گزارش كاراموزی روشی برای مکان یابی عیب کابل های برق قدرت

گزارش كاراموزی روشی برای مکان یابی عیب کابل های برق قدرت در 21 صفحه ورد قابل ویرایش

خلاصه :

افزایش استفاده از کابل زیر زمینی برای توزیع نیرو ، روش دقیق ، سریع و ارزانی را برای موضع یابی عیب کابل ایجاد می کند . این مقاله یک موضع عیب یاب را بر اساس انعکاس پالس در خطوط انتقال بررسی خواهد کرد .

سیستم مورد نظر متشکل از  پالس ولتاژ بالا ، مولد قابل تنظیم موج خطی و مولد پالس با مدوله کننده شدت نور می باشد . دستگاه جنبی بکار رفته در این روش اسیلوسکوپ خواهد بود . پالسر ولتاژ بالا پالس های منفی با با دامنه حدود 1000 ولت تولید می کند . مولد موج خطی را طوری تنظیم می شود که بتواند پهنای 20 ، 50 ، 100 و 400 میکرو ثانیه داشته باشد . مولد پالس با مدوله کننده دو مشخصه بارز دارد :

1 ) ایجاد اطمینان از این که تصویری که روی صفحه اسیلوسکوپ ظاهر می شود تنها برای محدوده زمانی انتخاب شده قابل رویت است .

2 ) این مدار یک نقطه نورانی روی صفحه اسیلوسکوپ تولید می کند که موقعیت آن روی محور زمان توسط یک پتانسیومتر قابل تنظیم است . خطای موضع یابی حداکثر 1% خواهد بود .

 

1) شرح روش :

 اصل انعکاس پالس در خطوط انتقال ، برای تشخیص محل معیوب کابل های زیر زمینی از سال 1968 مورد استفاده قرار گرفته است . مزایای این روش ، از جمله سهولت در اندازه گیری و توانایی آن برای تشخیص طبیعت عیب ، با یک دقت منطقی ، باعث عمومیت پیدا کردن این روش شده است .

این مقاله مشخصات بارز دستگاهی از این نوع را طراحی و مورد آزمایش قرار گرفته است شرح خواهد داد . اصل کار دستگاه در بخش بعدی به طور خلاصه شرح داده شده و چندین طرح برای اندازه گیری فاصله زمانی در بخش 3 ارائه شده است . بخش 4 طرح کلی سیستم را ، شامل سیگنال جارو کننده(sweep signal)، پالس ولتاژ بالا و سیگنال مدوله شده با شدت نور(intensity modulation signal)مورد بررسی قرار خواهد داد . توانایی ها و محدودیت های دستگاه و چند نتیجه با بکار بردن اسیلوسکوپی که سه ورودی x y z را میتواند  پذیرا باشد ،  در بخش 5 عرضه خواهد شد .       

2) اصول کار :

در یک خط انتقال و یا کابل انتقال ، اگر یک ورودی تک پله ای با دامنه E اعمال شود ، موج رفت با یک تاخیر زمانی به اندازه?ثانیه ، که در زیر مشخص شده ، به انتهای کابل خواهد رسید :

 که در آن  :

 امپدانس بار =Zl

امپدانس مشخصه خط =Zo

این موج منعکس شده در لحظه t=2t به ابتدای خط خواهد رسید . اگر امپدانس منبع مساوی با zo باشد در این لحظه انعکاس بیشتری در ابتدای سیستم اتفاق نمی افتد بنابراین برای یک پالس ورودی متناوب ، با پریودی بیش از 2 ثابت زمانی می توانیم اشکال پایداری از پالس های برخورد کننده و منعکس شده روی صفه اسیلوسکوپی که به ابتدای خط متصل شده است مشاهده کنیم .

برای کابلی با امپدانس در حال تغییر ( به علت اتصالات و یا عیوب ) ، در طول مسیرش انعکاساتی به تناسب وجود خواهد داشت . فاصله زمانی بین این ها متناسب با فواصل آن هاست ، در صورتیکه دامنه ها و فازهای آنها سطوح امپدانس را نسبت به امپدانس مشخصه نشان خواهد داد . چون ضریب انعکاس مقداری بین 1- تا 1+ خواهد داشت . پالس منعکس شده ممکن است هم فاز و یا غیر هم فاز با پالس اولیه باشد در حالیکه دامنه آن متناسب با اندازه ضریب انعکاس خواهد بود .

بنابراین عیب کابل بر اساس این که امپدانسی بیشتر و یا کمتر از امپدانس مشخصه کابل دارد می تواند مشخص شود که این نیز بستگی به این موضوع دارد که پالس منعکس شده هم فاز با پالس ورودی است یا خیر ، فاصله قسمت معیوب را میتوان با استفاده از سرعت پالس و فاصله زمانی بین دو پالس محاسبه کرد .

3 ) طرح اندازه گیری زمان :

      روشهای متنوعی برای تولید پالس و اندازه گیری فاصله زمانی وجود دارد . زمانی که پالس تولید شد ، موضوع با اهمیت بعدی ، اندازه گیری فاصله زمانی پالس است . قبل از اینکه شمای دستگاهی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرد ارائه شود ، دو روش معمول برای اندازه گیری در زیر شرح داده خواهد شد :

 1 – 3 ) اندازه گیری فاصله زمانی به کمک سویپ داخل اسیلوسکوپ : ساده ترین راه برای اندازه گیری فاصله زمانی بین پالس اعمال شده و پالس منعکس شده مشاهده همزمان آنها روی صفحه اسیلوسکوپ با استفاده از سویپ داخلی آن میباشد . در این روش ، هر دو عامل دقت و میزان تفکیک اندازه گیری بسنگی به دقت چشم در اندازه گیری زمان تاخیر روی صفحه اسیلوسکوپ خواهد داشت .

 2 - 3 ) اندازه گیری با استفاده از علائم نشان دهنده (marker pips) : در این روش بهمراه با تصویر پالسهای اعمال شده ، علائم نشان دهنده زمانی در فواصل زمانی مشخص زمانی نیز روی صفحه اسیلوسکوپ ظاهر می شود . بنابراین با شمردن تعداد علائم بین دو پالس ، فاصله زمانی را می توان محاسبه کرد .

4 ) طرح کلی سیستم :

چون در حالتی که از روش مدولاسیون شدت برای اندازه گیری زمان استفاده میشود ، تصویر بایستی برای قسمت مشخصی از زمان قابل رویت باشد ، سویپ با پهنای مساوی با محدوده زمانی ، مورد نیاز است . شروع سویپ بایستی با شروع پالس رفت همزمان گردد . برای اجتناب از تشکیل تصویر خارج از محدوده زمانی انتخاب شده ، یک سیگنال محو کننده(blanking signal ) با پلاریته مناسب بایستی در دسترس باشد . این سیگنال محو کننده همچنین بایستی در تامین روشنایی یک نقطه تیز روشن ، که در طول محور زمان قابل حرکت است ، شرکت نماید ( در محدوده انتخاب شده ) .

 

بر اساس احتیاجات فوق ، دیاگرام بلوکی دستگاه مورد نظر در شکل 1 نشان داده شده است . شکل موج های مربوط به این دیاگرام در شکل 2 نشان داده شده است .

 

 

آزمایش مدار : ( 5

1- 5 ) روش آزمایش : با استفاده از مقدار ثابت دی الکتریک ماده عایق به کار رفته در کابل معیوب ، سرعت پالس تعیین می شود . اگر این عمل امکان پذیر نیست ، سرعت می تواند با استفاده از فاصله معین ترمینال دیگر مشخص  شود . برای دریافت انعکاسات ، ترمینال های X و Z مدار به ترمینال های مربوطه روی اسیلوسکوپ وصل می شود که تصویر X-Y  مربوطه روی صفحه ظاهر می شود . برای چک کردن حرکت نقطه نورانی ، سیگنال جارو کننده (X ) با هر پهنای زمانی روی صفحه ظاهر می کنیم . کنترل شدت نور اسیلوسکوپ به اندازه ای تنظیم می شود که نقطه نورانی از بقیه قسمت سیگنال قابل تشخیص باشد .

 ترمینال های کابل ( یک فاز و دو زمین و یا دو فاز ) به ترمینال های خروجی و زمین مدار اتصال پیدا کرده و ورودی قائم اسیلوسکوپ به ترمینال "2" مدار وصل می شود . رنج زمان اسیلوسکوپ به ماکزیمم مقدار خود  منتقل می شود . اگر در تصویر ظاهر شده روی صفحه اسیلوسکوپ ، پالسهای انعکاس یافته چندی وجود دارد ، که به تدریج دامنه آنها کم می شود ، بدلیل انعکاس چند گانه ای است که می توان آنها را توسط  کنترل پتانسیومتر از بین برد . ( این پتانسیومتر می تواند در مدار شکل 3 بصورت سری با R2  بکار رود ).