Контрольные вопросы и задачи

7.Как выбирают методы определения расстояния до места повреждениялиний связи?

8.Какие рекомендации необходимо выполнять при аварийных измерениях

линий связи для увеличения точности определения расстояния до места по­ вреждения?

9. От чего зависит погрешность определения расстояния до места повреж­ дения?

10. Как уточнить характер повреждения цепи (пример № 27): одна или обежилы в обрыве?

З а д а ч а 36. Рассчитать возможную абсолютную погрешность при опреде­ лении расстояния до места повреждения кабеля, если его длина 10,6 км, а от­ носительная погрешность метода измерения 0,5%.

на строительной длине, если /=650 м. О т в е т : Д / *= ± 3 ,2 5 м.

3.2. Методы измерений для определения расстояния до места понижения электрического сопротивления изоляции жил

и металлических оболочек экранов кабелей

При измерении электрического сопротивления изоляции цепи„ имеющей поврежденную изоляцию, мегомметр фиксирует резуль­ тирующее сопротивление изоляции Rn, состоящее из естественно­ го сопротивления изоляции RH3 и из шунтирующего сопротивле­ ния Rui, появляющегося в результате повреждения. Так, напри­ мер, эквивалентная схема цепи, имеющей повреждение изоляции между жилой а и землей (см. рис. 3.1,а), будет иметь вид, изоб- , раженный на рис. 3.2,а, а эквивалентная схема цепи, имеющей

Риг. 3.2. Эквивалентные схемы цепей связи, имеющих повреждения изоляции*

повреждение изоляции между жилами (см. рис. 3.1,6), будет иметь вид, изображенный на рис. 3.2,6. Результирующее сопро­ тивление изоляции жилы а и 6 поврежденной цепи принято соот­ ветственно обозначать символами Rnа и # пь» а эквивалентную схему поврежденной цепи принято изображать в упрощенном ви­ де так, как показано на рис. 3.2,в.

Существует много методов определения расстояния до местаповреждения изоляции. В настоящее время рекомендуются 2$ метода [15]. В зависимости от принципа измерения все методы мо­ гут быть разделены на методы уравновешиваемых магазинных и дифференциальных мостов и импульсный метод. Для питания мостов используются постоянный ток и переменный ток низкой

частоты (10 Гц). Все методы в зависимости от значения Ku=Rml

Выбор методов измерений производится по алгоритмам.

Для примера на рис. 3.3 и 3.4 приведены алгоритмы первой

табл. 3.1— наименования, погрешности 6 и рекомендуемые изме­ рительные приборы мостовых методов. При определении места

пульсный метод и принцип действия импульсного прибора. Им­ пульсные приборы хорошо реагируют только на явно выражен­ ные повреждения, когда шунтирующее сопротивление, появляю­ щееся в месте аварии, мало. При этом результирующее сопротив­ ление Rn значительно отличается от волнового сопротивления и амплитуда напряжения отраженного импульса, возвратившегося к началу цепи, получается достаточной, чтобы вызвать заметное отклонение электронного луча по вертикали на экране ЭЛТ. По­ этому импульсный метод применяют при Rn^ 2 кОм. Импульсный метод можно использовать только на непупинизированных цепях, так как катушки индуктивности, включенные в пупинизирован-

ные цепи, создают значительные неоднородности волнового со­ противления.

Сделав в (3.8) подстановки (3.7) и (3.9), получим (3.4).

Для несимметричных цепей формулу гх получим путем преоб­ разования Выражения R m n = R a + Rb'-

ляции, если при измерении симметричного кабеля методом моста с постоянным1 отношением плеч получено п — 1; /?м = 185,6 Ом, /?шл = 642,3 Ом. Длина по­ врежденного кабеля 20,S км. Измерения проводились прибором ПКП-3. Сопро­ тивление изоляции /?п= 7 0 кОм.

Ожидаемую абсолютную погрешность измерения рассчитаем по формуле (3.2).. Значение б берем из табл. 3.1:

как и метода Барлея. Порядок определения расстояния до мест* повреждения изоляции методом Муррея следующий:

а) создают схему Муррея (рис. 3.8). Уравновешивают мост и

Рис. 3.8. Схема определения рас­ стояния до места повреждения изоляции методом моста с пере­ менным отношением плеч (схема Муррея)

фиксируют полученное значение сопротивления магазина сопро­ тивлений RM;

б) рассчитывают расстояние до места понижения электрическо­ го сопротивления изоляции .симметричной цепи

где R — значение сопротивления постоянного плеча мостовой схе­ мы. В табл. 3.2 приведены значения R для различных кабельных приборов.

Для несимметричной цепи расстояние до места повреждения

(3.12)

Если .при измерении'несимметричной цепи мост не уравновеши­ вается (R a + R y< .R x ), то жилы а и b необходимо поменять места­

ми, а расстояние до места повреждения

В справедливости формул (3.11) и (3.12) убедимся, .сделав вывод расчетных формул. Для схемы рис. 3.8 при равновесии мос­ та справедливо уравнение

RRX= RM(Ra+Ry) ; выразим Ra + Ry через Яшл—Rx- Тогда ЯЯ*= = Яш(Яшл Rx) » RRX Ям Rx= Ям Rian>Rx“ Ям Яшл/(Я Ям)•

Для симметричной цепи rx= R m„f2l, для несимметричной цепи Яшл/(Яа/Яь+1)1. Подставив выражения Rx и гх в формулу

(3-14)

получим расчетные формулы (ЗЛ1) и (3.12).

■Вывод расчетной формулы (3.13) сделайте самостоятельно. Целесообразно для этого нарисовать схему моста с .соответствую­ щим подключением проводов а и Ъ.

П р и м е р 31. Определить расстояние (ориентировочно) до места повреж­ дения изоляции симметричного кабеля, если при измерении методом моста с

гОО МОм. Для реализации этого метода кроме поврежденного провода а должны быть вспомогательные провода b и с. При по­ вреждении всех жил кабеля прокладывают вспомогательную цепь.

Для упрощения вывода расчетных формул примем п=' 1. Тогда исходные уравнения равновесия будут иметь вид:

Подставим в (3.23) выражения Rx= rlx и Ry= r (l — 1Х), где г — жилометрнческое сопротивление поврежденного провода. Решим это уравнение относительно 1Х:

ся на несимметричных цепях при отсутствии помех, если /Си^ 4 0 0 н Яп< 1 0 МОм. Для реализации этого метода должен быть вспо­ могательный провод р. Порядок определения расстояния до места понижения электрического сопротивления изоляции следующий:

а) создают схему измерения (рис. 3.10);

Рис. 3.10. Схема определения рас­ стояния до места повреждения изо­ ляции методом двух измерений мо­ стом с переменным отношением плеч (метод Фишера)

б) создают вторую схему измерения (рис. 3.13,6), уравновеши­ вают мост и фиксируют значение Я ма;

в) рассчитывают расстояние до места повреждения изоляции

При равновесии моста в пункте Б (рис. 3.13,6) справедливо урав­ нение

Подставив в (3.32) выражение Ra из (3.33)

Ro = [R(Rb-R xVR H B]-R x

и решив .полученное уравнение относительно Rx, а затем /*, полу­ чим (3.31). Дальнейший -вывод сделайте самостоятельно.

Д в у с т о р о н н и й м е т о д м о с т а с п е р е м е н н ы м о т н о ­

вают мост и фиксируют значение R мб 1

в) рассчитывают расстояние до места повреждения изоляции симметричной цепи (Да^Дь)

(3.34)

Для несимметричной цепи (Д а^Д ь; Д а > Д ь )

I, (3.35)

где Дма, ДмБ — значения сопротивлений .переменного плеча мосто­

вой схемы при измерении в пунктах А и Б, Ом.

Расчетные «формулы (3.34) и (3.35) получены в результате ре­ шения системы исходных уравнений равновесия схем мостов рис. 3.14. Для составления исходных уравнений необходимо преобра­ зовать треугольник сопротивлений Дш», Дпь, 2ДУ схемы рис. 3.14,а (рассмотрим случай симметричной цепи, когда Да—Дь) и тре­

угольник сопротивлений Дпа, Дпь, 2Д* схемы рис. 3.14,6 в эквива­ лентные звезды сопротивлений.

На рис. 3.15 приведены схемы поврежденной, видоизмененной и эквивалентной цепей при измерении со стороны А (рис. 3.15,а— в) и при измерении со стороны Б (рис. 3.15,г— е).

Формулы сопротивлений лучей эквивалентной звезды для схе­ мы рис. 3.15,в будут иметь вид:

Рис. 3.15. Схемы преобразования треугольника сопротивления в эквивалентную звезду сопротивлений (к рис. 3.14)

Формулы сопротивлений лучей эквивалентной звезды для схемы рис. 3.15,е будут иметь вид:

На рис. 3.16 приведены эквивалентные схемы двустороннего метода моста с переменным отношением плеч. При равновесии моста в пункте-А (рис. 3.16,а) справедливо уравнение

При равновесии моста в пункте Б (рис. 3.16,6) справедливо урав­ нение

При решении (3.42) и (3.43) относительно R* в формулы вмес­ то 2Ry вводят Rmn—2R*. Значение электрического сопротивления

ления расстояния до места повреждения изоляции симметричной цепи при отсутствии -помех, если Л^/Си^З, # п^ 1 0 кОм. В качест­ ве измерительного прибора используется ЛКП-4, а в качестве ис­ точника измерительного тока — транзисторкый #С-генератор, ко­ торый вырабатывает синусоидальные колебания частотой 10 Гц. В качестве индикатора моста используется транзисторный усили­ тель переменного тока, на выходе которого включены детектор и микроамиерметр. Порядок определения расстояния до места по­ вреждения изоляции следующий:

Рис. 3.19. Схема оп­ ределения расстояния до места поврежде­ ния изоляции дву­ сторонним методом моста переменного тока низкой частоты: а — измерение из пункта А; б — изме­

рение из пункта Б

а) создают первую схему измерения (рис. 8Л9,а). Балансиру­ ют мост и фиксируют значение Rма;

б) создают вторую схему измерения (рис. 3.19,6). Балансиру­ ют мост и фиксируют значение R Мв’>

в) рассчитывают расстояние до места .повреждения изоляции по формуле

рического сопротивления шлейфа исправной цепи, приведенное к температуре грунта. Вывод расчетной формулы (3.51) сделайте самостоятельно.

Ме т о д и з м е р е н и я т о к а с и с п о л ь з о в а н и е м д в у х

ваются отсутствия тока в индикаторе Р. Если схема не уравнове­ шивается в пункте А (/*>*//2), то в 'пункте Б необходимо вклю­ чить дополнительное сопротивление Яд»Яшл и, изменяя Дм» до­ биться отсутствия тока;

в) рассчитывают расстояние до места повреждения изоляции по (3.52), если схема уравновесилась без дополнительного сопро­

полнительного сопротивления.

Сделаем вывод расчетной формулы (3.52). Отсутствие тока в индикаторе Р свидетельствует о том, что падение напряжения, со-

здаваемое токами 1\ и 12 на переходном сопротивлении (см. рис,

ной на 'схеме полярностью включения источников стабилизирован­ ного напряжения G\ и G2):

=2RVi но 2Ry=Rtдл— 2RX. Следовательно, Я м+ 2 Я х = Я Шл—2RX, от­

куда

К* (Rmn Ям)/4; — [(Яшл Ям)/(2 ^?шл)]

Аналогично получена формула (3.53).

Контрольные вопросы и задачи

1. Что называется переходным сопротивлением и коэффициентом изоля­

ции?

2.По каким признакамгруппируются методы определения расстояния до места повреждения изоляции?

3.В чем суть импульсного метода?

4.В чем суть метода Варлея?

5.В чем суть метода Муррея?

6.В чем суть метода трех измерений мостом с постоянным отношением

плеч?

7.В чем суть метода Фишера?

8.В чем суть дифференциального метода?

9.В чем суть двустороннего метода моста с переменным отношением плеч

При К я > 4 0 0 ?

10.В чем суть двустороннего метода моста с переменным отношением плеч

при 3 ^ /Си< 4 0 0 ?

11.В чем суть метода Купфмюллера?

12.В чем суть метода Блавье?

13.В чем суть метода моста переменного тока?

14.В чем суть метода измерения тока?

З а д а ч а 38. Рассчитать расстояние до места повреждения изоляции кабе­ ля, если при измерении двусторонним методом моста с переменным отношением плеч при Дп>400 получено Я ма= 689 Ом; ЯМБ = 101 Ом. Длина поврежденно­

го кабеля 19 км. Измерения проводились кабельным прибором КМ-61С. О т в е т : / *= 15,51 км.

З а д а ч а 39. Рассчитать расстояние до места повреждения изоляции сим­ метричного кабеля, если при измерении двусторонним методом моста с перемен­ ным отношением плеч при 3s^/(n<400 получено Ямл=373 Ом; Ямв=285 Ом,

Длина поврежденного кабеля 19,5 км. Измерения проводились кабельным прич бором КМ-61C. у

О т в е т ; /* = 10,71 км.

З а д а ч а 40. Рассчитать расстояние до места повреждения изоляции сим­ метричного, кабеля, если при измерении двусторонним методом моста перемен-

ного тока низкой частоты получено J?MA= 686,5 Ом; /?МБ= 675,5 Ом; отношение

3.3. Методы измерений для определения расстояния до места обрыва жил

Для определения расстояния до места обрыва жил (проводни­ ков) используются: уравновешиваемые мосты переменного тока низкой (10 Гц) и тональной (800 Гн) частот; уравновешиваемые мосты постоянного тока, питаемые пульсирующим током; микрофарадметры различных типов и импульсные приборы. Все методы в зависимости от наличия или отсутствия исправных жил (про­ водников) разделены на две группы. .Первая группа методов ис­ пользуется при обрыве всех жил (проводников), и к ней относят­ ся методы измерения емкости неисправной непи. Вторая группа используется при наличии исправных жил (проводников), и к ней относятся методы измерения отношения емкостей исправной и не­ исправной жил (проводников).

\Обрыд I

В каждой группе методов в зависимости от типа кабеля, его длины и значения Rn существует несколько подгрупп. Выбор ме­ тодов измерений производится по алгоритмам. Для примера на рис. 3.21 и 3.22 приведены алгоритмы первой и второй групп ме-

тодов, используемых для определения расстояния до места обрыва жил симметричных кабелей, а в табл. 3.3 приведены наименова­ ния, погрешности этих методов и рекомендуемые измерительные приборы. При измерении и-мпульоным методом (см. № 0 на рис. 321 и 3.22) погрешность 6 не превышает 1%.

Таблица 3.3

* Погрешность зависит от значени[я измеряемой емкости.

единице, т. е. создаются наиболее благоприятные условия для применения импульсного прибора (импульсный метод рассмотрен в § 2.3). Порядок определения расстояния до места обрыва жил (проводников) импульсным методом следующий:

а) создают «схему измерения (рис. 3.23); б) сравнивают полученную на экране рефлектограмму с пас­

портной; в) определяют расстояние до места неисправности одним из

способов, рассмотренных в § 2.3.

О д н о с т о р о н н и й м е т о д и з м е р е н и я е м к о с т и н е и с ­ п р а в н о й цепи м о с т о м п е р е м е н н о г о т о к а . Односторон­ ние методы используются при обрыве всех жил кабеля, когда ра­ бочая емкость пары на длине неисправного участка известна. На коротких участках ( / < 3 км) измерительный мост питается пере­ менным током частотой 800 Гц; на длинных участках ( / > 3 км) мост питается .переменным током частотой 10 Гц. Порядок опре­ деления расстояния до .места обрыва всех жил следующий:

б) создают вторую схему измерения (рис. 3.25,6), уравновеши­ вают мост и рассчитывают значение емкости оборванной пары Су, измеренной из пункта Б ;

Расчетная формула (3.57) получена из двух уравнений:

СХ = СР1Х п С р= (Сх+ С у)/1.

Рис. 3.25. Схема измерения электрической емкости неис­ правной цепи мостом перемен­ ного тока:

а — из пункта А; б — из пунк­ та Б

Рис. 3.26. Схема измерения электрической емкости неис­ правной цепи микрофарадмегром

М е т о д ы и з м е р е н и я е м к о с т и н е и с п р а в н о й це ­

рения — табл. 3.3. Порядок определения расстояния до места обрыва всех жил односторонним методом следующий:

а) создают схему измерения (рис. 3.26); б) по показаниям микрофарадметра определяют емкость обор­

ванной пары Сх, измеренной из пункта А. Для уменьшения по­ грешности измерения необходимо выбрать такой предел шкалы микрофарадметра, при котором стрелка (световой указатель) от­ клонилась бы возможно больше в пределах рабочей части шкалы; в) рассчитывают расстояние до места обрыва жил /х— {CxfCi)l. Порядок определения расстояния до .места обрыва всех жил

двусторонним методом следующий:

а) создают первую схему (рис. 3.27,а) и по показаниям микро­ фарадметра определяют емкость оборванной пары СХ) измеренной из пункта А;

б) создают вторую схему измерения (рис. 3.27,6) и определяют емкость оборванной пары Су, измеренной из пункта Б;

в) рассчитывают расстояние до места обрыва жил /х=

-[^ ./( С х + Су)]/.

Вметодах измерения отношения емкостей исправной и неис­ правной жил используются мосты переменного тока низкой

(10 Гц) тональной (800 Гц) частоты, а также мосты постоянного тока, питающиеся пульсирующим током. В зависимости от величи­ ны переходных сопротивлений Rm и Rnz поврежденного провода

Рис. 3.28. Метод измерения отношения ем­ костей исправной и неисправной жил мо­ стом переменного тока при Rui и R*i^>

>1 МОм:

я— схема измерения; б — видоизмененная

схема измерения

Рис. 3.27. Схема измерения электрической емкости неисправной цепи микрофарадмет-

ром:.

а — из пункта А; б — из пункта Б

Рис. 3.27

Ме т о д и з м е р е н и я о т н о ш е н и я е м к о с т е й при Rm и /?п2^1 МОм. Порядок определения расстояния до места об­ рыва жилы этим методом при использовании моста переменного тока следующий:

а) создают схему измерения (рис. 3.28,а); б) уравновешивают схему и фиксируют значение переменного

плеча мостовой схемы Ru,

где R — значение сопротивления постоянного плеча мостовой схе­ мы (см. табл. 3.2).

Сделаем вывод расчетной формулы (3.58). Для составления ис­ ходного уравнения равновесия моста изменим конфигурацию схе­ мы измерения. На видоизмененной схеме (рис. 3.28,6) отсутствуют

Подставив в последнее равенство СХ~1ХСШ и Ci=lCm, получим (3.58).

Порядок определения расстояния до места обрыва жилы мос­ том постоянного тока -при питании его пульсирующим током сле­ дующий:

а) создают схему измерения (рис. 3.29);

Рис. 3.29. Схема метода измерения от­ ношения емкостей исправной и неис­ правной жил мостом постоянного тока, питаемого пульсирующим током при Rm И (/?п2^Д МОм

Рис. 3.30. Метод измерения отношения емкостей исправной и неисправной жил

б) уравновешивают схему моста. Для этого, периодически пе­ реключая контакты кнопочного .переключателя S и изменяя со­ противление переменного плеча мостовой схемы /?м, добиваются

Сделаем вывод расчетной формулы. Для составления исходно­ го уравнения равновесия моста изменим конфигурацию схемы из­ мерения. Из преобразованной схемы рис. 3.30,6 видно, что пере­ ходное сопротивление Ru%находится в диагонали питания моста,