專利名稱：多功能電纜故障檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要用于電纜故障檢測和電纜預(yù)防性實驗，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。
目前已有的電纜故障檢測儀主要有1、聲測儀就是利用電纜試驗直流耐壓設(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，通過壓電式或磁棒式探頭檢測信號進行放大來判斷故障點的位置，故障點處聲音大，但該方法在產(chǎn)生放電時，其聲音及電磁波傳播很遠(yuǎn)，聲音大小難以判斷，故障點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時就改變方向，借此來判斷故障點的位置，但由于電磁波具有很強的輻射性，頻率越高輻射越遠(yuǎn)，尤其對帶有屏蔽屏(金屬屏蔽或半導(dǎo)體屏蔽)或金屬統(tǒng)包型的電纜，其電波會沿屏蔽層傳播，以致整根電纜都能檢測到聲音信號，很難找到故障點的位置。對非屏蔽的故障點判斷，盡管在故障點處電波會發(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，其判斷故障點的精度一般大于200mm，對高阻接地故障則無法檢測。
3、KDLZ-1型電纜故障測試儀該儀器就是利用了音頻感應(yīng)法而設(shè)計的，其原理如

圖1、圖2所示。
該儀器由發(fā)射機及接收機組成，具體電路見圖3、圖4。
音頻發(fā)射機采用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，信號頻率850HZ。
由于該儀器依靠與電纜的阻抗匹配，將信號輸入電纜，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，當(dāng)遇有很低阻故障時，電磁波會從故障點發(fā)生泄漏，改變方向，此時能夠找到故障點位置，但因825HZ信號輻射仍稍強，其判斷故障點的精度通常大于200mm，而且僅能探測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，對上述稍高接地電阻(大于1.5KΩ)接地故障，因電磁波到達該點時，很小改變或不改變，因而也就難以判斷故障點的位置，同時對礦用半導(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，因電磁波會沿其屏蔽層傳播，則很難探測到，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，且該儀器最大檢測長度只有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，對高阻故障的判斷基本無能為力，對低阻故障的判斷其準(zhǔn)確性、精度也無法達到進行直接對癥維修的要求，尤其是屏蔽電纜及帶金屬統(tǒng)包的電纜，其判斷誤差很大，甚至無法檢測，以至于延誤生產(chǎn)，造成浪費。
本實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的位置，對其進行及時對癥維修的電纜故障檢測儀。
為了實現(xiàn)上述目的，本實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，從而將電纜隱患點擊穿，回路產(chǎn)生音頻電流，由電流產(chǎn)生磁場輻射，通過檢測磁場的強弱，并將磁場轉(zhuǎn)換為電一聲信號來判斷故障點的位置所在，因磁場(微弱磁場)的輻射較小，衰減很大，且方向性很強，因此，判斷故障點的位置也就很準(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，在施加電壓不超過電纜耐壓試驗值的情況下，定能擊穿，從而在大功率信號發(fā)生器的驅(qū)動下，形成電流，產(chǎn)生磁場，進行檢測，其成功率幾乎達到100％，本方法只適用于接地絕緣故障和短路故障的檢測，但已可以滿足大部分故障的查找，同時，本儀器還可以兼作高壓直流耐壓試驗儀器使用，尤其適合礦山作電纜修復(fù)使用，其探測電纜長度可以達到十幾千米。
對于其它故障的檢測精度和成功率與音頻儀相同。
本實用新型多功能電纜故障檢測儀，包括主機、探頭和接收機，其特征在于主機部分包括電源電路，它為主機提供工作電壓；大功率音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生300HZ左右的音頻信號，該音頻信號輸入自耦調(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。檢測電纜絕緣、接地或短路故障時，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；檢測電纜斷路故障時，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；探頭與接收機連接，探頭沿電纜移動檢測，探頭檢測出的信號輸入到接收機的輸入端，經(jīng)帶通濾波器濾波后送給集成運放IC11/2進行電壓放大，再經(jīng)二階帶通濾波器進行濾波后送給集成運放IC11/2進行電壓放大，再送給集成運放IC2進行功率放大，推動耳機或揚聲器發(fā)聲。
本實用新型可以準(zhǔn)確地檢測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、對地、高阻、低阻絕緣故障。對非鐵材料外包型電纜，各種橡套電纜、聚乙烯電纜等檢測誤差不大于±2cm，對鐵皮或鋼絲外包型電纜，其精度不大于±5cm。對斷線故障的檢測僅適應(yīng)于非屏蔽型電纜。
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的內(nèi)容圖1為已有的KILZ-1型電纜故障測試儀的發(fā)射機方框圖。
圖2為已有的KDLZ-1型電纜故障測試儀的接收機方框圖。
圖3為已有的IDLZ-1型電纜故障測試儀的發(fā)射機電原理圖。
圖4為已有的KDLZ-1型電纜故障測試儀的接收機電原理圖。
圖5為本實用新型方框圖。
圖6為本實用新型的主機電原理圖。
圖7為本實用新型的接收機電原理圖。
圖8為本實用新型的主機的另一種實施例電原理圖。
圖9為本實用新型的使用接線圖。
圖10為本實用新型一體化的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實用新型的技術(shù)方案如圖5、圖6、圖7、圖9所示。包括主機1、探頭12和接收機13。主機部分包括電源電路，它為主機提供工作電壓。大功率音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生約300HZ左右的音頻信號(波形不限，功率不小于300W)，將該信號輸入到自耦調(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時，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到20mA～40mA時停止，用探頭12及接收機13沿電纜檢測，會聽到300HZ的音頻聲，聲音突然消失或明顯減弱的位置即為故障點的準(zhǔn)確位置。作電纜絕緣、接地或短路故障檢測時，探頭用電感式探頭。
當(dāng)用作斷路故障檢測時，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200V，然后用探頭沿電纜檢測，聲音發(fā)生明顯變化的地方即為故障點。用作斷路故障檢測時，探頭用電容式探頭。
當(dāng)用作電纜耐壓試驗時，接入電容器16進行試驗。
本實用新型主機電原理圖如圖6所示。
①BG1、BG2、VT1、J1等構(gòu)成220V、127V電壓自動摶換電路，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)計有輸出電壓表。
⑤LH為電流互感器，用于為保護回路及電流表提供信號。
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)換開關(guān)，用以切換電纜探傷及耐壓試驗。當(dāng)K3、K4切換到A端時為耐壓試驗；切換到B端時為電纜探傷。
⑧BG26、BG27、VT4、VR1、C13、VT3、T2、C、TA、QA、KW構(gòu)成保護和啟動停止電路，當(dāng)輸出電流(調(diào)壓器付邊)超過8A時自動斷電，KW為調(diào)壓器回零復(fù)位開關(guān)，V1、V2、V3分別構(gòu)成停止、啟動、電纜探傷指示燈電路。
接收機電原理如圖7所示。探頭檢測的信號接至輸入端，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行濾波后送給IC11/2放大，再送給IC2功率放大，推動耳機(或揚聲器)發(fā)聲。
本實用新型的主機的另一種實施例電原理如圖8所示。與圖6所示的主機實施例不同之處在于音頻信號發(fā)生器的發(fā)生方式及所用元件不同，圖6所示的主機是運用多諧振蕩器推動三極管，圖8所示實施例則是運用單結(jié)晶管觸發(fā)可控硅。
另外，主機中保護電路、電壓自動轉(zhuǎn)換電路也可以使用運算放大器實現(xiàn)該功能。
接收機的集成電路也可以使用三極管或其它運放制作，但必須設(shè)置帶通濾波器以濾除雜散干擾。
本實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；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；14、耳機；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信號指示燈；23、功能選擇；24、停止；25啟動。
電容17在做電纜耐壓試驗時才用。本實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；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；14、耳機；16、放電棒；19、交直流兩用高壓升壓變壓器；22、信號指示燈；23功能選擇；26、電容器連線(耐壓試驗用)；27、電容器接線柱；28、插頭；29、控制盒；30、啟動、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儀，包括主機(1)、探頭(12)和接收機(13)，其特征在于主機(1)部分包括電源電路，它為主機提供工作電壓；大功率音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生300HZ的音頻信號，該音頻信號輸入到自耦調(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；檢測電纜絕緣、接地或短路故障時，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；檢測電纜斷路故障時，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(13)連接，探頭(12)沿電纜(11)移動檢測，探頭檢測出的信號輸入到接收機(13)的輸入端，經(jīng)帶通濾波器濾波后送給集成運放IC11/2進行電壓放大，再經(jīng)二階帶通濾波器進行濾波后送給集成運放1C11/2進行電壓放大，再送給集成運放IC2進行功率放大，推動耳機(14)或揚聲器發(fā)聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜故障檢測儀，其特征在于所述大功率音頻信號發(fā)生器采用多諧振蕩器推動三極管或單結(jié)晶管觸發(fā)可控硅式音頻信號發(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儀，其特征在于在電源部分設(shè)計有220V、127V電壓自動轉(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儀，其特征在于在電源部分設(shè)計有保護和啟動停止電路，當(dāng)自耦調(diào)壓器付邊輸出電流超過8A時自動斷電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜檢測儀，其特征在于在主機上設(shè)計有功能轉(zhuǎn)換開關(guān)K1、K2、K3、K4，用以切換電纜探傷和耐壓試驗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電纜檢測儀，其特征在于在交直流兩用高壓升壓變壓器上設(shè)計有輸出電壓表。
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。
專利摘要本檢測儀用作電纜探傷和耐壓試驗。包括主機、探頭和接收機,大功率音頻信號發(fā)生器產(chǎn)生300Hz音頻信號輸入到自耦調(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。用探頭及接收機沿電纜檢測。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,其精度可以達到2cm。尤其適合礦山修復(fù)電纜使用,亦可檢測普通橡套電纜的斷線故障。
文檔編號G01R31/02GK2466669SQ01216430
公開日2001年12月19日 申請日期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 申請人:劉世春