Спосіб контролю ушкоджень ізоляції кабелів в мережі електрохімічного тампонажу з глухозаземленими полюсами випрямляча і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к области контроля электрических повреждений изоляции кабелей в сетях электрохимического тампонажа, содержащих выпрямительный элемент, полюса которого глухозаземлены через электроды в скважинах тампонируемого горного массива. Цель изобретения обеспечение достоверного контроля повреждений изоляции кабелей участков сети переменного и выпрямленного тока под рабочим напряжением и без него. С указанной целью в способе, основанном на изолировании от земли заземляющей жилы кабелей участка сети выпрямленного тока и формировании сигнала контроля повреждений изоляции по результату сравнения информационных сигналов с эталонными значениями, изолируют заземляющую жилу кабеля участка сети переменного тока от земли и от заземляющих жил кабелей участка сети выпрямленного тока, создают на изолированных заземляющих жилах относительно земли оперативные напряжения частотой, отличной от промышленной для кабеля участка сети переменного тока и отличной от частот составляющих выпрямленного тока для кабелей участка сети выпрямленного тока, измеряют токи, протекающие по изолированным заземляющим жилам под действием приложенных оперативных напряжений и используют их в качестве информационных сигналов. Для осуществления способа в устройстве, содержащем изолированные от земли заземляющие жилы кабелей участка сети выпрямленного тока и два компаратора, выходы которых связаны с исполнительным органом через логический элемент ИЛИ, а вторые входы с выходами соответствующи х задатчиков порогов срабатывания, введены изолированная заземляющая жила кабеля участка сети переменного тока, источники оперативного напряжения постоянного тока и переменного тока промышленной частоты, автономные по отношению к рабочему напряжению сети, ограничительные резистор и конденсатор, полосовой фильтр промышленной частоты, амплитудный детектор, фильтр нижних частот и два индикатора, причем источник оперативного напряжения постоянного тока соединен с одним выводом с изолированной заземляющей жилой кабеля участка сети переменного тока, а другим выводом с землей через ограничительный резистор и с первым входом первого компаратора через фильтр нижних частот, источник оперативного напряжения переменного тока соединен одним выводом с изолированными заземляющими жилами кабелей участка сети выпрямленного тока, а другим выводом с землей через ограничительный конденсатор и с первым входом второго компаратора через последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудный детектор, а первый и второй индикаторы подключены соответственно к выходам первого и второго компараторов. Сущность способа заключается в контроле суммарного сопротивления изоляции изолированной заземляющей жилы кабеля участка сети переменного тока относительно земли и фаз и отдельно суммарного сопротивления изоляции изолированных заземляющих жил кабелей участка сети выпрямленного тока относительно земли и полюсов. Возможность раздельного контроля обеспечивается изолированием заземляющей жилы кабеля участка сети переменного тока от земли и от заземляющих жил кабелей участка сети выпрямленного тока. Для оценки величин указанных сопротивлений между изолированными заземляющими жилами и землей создают напряжения оперативных частот, отличны х от частот действующих на конкретном участке сети сигналов-помех. В результате оперативные токи, протекающие по изолированным заземляющим жилам, содержат в себе информацию о величине контролируемых сопротивлений. Сравнением полученных токов информационных сигналов с эталонными значениями обеспечивается выявление сопротивлений поврежденной изоляции. При этом наличие или отсутствие рабочего напряжения в сети не сказывается на величине информационных сигналов. Раздельный же контроль сопротивлений изоляции изолированных заземляющих жил кабелей на участках сети переменного и выпрямленного токов равносильно дроблению сети и повышению тем самым сопротивлений изоляции, что, в конечном итоге, способствует достоверному выявлению повреждений изоляции на каждом участке. Таким образом, каждая из изложенных операций существенна для достижения поставленной цели. Отличительная сущность устройства, осуществляющего рассматриваемый способ, по сравнению с устройством-прототипом, заключается в наличии элементов, обеспечивающих создание сигналов оперативной частоты, отделение их от сигналов-помех и выделение информационных параметров. Для этого на участке сети переменного тока введены изолированная заземляющая жила кабеля и элементы, определяющие информационный параметр в виде величины постоянного оперативного тока: источник оперативного напряжения постоянного тока, ограничительный резистор (являющийся одновременно датчиком тока), фильтр нижних частот и индикатор. А на участке сети выпрямленного тока введены элементы, определяющие информационный параметр в виде амплитуды оперативного переменного тока промышленной частоты: источник оперативного напряжения переменного тока промышленной частоты, ограничительный конденсатор (он же датчик тока), полосовой фильтр промышленной частоты, амплитудный детектор и индикатор. Автономность источников оперативных напряжений от рабочих напряжений сети обеспечивает возможность контроля повреждений изоляции при отсутствии в сети рабочего напряжения. В этом случае исполнительный орган сети обесточен и факт существования повреждений можно оценить только по индикаторам. На чертеже (фиг.) приведена блочнофункциональная схема устройства, реализующего предложенный способ. Схема включает в себя понижающую подстанцию 1 с исполнительным органом 2, управляющим автоматическим выключателем, кабель 3 участка сети переменного тока, силовой выпрямитель сети 4, кабели 5 участка сети выпрямленного тока, электроды 6 в забое тампонируемого горного массива, блок 7 источников оперативных напряжений, состоящих из понижающего трансформатора 8, подключенного первичной обмоткой к подстанции 1 до исполнительного органа 2, источника оперативного напряжения постоянного тока 9, выполненного в виде однополупериодного выпрямителя напряжения понижающей обмотки 10, и источника оперативного напряжения переменного тока промышленной частоты в виде понижающей обмотки 11, ограничительные резистор 12 и конденсатор 13, компараторы 14 и 15, логический элемент ИЛИ 16, задатчики 17 и 18 порогов срабатывания, фильтр нижних част от 19, полосовой фильтр 20 промышленной частоты, амплитудный детектор 21 и индикаторы 22 и 23. Выходы компараторов 14 и 15 подключены к исполнительному органу 2 через логический элемент ИЛИ 16 и к индикаторам 22 и 23 соответственно, а вторые входы - соответствен но к задатчикам 17 и 18. Источник оперативного напряжения постоянного тока 9 подключен одним выводом (положительным) к изолированной заземляющей жиле кабеля 3, а другим выводом к земли через резистор 12 и к первому входу компаратора 14 через фильтр нижних частот 19. Источник оперативного напряжения переменного тока 11 подключен одним выводом к изолированным заземляющим жилам кабелей 5, а другим к земле через конденсатор 13 и к первому входу компаратора 15 через последовательно соединенные полосовой фильтр 20 и амплитудный детектор 21. Рассмотрим действие способа на примере работы устройства. Блок источник 7 вырабатывает оперативные напряжения непрерывно за счет подачи на блок питающего напряжения от подстанции 1, снимаемого до автоматического выключателя исполнительного органа 2. Это обеспечивает возможность контроля повреждений изоляции при отсутствии рабочего напряжения сети. Контроль повреждений изоляции кабеля участка сети переменного тока заключается в следующем. Под действием источника 9 постоянного тока между изолированной заземляющей жилой кабеля 3 и землей создается оперативное напряжение постоянного тока. По постоянному току все три фазы кабеля 3 заземлены через выпрямитель 4, кабели 5 и электроды 6. То есть изолированная заземляющая жила кабеля 3 обладает по постоянному току относительно земли эквивалентным активным сопротивлением, образованным параллельным включением активных сопротивлений данной жилы относительно земли и фаз. Оперативный ток, протекающий по жиле, равен току замкнутой цепи, состоящей из источника 9, эквивалентного активного сопротивления и резистора 12. Величина тока однозначно связана с величиной эквивалентного активного сопротивления при условии стабильности напряжения источника 9 и линейности резистора 12. Повреждение изоляции кабеля 3 приводит к снижению эквивалентного активного сопротивления и к увеличению оперативного тока. При глухом замыкании изолированной заземляющей жилы на землю оперативный ток ограничивается на безопасном уровне резистором 12, выполняющем одновременно функцию датчика тока. В падении напряжения на резисторе-датчике 12, кроме информационной составляющей постоянного тока, может присутствовать составляющая помеха промышленной частоты, возникающая при однофазном повреждении изоляции. Фильтр нижних частот 19 выделяет информационную составляющую, которая затем сравнивается компаратором 14 с эталонным значением, установленным задатчиком 17. Превышение информационным сигналом эталонной величины приводит к появлению сигнала на выходе компаратора 14, включению индикатора 22 и срабатыванию через логический элемент ИЛИ 16 исполнительного органа 2 что, в свою очередь, приводит к отключению рабочего напряжения сети, если оно было включено, или к блокировке его включения. Контроль повреждений изоляции кабелей участка выпрямленного тока принципиально аналогичен предыдущему. Отличия заключается в ограничениях на частоту оперативных сигналов. Так, для кабеля участка сети переменного тока допустима любая частота, за исключением, как уже отмечалось, промышленной. На практике предпочтителен сигнал нулевой частоты (постоянный ток), исключающий влияние емкости изоляции и обеспечивающий при простоте реализации приемлемое быстродействие и контроль высоких активных сопротивлений изоляции. Для кабеля же участка сети выпрямленного тока непригодны нулевая, утроенная промышленная и кратные ей частоты, т.е. частоты составляющи х выпрямленного тока, присутствие которых возможно в напряжении между изолированной заземляющей жилой и землей. Все другие частоты принципиально допустимы. Верхнее значение допустимой частоты ограничивается величиной емкости изоляции, снижающей, с увеличением частоты, полное сопротивление изоляции и ухудшающей тем самым разрешающую способность контроля активного сопротивления. На практике для участка сети выпрямленного тока удобно использовать оперативный сигнал промышленной частоты, отличающийся простотой создания, возможностью обеспечения приемлемой разрешающей способности и благоприятными условиями избирательной фильтрации от сигналов-помех за счет достаточно большого различия по частоте. В устройстве оперативное напряжение промышленной частоты между изолированной заземляющей жилой кабелей 5 и землей создается под действием источника 11. Силовые жилы кабелей 5 заземлены через электроды 6. В силу этого по оперативному тока изолированные заземляющие жилы кабелей 5 обладают эквивалентным полным сопротивлением, состоящим из включенных параллельно активного и ємкості ого сопротивлений изолированных жил относительно силовых жил и земли. Повреждение изоляции кабелей 5, сопровождающееся снижением активного сопротивления изоляции, приводит к снижению эквивалентного полного сопротивления и увеличению амплитуды оперативного тока промышленной частоты, протекающего по замкнутой цепи, включающей в себя источник оперативного напряжения 11, эквивалентное полное сопротивление изолированных жил относительно земли и конденсатора 13. В качестве токоограничительного элемента вместо резистора использован конденсатор 13 для предотвращения протекания постоянной составляющей выпрямленного тока и рассеивания при этом тепловой энергии при однополюсном повреждении изоляции. Колебательный сигнал, пропорциональный оперативному току, выделяется полосовым фильтром 20 из падения напряжения на конденсаторе 13, преобразуется амплитудным детектором 21 в сигнал, пропорциональный амплитуде оперативного тока и сравнивается компаратором 15 с эталонным значением, поступающим от задатчика 18. Сигнал с выхода компаратора 15, появляющийся при превышении амплитудой эталонной величины, включает индикатор 23 и воздействует на исполнительный орган 2 через логический элемент ИЛИ 16 так же, как и при контроле повреждений изоляции кабеля участка сети переменного тока. Величина оперативных напряжений источников 9 и 11 выбирается из условия непревышения безопасного напряжения прикосновения, возможного в процессе поиска обслуживающим персоналом места повреждения изоляции при снятом рабочем напряжении сети. Таким образом, применение рассматриваемого способа и осуществляющего его устройства обеспечивает достоверное выявление повреждении изоляции кабелей при любом виде повреждений - однофазных, однополюсных и прочих, нарушающих изоляцию заземляющих жил. Работоспособность способа и устройства при отсутствии рабочего напряжения в сети с индикацией поврежденного участка ускоряет поиск повреждений. В конечном итоге, все это позволяет повысить безопасность и производительность работ при электрохимическом тампонаже.