǎn)時(shí)，很小改變或不改變，因而也就難以判斷故障點(diǎn)的位置，同時(shí)對(duì)礦用半導(dǎo)體屏蔽，帶金屬統(tǒng)包層及監(jiān)視層電纜、鎧裝電纜等的故障點(diǎn)，因電磁波會(huì)沿其屏蔽層傳播，則很難探測(cè)到，而且目前礦山井上下所用電纜幾全部都是帶屏蔽層或絕緣監(jiān)視層或鎧裝等統(tǒng)包型電纜，因此也就極大地限制了該儀器的使用范圍，且該儀器最大檢測(cè)長(zhǎng)度只有300米。
同類型的其它品種的儀器，其性能精度及適用性，與該儀器大同小異，不盡人意。
在常見(jiàn)的幾種電纜故障中，大部分為接地絕緣故障和短路故障，其他故障則較少，而在該兩種故障中高阻故障最多，占95％以上。但目前的電纜故障探傷儀，對(duì)高阻故障的判斷基本無(wú)能為力，對(duì)低阻故障的判斷其準(zhǔn)確性、精度也無(wú)法達(dá)到進(jìn)行直接對(duì)癥維修的要求，尤其是屏蔽電纜及帶金屬統(tǒng)包的電纜，其判斷誤差很大，甚至無(wú)法檢測(cè)，以至于延誤生產(chǎn)，造成浪費(fèi)。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種適用于屏蔽電纜及帶金屬統(tǒng)包的電纜，并能準(zhǔn)確、快速、高精度地找到故障點(diǎn)的位置，對(duì)其進(jìn)行及時(shí)對(duì)癥維修的電纜故障檢測(cè)儀。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的工作原理是將連續(xù)可調(diào)高壓音頻電壓直接輸入電纜中，從而將電纜隱患點(diǎn)擊穿，回路產(chǎn)生音頻電流，由電流產(chǎn)生磁場(chǎng)輻射，通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，并將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電一聲信號(hào)來(lái)判斷故障點(diǎn)的位置所在，因磁場(chǎng)(微弱磁場(chǎng))的輻射較小，衰減很大，且方向性很強(qiáng)，因此，判斷故障點(diǎn)的位置也就很準(zhǔn)確，精度很高。由于采用了高壓(視電纜工作電壓調(diào)定)音頻，只要電纜存在隱患點(diǎn)，在施加電壓不超過(guò)電纜耐壓試驗(yàn)值的情況下，定能擊穿，從而在大功率信號(hào)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下，形成電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)，進(jìn)行檢測(cè)，其成功率幾乎達(dá)到100％，本方法只適用于接地絕緣故障和短路故障的檢測(cè)，但已可以滿足大部分故障的查找，同時(shí)，本儀器還可以兼作高壓直流耐壓試驗(yàn)儀器使用，尤其適合礦山作電纜修復(fù)使用，其探測(cè)電纜長(zhǎng)度可以達(dá)到十幾千米。
對(duì)于其它故障的檢測(cè)精度和成功率與音頻儀相同。
本實(shí)用新型多功能電纜故障檢測(cè)儀，包括主機(jī)、探頭和接收機(jī)，其特征在于主機(jī)部分包括電源電路，它為主機(jī)提供工作電壓；大功率音頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生300HZ左右的音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)輸入自耦調(diào)壓器原邊，付邊接至交直流兩用高壓升壓變壓器，輸出0～50KV高壓。檢測(cè)電纜絕緣、接地或短路故障時(shí)，交直流兩用高壓升壓變壓器輸出端接至電纜故障相，交直流兩用高壓升壓變壓器地接電纜地線，其余懸空；檢測(cè)電纜斷路故障時(shí)，交直流兩用高壓升壓變壓器輸出端接至電纜故障相，其余相及地線接變壓器地，電纜另一端全部接地；探頭與接收機(jī)連接，探頭沿電纜移動(dòng)檢測(cè)，探頭檢測(cè)出的信號(hào)輸入到接收機(jī)的輸入端，經(jīng)帶通濾波器濾波后送給集成運(yùn)放IC11/2進(jìn)行電壓放大，再經(jīng)二階帶通濾波器進(jìn)行濾波后送給集成運(yùn)放IC11/2進(jìn)行電壓放大，再送給集成運(yùn)放IC2進(jìn)行功率放大，推動(dòng)耳機(jī)或揚(yáng)聲器發(fā)聲。
本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確地檢測(cè)10KV以下各種橡套電力電纜，帶屏蔽層的電纜，金屬統(tǒng)包型電纜相間、對(duì)地、高阻、低阻絕緣故障。對(duì)非鐵材料外包型電纜，各種橡套電纜、聚乙烯電纜等檢測(cè)誤差不大于±2cm，對(duì)鐵皮或鋼絲外包型電纜，其精度不大于±5cm。對(duì)斷線故障的檢測(cè)僅適應(yīng)于非屏蔽型電纜。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容圖1為已有的KILZ-1型電纜故障測(cè)試儀的發(fā)射機(jī)方框圖。
圖2為已有的KDLZ-1型電纜故障測(cè)試儀的接收機(jī)方框圖。
圖3為已有的IDLZ-1型電纜故障測(cè)試儀的發(fā)射機(jī)電原理圖。
圖4為已有的KDLZ-1型電纜故障測(cè)試儀的接收機(jī)電原理圖。
圖5為本實(shí)用新型方框圖。
圖6為本實(shí)用新型的主機(jī)電原理圖。
圖7為本實(shí)用新型的接收機(jī)電原理圖。
圖8為本實(shí)用新型的主機(jī)的另一種實(shí)施例電原理圖。
圖9為本實(shí)用新型的使用接線圖。
圖10為本實(shí)用新型一體化的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如圖5、圖6、圖7、圖9所示。包括主機(jī)1、探頭12和接收機(jī)13。主機(jī)部分包括電源電路，它為主機(jī)提供工作電壓。大功率音頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生約300HZ左右的音頻信號(hào)(波形不限，功率不小于300W)，將該信號(hào)輸入到自耦調(diào)壓器原邊(調(diào)壓器輸出電流不小于6A，容量不小于1.5KVA)，付邊接至交直流兩用高壓升壓變壓器19(升壓變壓器功率不小于0.5KVA，輸入電壓0～220V，輸出高壓0～50KV(根據(jù)需要，輸出電壓可稍低些)。當(dāng)用作電纜絕緣、接地或短路故障檢測(cè)時(shí)，將升壓器的高壓輸出端(直流狀態(tài))接至電纜故障相8、升壓器地接電纜地線9，其余懸空，然后調(diào)節(jié)輸出電壓，觀察毫安表7，待毫安表輸出電流達(dá)到20mA～40mA時(shí)停止，用探頭12及接收機(jī)13沿電纜檢測(cè)，會(huì)聽(tīng)到300HZ的音頻聲，聲音突然消失或明顯減弱的位置即為故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。作電纜絕緣、接地或短路故障檢測(cè)時(shí)，探頭用電感式探頭。
當(dāng)用作斷路故障檢測(cè)時(shí)，將高壓輸出端(直流態(tài))接至故障相，其余相及地線接變壓器地，電纜另一端全部接地，調(diào)整輸出電壓不超過(guò)200V，然后用探頭沿電纜檢測(cè)，聲音發(fā)生明顯變化的地方即為故障點(diǎn)。用作斷路故障檢測(cè)時(shí)，探頭用電容式探頭。
當(dāng)用作電纜耐壓試驗(yàn)時(shí)，接入電容器16進(jìn)行試驗(yàn)。
本實(shí)用新型主機(jī)電原理圖如圖6所示。
①BG1、BG2、VT1、J1等構(gòu)成220V、127V電壓自動(dòng)摶換電路，以適應(yīng)不同的電源電壓。
②由BG3、BG4、R1、R2、R3、R4、C7、C8、C9、C10、B5～BG25、C9、C10、B5等組成大功率方波信號(hào)發(fā)生器，頻率300HZ。
③B3為自耦調(diào)壓器。
④B4為交直流兩用高壓升壓變壓器。在交直流兩用高壓升壓變壓器上設(shè)計(jì)有輸出電壓表。
⑤LH為電流互感器，用于為保護(hù)回路及電流表提供信號(hào)。
⑥VT5為高壓硅堆；mA為毫安表，串接在交直流兩用高壓升壓變壓器輸出端，經(jīng)毫安表輸出。
⑦K1、K2、K3、K4為功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用以切換電纜探傷及耐壓試驗(yàn)。當(dāng)K3、K4切換到A端時(shí)為耐壓試驗(yàn)；切換到B端時(shí)為電纜探傷。
⑧BG26、BG27、VT4、VR1、C13、VT3、T2、C、TA、QA、KW構(gòu)成保護(hù)和啟動(dòng)停止電路，當(dāng)輸出電流(調(diào)壓器付邊)超過(guò)8A時(shí)自動(dòng)斷電，KW為調(diào)壓器回零復(fù)位開(kāi)關(guān)，V1、V2、V3分別構(gòu)成停止、啟動(dòng)、電纜探傷指示燈電路。
接收機(jī)電原理如圖7所示。探頭檢測(cè)的信號(hào)接至輸入端，由R1、C1、C2、R2組成的帶通濾波器濾波后送給IC11/2放大，之后再由R5、C3、C4、R6、C5、R7組成的二階帶通濾波器進(jìn)行濾波后送給IC11/2放大，再送給IC2功率放大，推動(dòng)耳機(jī)(或揚(yáng)聲器)發(fā)聲。
本實(shí)用新型的主機(jī)的另一種實(shí)施例電原理如圖8所示。與圖6所示的主機(jī)實(shí)施例不同之處在于音頻信號(hào)發(fā)生器的發(fā)生方式及所用元件不同，圖6所示的主機(jī)是運(yùn)用多諧振蕩器推動(dòng)三極管，圖8所示實(shí)施例則是運(yùn)用單結(jié)晶管觸發(fā)可控硅。
另外，主機(jī)中保護(hù)電路、電壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路也可以使用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)該功能。
接收機(jī)的集成電路也可以使用三極管或其它運(yùn)放制作，但必須設(shè)置帶通濾波器以濾除雜散干擾。
本實(shí)用新型的使用接線圖如圖9所示，圖9中附圖標(biāo)記分別為1、主機(jī)；2、電流表；3、電壓表；4、輸出；5、儀表輸入；6、短路桿；7、毫安(微安)表；8、故障相；9、地線；10、支架；11、電纜；12、探頭；13、接收機(jī)；14、耳機(jī)；15、音量鈕；16、放電棒；17、電容器；18、地；19、交直流兩用高壓升壓變壓器；20、高壓尾；21、電壓調(diào)節(jié)；22信號(hào)指示燈；23、功能選擇；24、停止；25啟動(dòng)。
電容17在做電纜耐壓試驗(yàn)時(shí)才用。本實(shí)用新型也可做成一本化結(jié)構(gòu)形式，如圖10所示。圖10中的附圖標(biāo)記為1、主機(jī)；2、電流表；3、電壓表；7、毫安表；8、故障相；10支架；11、電纜；12、探頭；13、接收機(jī)；14、耳機(jī)；16、放電棒；19、交直流兩用高壓升壓變壓器；22、信號(hào)指示燈；23功能選擇；26、電容器連線(耐壓試驗(yàn)用)；27、電容器接線柱；28、插頭；29、控制盒；30、啟動(dòng)、停止、升降鈕；31、電源線。
權(quán)利要求1.一種多功能電纜故障檢測(cè)儀，包括主機(jī)(1)、探頭(12)和接收機(jī)(13)，其特征在于主機(jī)(1)部分包括電源電路，它為主機(jī)提供工作電壓；大功率音頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生300HZ的音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)輸入到自耦調(diào)壓器原邊，付邊接至交直流兩用高壓升壓變壓器(19)，輸出0～50KV高壓；檢測(cè)電纜絕緣、接地或短路故障時(shí)，交直流兩用高壓升壓變壓器(19)輸出端接至電纜(11)故障相(8)，交直流兩用高壓升壓變壓器地(18)接電纜地線(9)，其余懸空；檢測(cè)電纜斷路故障時(shí)，交直流兩用高壓升壓變壓器輸出端接至電纜故障相，其余相及地線接變壓器地，電纜另一端全部接地；探頭(12)與接收機(jī)(13)連接，探頭(12)沿電纜(11)移動(dòng)檢測(cè)，探頭檢測(cè)出的信號(hào)輸入到接收機(jī)(13)的輸入端，經(jīng)帶通濾波器濾波后送給集成運(yùn)放IC11/2進(jìn)行電壓放大，再經(jīng)二階帶通濾波器進(jìn)行濾波后送給集成運(yùn)放1C11/2進(jìn)行電壓放大，再送給集成運(yùn)放IC2進(jìn)行功率放大，推動(dòng)耳機(jī)(14)或揚(yáng)聲器發(fā)聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜故障檢測(cè)儀，其特征在于所述大功率音頻信號(hào)發(fā)生器采用多諧振蕩器推動(dòng)三極管或單結(jié)晶管觸發(fā)可控硅式音頻信號(hào)發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜故障檢測(cè)儀，其特征在于在電源部分設(shè)計(jì)有220V、127V電壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜故障檢測(cè)儀，其特征在于在電源部分設(shè)計(jì)有保護(hù)和啟動(dòng)停止電路，當(dāng)自耦調(diào)壓器付邊輸出電流超過(guò)8A時(shí)自動(dòng)斷電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜檢測(cè)儀，其特征在于在主機(jī)上設(shè)計(jì)有功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4，用以切換電纜探傷和耐壓試驗(yàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜檢測(cè)儀，其特征在于在交直流兩用高壓升壓變壓器上設(shè)計(jì)有輸出電壓表。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜檢測(cè)儀，其特征在于在交直流兩用高壓升壓變壓器輸出端串接有毫安表(7)，經(jīng)毫安表(7)輸出。
專利摘要本檢測(cè)儀用作電纜探傷和耐壓試驗(yàn)。包括主機(jī)、探頭和接收機(jī),大功率音頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生300Hz音頻信號(hào)輸入到自耦調(diào)壓器原邊,付邊接至交直流兩用高壓升壓變壓器,輸出高壓,接至電纜故障相。用探頭及接收機(jī)沿電纜檢測(cè)。該儀器可以判斷6KV以下橡套電纜、帶屏蔽層的電纜、鎧裝電纜、帶金屬統(tǒng)包層的電纜等絕緣故障、高阻(<10MΩ)、低阻接地故障的檢測(cè),其精度可以達(dá)到2cm。尤其適合礦山修復(fù)電纜使用,亦可檢測(cè)普通橡套電纜的斷線故障。
文檔編號(hào)G01R31/02GK2466669SQ01216430
公開(kāi)日2001年12月19日 申請(qǐng)日期2001年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者劉世春, 劉芒果 申請(qǐng)人:劉世春