FR2714733A1

FR2714733A1 - Defect locating device for heating electrical cable

Info

Publication number: FR2714733A1
Application number: FR9400095A
Authority: FR
Inventors: Durr Henri
Original assignee: SSEC SARL
Current assignee: SSEC SARL
Priority date: 1994-01-03
Filing date: 1994-01-03
Publication date: 1995-07-07
Anticipated expiration: 2014-01-03
Also published as: FR2714733B1

Abstract

The device includes a welder transformer and a low frequency generator, with its associated receiver, which are suitable for detecting short-circuits. The low frequency generator has a tunable oscillator which generates sinusoidal and square signals. The receiver includes a Hall sensor connected to a variable gain amplifier and earphones. A high frequency generator and its associated receiver are provided for detecting cable ruptures. The HF receiver includes a coil and a tuning capacitor connected to a FET and a diode demodulator. Its sensitivity can be adjusted with a potentiometer. An audio amplifier and earphones are linked to the receiver.

Description

La présente invention concerne un dispositif de localisation de défauts sur cables électriques de chauffage. The present invention relates to a device for locating faults on electric heating cables.

II existe deux types de câbles: I'un monofilaire, I'autre coaxial . Le câble monofilaire est enrobé d'isolant; on appellera ame le conducteur. Le cable coaxial est composé d'un conducteur central enrobé d'isolant, lui même contenu dans une gaine métallique tubulaire, elle même enrobée d'isolant. On appellera âme le conducteur central dans lequel circule le courant de chauffe, et gaine le conducteur de protection qui est relié à la terre de chaque coté du câble. Par la suite, les extrémités du câble seront appelées ame gauche, gaine gauche et ame droite, gaine droite. There are two types of cables: one monofilament, the other coaxial. The monofilament cable is coated with insulation; the driver will be called ame. The coaxial cable is composed of a central conductor coated with insulation, itself contained in a tubular metal sheath, itself coated with insulation. We will call the central conductor in which the heating current flows, and sheath the protective conductor which is connected to the earth on each side of the cable. Thereafter, the ends of the cable will be called a left core, left sheath and right core, right sheath.

La localisation est traditionnellement effectuée, soit par la mesure de résistance à l'aide d'un pont de Wheatstone compensé, soit à l'aide d'une caméra sensible aux infra-rouges. Localization is traditionally performed, either by measuring resistance using a compensated Wheatstone bridge, or using a camera sensitive to infrared.

La localisation par mesure de résistance est peu précise pour trois raisons:
- incertitude sur la mesure,
- non conformité de la pose réelle par rapport aux plans,
- plans de pose inexistants.Localization by resistance measurement is imprecise for three reasons:
- measurement uncertainty,
- non-conformity of the actual installation with respect to the plans,
- non-existent installation plans.

La localisation par la caméra à infra-rouge présente les inconvénients suivants:
- l'équipement est couteux,
- I'utilisation est limitée aux cables coaxiaux avec défauts de court-circuit,
- le temps de localisation est important à cause du temps de chauffe nécessaire à
l'obtention du signal,
- en cas de détection difficile, le cable risque d'etre surchauffé et fragilisé,
- la localisation des défauts de coupure franche est impossible.Localization by the infrared camera has the following disadvantages:
- the equipment is expensive,
- use is limited to coaxial cables with short circuit faults,
- the location time is important because of the heating time required to
obtaining the signal,
- in the event of difficult detection, the cable risks being overheated and weakened,
- the location of blunt cut faults is impossible.

Le dispositif, selon l'invention, permet de remédier à ces inconvénients. II comporte, selon une première caractéristique, un générateur de soudage destiné à affranchir les défauts des cables coaxiaux en respectant les caractéristiques tension et intensité du cable chauffant. II s'agit d'un transformateur d'isolement à fuite magnétique dont la tension de sortie à vide peut être fixe ou variable. L'application de la tension issue du générateur de soudage provoque un courtcircuit entre l'âme et la gaine du câble coaxial au niveau du défaut. Lorsque le court-circuit est établi, le courant injecté dans le cable est limité instantanément et automatiquement entre un et trois Ampères, soit une intensité inférieure à celle admissible par tout type de câble. La tension est appliquée pendant un temps très court, de l'ordre de un dixième à cinq secondes, et ne dépasse pas sept cents Volts Efficaces. Le temps et la tension sont donnés à titre indicatif et ne sont pas limitatifs. The device according to the invention overcomes these drawbacks. It comprises, according to a first characteristic, a welding generator intended to overcome the faults of the coaxial cables while respecting the voltage and current characteristics of the heating cable. It is a magnetic leakage isolation transformer whose no-load output voltage can be fixed or variable. The application of the voltage from the welding generator causes a short circuit between the core and the sheath of the coaxial cable at the level of the fault. When the short circuit is established, the current injected into the cable is instantly and automatically limited between one and three amperes, i.e. an intensity lower than that admissible by any type of cable. The voltage is applied for a very short time, of the order of one tenth to five seconds, and does not exceed seven hundred Effective Volts. The time and the voltage are given for information only and are not limitative.

Selon un mode particulier de réalisation, le générateur de soudage peut être remplacé par un dispositif électronique présentant les qualités identiques de réduction du courant de court-circuit et d'isolement par rapport au réseau (type onduleur) ; la tension de sortie sera altemative et/ou continue. According to a particular embodiment, the welding generator can be replaced by an electronic device having the same qualities of reduction of the short-circuit current and of isolation from the network (inverter type); the output voltage will be alternating and / or continuous.

Selon une seconde caractéristique, le dispositif comporte un générateur basses-fréquences, appelé par la suite générateur BF, et son récepteur associé particulièrement adapté à la détection de court-circuits sur les câbles coaxiaux. Le générateur BF est constitué d'un oscillateur réglable sur les fréquences audibles: la forme du signal peut etre sinusoldale ou carnée. Le signal est ensuite amplifié. According to a second characteristic, the device comprises a low-frequency generator, hereinafter called the LF generator, and its associated receiver particularly suitable for detecting short circuits on coaxial cables. The LF generator consists of an oscillator adjustable on the audible frequencies: the shape of the signal can be sinusoldale or meaty. The signal is then amplified.

La puissance délivrée est réglable de zéro à cinquante Watts, à titre indicatif selon la sensibilité du récepteur. Une lampe à filament tungstène disposée en série avec la charge limite le courant de courtcircuit à un Ampère : elle peut être mise ou non en service.The power delivered is adjustable from zero to fifty Watts, as an indication depending on the sensitivity of the receiver. A tungsten filament lamp arranged in series with the load limits the short-circuit current to one Ampere: it may or may not be put into service.

Le récepteur BF est composé:
- d'un capteur à effet Hall ou d'une bobine de fil fin enroulée sur un mandrin en fer doux,
- d'un amplificateur à gain réglable,
- d'un écouteur de type HP ou casque.The BF receptor is made up of:
- a Hall effect sensor or a coil of fine wire wound on a soft iron mandrel,
- an amplifier with adjustable gain,
- an HP type earphone or headset.

Selon un mode de réalisation, le récepteur BF peut comporter un filtre de réjection cinquante Hertz etlou un filtre passe-bande. Les filtres sont commutables et permettent de s'affranchir des inductions dues aux câbles du réseau cinquante Hertz etlou des inductions dues aux interférences diverses.According to one embodiment, the LF receiver can include a fifty Hertz rejection filter and / or a bandpass filter. The filters are switchable and allow to avoid inductions due to the cables of the fifty Hertz network and / or inductions due to various interference.

Lorsque le signal BF est appliqué entre l'âme et la gaine du câble coaxial en défaut, il est perceptible à faible intensité de chaque coté du câble jusqu'au défaut, où l'intensité du signal sonore augmente brutalement: en effet, au point de défaut, le court-circua se comporte comme une spire induisant une tension importante dans le capteur du recepteur BF. Après le défaut, il n'y a plus aucun signal. La précision de repérage du défaut est de l'ordre du centimètre pour un câble recouvert de cinq centimètres de béton ; elle est comprise entre un et cinq centimètres lorsque la hauteur de béton est de vingt centimètres. When the LF signal is applied between the core and the sheath of the faulty coaxial cable, it is perceptible at low intensity on each side of the cable until the fault, where the intensity of the sound signal increases suddenly: indeed, to the point default, the short-circuit behaves like a turn inducing a significant tension in the sensor of the LF receiver. After the fault, there is no longer any signal. The accuracy of locating the defect is of the order of a centimeter for a cable covered with five centimeters of concrete; it is between one and five centimeters when the concrete height is twenty centimeters.

Selon une troisième caractéristique, le dispositif comporte un générateur de traçage appelé générateur HF et son récepteur associé adapté au traçage précis et'ou à la détection des ruptures sur tout type de câble. Le générateur fonctionne à fréquences élevées, cinquante kilohertz à titre indicatif. According to a third characteristic, the device comprises a tracing generator called an HF generator and its associated receiver adapted to precise tracing and or to detect breaks on any type of cable. The generator operates at high frequencies, fifty kilohertz for information.

Ce générateur est composé d'un oscillateur, d'un modulateur à fréquence audible, d'un amplificateur réglable de zéro à cinquante Watts. L'amplificateur peut être celui utilisé pour le générateur BF à condition que la bande-passante soit suffisante. Le récepteur HF est constitué:
- d'une bobine longue et d'un condensateur d'accord ou bien d'un capteur à effet Hall,
- - d'un étage émetteur-suiveur composé d'un transistor à effet de champ, transformateur
d'impédance,
- d'un démodulateur à diode,
- d'un potentiomètre de réglage de sensibilité,
- d'un amplificateur audio suivi d'un casque d'écoute.This generator is composed of an oscillator, an audible frequency modulator, an amplifier adjustable from zero to fifty Watts. The amplifier can be the one used for the LF generator provided that the bandwidth is sufficient. The HF receiver consists of:
- a long coil and a tuning capacitor or a Hall effect sensor,
- - an emitter-follower stage composed of a field effect transistor, transformer
impedance,
- a diode demodulator,
- a sensitivity adjustment potentiometer,
- an audio amplifier followed by headphones.

Selon un mode particulier de réalisation, le générateur HF est inclus dans le même boitier que le générateur BF. L'amplificateur large bande étant commun aux deux générateurs, un simple commutateur permet de passer d'un signal à l'autre sur le même câble de sortie.According to a particular embodiment, the HF generator is included in the same box as the LF generator. Since the broadband amplifier is common to both generators, a simple switch allows you to switch from one signal to another on the same output cable.

Le signal du générateur HF est appliqué soit à l'âme, soit à la gaine du cable en défaut. Dans le cas d'une coupure, le signal est appliqué en antenne, la masse du générateur étant reliée à celle du bâtiment. La perte capacitive due à la fréquence du signal entraine un courant suffisant dans le cable ce qui autorise un traçage très précis, de l'ordre du centimètre, pour un cable recouvert de trente centimètres de béton. Le traçage se fat en orientant et en déplaçant la bobine du récepteur HF jusqu'à l'obtension du signal maximum qui a lieu lorsque la génératrice de la bobine est au centre, et perpendiculaire à la direction du câble. Lorsque le câble est coupé, le signal cesse à quelques centimètres de la rupture. Un traçage effectué depuis chaque extrémité permet de localiser précisémment le défaut.The signal from the HF generator is applied either to the core or to the sheath of the faulty cable. In the event of a cut, the signal is applied to the antenna, the mass of the generator being linked to that of the building. The capacitive loss due to the frequency of the signal causes a sufficient current in the cable which allows very precise tracing, of the order of a centimeter, for a cable covered with thirty centimeters of concrete. The tracing gets fat by orienting and moving the coil of the HF receiver until the maximum signal is obtained which takes place when the generator of the coil is in the center, and perpendicular to the direction of the cable. When the cable is cut, the signal stops a few centimeters from the break. Tracing carried out from each end makes it possible to locate the fault precisely.

Les trois exemples suivant illustrent le fonctionnement de l'ensemble. The following three examples illustrate how the assembly works.

EXEMPLE 1: : soit un câble chauffant coaxial de 100 mètres qui présente un défaut de court-circuit aprés perçage de la dalle pour la pose d'une cheville ; il n'existe pas de plan d'installation. La mesure à l'ohmmètre entre l'âme et la gaine donne 25 Ohms coté D(droit) et 12 Ohms coté G(gauche). Le câble n'est pas coupé. Sans entrer dans le détail, on peut calculer la position du défaut situé plus près du coté
G que du coté D; la distance Lg au point G peut être évaluée de la façon suivante:
Lg = 100*12/(25+12) = 32,4 m
Comme nous n'avons pas le plan de l'installation, nous utilisons le générateur HF depuis le coté G et nous traçons le câble dans la zone 30 à 35 mètres. Ensuite, nous utilisons le générateur BF branché entre âme et gaine coté G, et à l'aide du récepteur BF, en longeant le câble tracé précédemment, nous repérons précisement la position du défaut. Pour vérification, nous branchons le générateur BF coté D, et si le point de défaut est vérifié, c'est qu'il n'y a qu'un seul défaut sur le câble.EXAMPLE 1: either a 100-meter coaxial heating cable which has a short circuit fault after drilling the slab for the installation of a dowel; there is no installation plan. The ohmmeter measurement between the core and the sheath gives 25 Ohms on the D side (right) and 12 Ohms on the G side (left). The cable is not cut. Without going into detail, we can calculate the position of the fault located closer to the side
G only on the D side; the distance Lg at point G can be evaluated as follows:
Lg = 100 * 12 / (25 + 12) = 32.4 m
As we do not have the installation plan, we use the HF generator from the G side and we trace the cable in the area 30 to 35 meters. Then, we use the LF generator connected between core and sheath on the G side, and using the LF receiver, along the cable previously traced, we pinpoint the position of the fault. For verification, we connect the BF generator rated D, and if the fault point is verified, it means that there is only one fault on the cable.

EXEMPLE 2 : soit un câble de 100 mètres de longueur coupé. La mesure à l'ohmmètre indique 10
Mohms entre âme et gaine coté G et coté D; il n'y a pas de continuité entre l'âme G et l'âme D, ni entre la gaine G et la gaine D.EXAMPLE 2: either a 100 meter long cable cut. The ohmmeter measurement indicates 10
Mohms between core and sheath side G and side D; there is no continuity between the soul G and the soul D, nor between the sheath G and the sheath D.

Nous branchons le générateur HF en antenne coté G sur l'âme et nous suivons le câble sur 10 mètres; ensuite, nous branchons le générateur HF en antenne coté D sur l'âme et nous suivons le câble à l'aide du récepteur sur 90 mètres environ; ; nous nous retrouvons à quelques centimètres près sur le point précédent. En augmentant la puissance de l'émetteur et la sensibilité du récepteur, nous pouvons affiner la localisation du défaut.We connect the HF generator in antenna rated G on the core and we follow the cable for 10 meters; then, we connect the HF generator in antenna dimension D on the core and we follow the cable using the receiver on approximately 90 meters; ; we find ourselves within a few centimeters on the previous point. By increasing the power of the transmitter and the sensitivity of the receiver, we can refine the location of the fault.

EXEMPLE 3: soit un câble de 100 mètres de longueur présentant un défaut d'isolement de 0,1 Mohms entre l'âme et la gaine coté G et coté D, mais dont l'âme et la gaine sont continus. La résistance entre l'âme D et l'âme G est de 45 Ohms. Nous branchons le générateur de soudage pendant 3 secondes entre l'âme G et l'âme D. Une seconde mesure à l'ohmmètre indique une résistance de défaut enntre l'âme G et la gaine G de 4,5 Ohms. Le câble est en court-circuit à environ 10 % de sa longueur à partir du coté G. Nous procédons de la même façon que pour l'exemple 1 et nous trouvons le défaut à 4 mètres du coté G. EXAMPLE 3: a cable 100 meters in length with an insulation fault of 0.1 Mohms between the core and the sheath on the G side and on the D side, but whose core and sheath are continuous. The resistance between core D and core G is 45 Ohms. We connect the welding generator for 3 seconds between the core G and the core D. A second measurement with the ohmmeter indicates a fault resistance between the core G and the sheath G of 4.5 Ohms. The cable is short-circuited at around 10% of its length from the G side. We proceed in the same way as for example 1 and we find the fault 4 meters from the G side.

Claims

REVENDICA flons

1.Fault finding device on a heating cable, characterized in that it comprises a welding generator, a LF generator and its associated receiver, an HF generator and its associated receiver so that after welding of the fault if necessary , using the welding generator, and / or tracing the fault using the HF generator and its receiver if necessary, the precise location is carried out using the LF generator and its receiver in the event of short-circuited. In the event of a break without short circuit, localization is carried out using the HF generator and its receiver.

2. Device according to claim 1, characterized in that the HF and BF generators are included in the same box.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the broadband amplifier located in the same housing is common to HF and BF generators.

4. Device according to claim 3, characterized in that the box containing the apparatus has a switch making it possible to supply by simple inversion, the output in HF or in BF.

5. Device according to claim 1, characterized in that the sensor of the LF receiver can be either an induction coil, or a Hall effect sensor.

6. Device according to claim 1, characterized in that the sensor of the HF receiver can be either an induction coil or a Hall effect sensor.

7. Device according to claim 1, characterized by the use of a magnetic leakage isolation transformer in order to limit the short-circuit current during remediation of the fault.

8. Device according to claim 1, characterized by the use in place of the leakage transformer of an electronic voltage-current generator with limitation of the short-circuit current.