RU2732797C1 - Method of calibration and verification of winding wires insulation defects measuring instruments - Google Patents
Method of calibration and verification of winding wires insulation defects measuring instruments Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732797C1 RU2732797C1 RU2020107825A RU2020107825A RU2732797C1 RU 2732797 C1 RU2732797 C1 RU 2732797C1 RU 2020107825 A RU2020107825 A RU 2020107825A RU 2020107825 A RU2020107825 A RU 2020107825A RU 2732797 C1 RU2732797 C1 RU 2732797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- defect
- wire
- sensor
- electrode
- insulation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано, например, при калибровке и поверке измерителей дефектности изоляции обмоточных проводов.The invention relates to control and measuring equipment, and can be used, for example, in the calibration and verification of meters of defectiveness of insulation of winding wires.
В РФ при калибровке определяют действительные метрологические характеристики средств измерений (см. РМГ 29-2013), а при поверке сравнивают полученные при калибровке характеристики с заданными (как правило, характеристики приводятся в паспорте на средство измерения).In the Russian Federation, during calibration, the actual metrological characteristics of measuring instruments are determined (see RMG 29-2013), and during verification, the characteristics obtained during calibration are compared with the specified ones (as a rule, the characteristics are given in the passport for the measuring instrument).
Известно, что кабели и изолированные линии обладают определенным сопротивлением пробою. Для кабелей и изолированных линий давно существуют искровые контрольные калибровочные и поверочные приборы, посредством которых в соответствии с различными стандартами при помощи испытательного напряжения проверяют изоляцию линий на наличие дефектов. Также в течение многих лет для этой цели существует европейский стандарт EN 50356, который описывает и оговаривает конструкцию устройств такого типа, а также испытательные напряжения различного вида, и, кроме того, предоставляет инструкции, как можно измерить чувствительность прибора при обнаружении дефектов изоляции. Обновленная версия европейского стандарта имеет наименование EN 62230:2007. В основе данного стандарта - испытательные напряжения различной формы: переменные напряжения частотой 40-62 Гц, переменные напряжения фактически синусоидальной формы и частотой 500 Гц-1 МГц или импульсное напряжение с крутым нарастанием и сильным демпфированием на спаде. Искровой испытательный прибор должен также содержать систему индикации для указания наличия дефекта либо световым сигналом или акустическим, когда изоляция или оболочка кабеля из-за дефекта изоляции или дефекта покрытия не держит определенное испытательное напряжение и возникает пробой на проводник с нулевым потенциалом. Устройство обнаружения дефекта должно запускать цифровой счетчик, так чтобы показывать каждый отдельный дефект. Устройство должно также суммировать дефекты по всей длине кабеля до его конца. Счетчик должен сохранять результат индикации, пока не будет зарегистрирован следующий дефект, или индикатор будет очищен вручную.It is known that cables and insulated lines have a certain resistance to breakdown. For cables and insulated lines, spark control calibration and verification devices have long existed, by means of which, in accordance with various standards, using a test voltage, the insulation of lines is checked for defects. Also, for many years for this purpose, there has been the European standard EN 50356, which describes and specifies the design of devices of this type, as well as test voltages of various types, and, in addition, provides instructions on how to measure the sensitivity of the device when detecting insulation defects. The updated version of the European standard is named EN 62230: 2007. This standard is based on test voltages of various shapes: alternating voltages with a frequency of 40-62 Hz, alternating voltages with a virtually sinusoidal shape and a frequency of 500 Hz-1 MHz, or a pulse voltage with a steep rise and strong damping on the fall. The spark tester should also contain an indication system to indicate the presence of a defect, either by a light signal or an acoustic signal, when the insulation or sheath of the cable, due to a defect in insulation or a defect in coating, does not hold a certain test voltage and a breakdown occurs on a potential-free conductor. The defect detection device must run a digital counter to indicate each individual defect. The device should also summarize defects along the entire length of the cable to its end. The meter shall keep the indication result until the next defect is registered or the indicator is manually cleared.
Для поверки чувствительности искрового испытательного прибора требуется, чтобы происходило включение индикатора дефекта, когда между определенным электродом и проводником нулевого потенциала искусственно создается состояние дефекта. Известно, что с этой целью создают, так называемые, имитаторы дефекта. Имитатор должен быть настроен так, чтобы для каждого имитируемого дефекта имитатор формировал разряд в искровом промежутке длительностью 0,025 с для напряжения переменного тока и напряжения высокой частоты и 0,0005 с для напряжения постоянного тока. Должна запускаться последовательность по меньшей мере из 20 разрядов такого типа, при этом не должно быть временного запаздывания более чем на 1 с. Чувствительность устройства обнаружения дефекта настраивают так, чтобы на каждый искусственно формируемый разряд происходила регистрация не более одного и не менее одного счетного импульса.To verify the sensitivity of a spark tester, it is required that the defect indicator is turned on when a defect condition is artificially created between a certain electrode and a zero potential conductor. It is known that for this purpose so-called defect simulators are created. The simulator must be configured so that for each simulated defect, the simulator generates a spark gap of 0.025 s for AC voltage and high frequency voltage and 0.0005 s for DC voltage. A sequence of at least 20 bits of this type must be triggered, with no time delay of more than 1 s. The sensitivity of the defect detection device is adjusted so that for each artificially generated discharge, no more than one and at least one counting pulse is recorded.
Известен имитатор дефектов, в котором выполнены вышеуказанные требования. Имитатор содержит диск из диэлектрического материала, который через передачу приводится во вращение от двигателя, и несет на себе электрод, который постоянно находится под нулевым потенциалом. Напротив указанного электрода установлен неподвижный игольчатый электрод, на который подают испытательное напряжение. Расстояние между игольчатым электродом и электродом диска заранее задано. Размеры игольчатого электрода также заданы (Приложение В к стандарту EN 62230:2007). Оператор фабрики-производителя кабеля, использующий искровое испытательное устройство, обязан время от времени проверять указанное устройство посредством имитатора. Поверку чувствительности рекомендуется выполнять по меньшей мере раз в год, а также после первоначальной установки, после каждого ремонта или серьезной регулировки устройства.Known defect simulator, which meets the above requirements. The simulator contains a disc made of a dielectric material, which is driven into rotation by a motor through a transmission, and carries an electrode on itself, which is constantly at zero potential. A stationary needle electrode is installed opposite the specified electrode, to which a test voltage is applied. The distance between the needle electrode and the disc electrode is predetermined. The dimensions of the needle electrode are also specified (Appendix B to EN 62230: 2007). The operator of the cable factory using the spark test device is obliged to check the said device from time to time by means of a simulator. We recommend that you perform a sensitivity check at least once a year, and after initial installation, after every repair or major adjustment of the unit.
Наиболее близким к заявляемому объекту является способ, описанный в патенте (патент РФ №2473920) [1].Closest to the claimed object is the method described in the patent (RF patent No. 2473920) [1].
Способ для калибровки и поверки измерителей дефектности изоляции состоит в имитации дефектов при помощи искрового контрольного прибора, в котором испытательное напряжение от высоковольтного генератора прикладывают через электрод к непрерывному кабелю, распознают факты пробоя, отображают их посредством схемы обнаружения и суммируют посредством счетчика дефектов, при этом для поверки надежности распознавания дефектов к фиксированному разрядному промежутку прикладывают испытательное напряжение заранее заданного уровня, заданной длительности и частоты, при этом указанные импульсные испытательные напряжения формируют посредством высоковольтного генератора самого искрового контрольного прибора.The method for calibrating and checking insulation defectiveness meters consists in imitating defects using a spark control device, in which a test voltage from a high-voltage generator is applied through an electrode to a continuous cable, breakdown facts are recognized, displayed by means of a detection circuit and summed up by means of a defect counter, while for for verification of the reliability of defect recognition, a test voltage of a predetermined level, a predetermined duration and frequency is applied to a fixed discharge gap, while said impulse test voltages are generated by a high-voltage generator of the spark control device itself.
Недостатком способа-прототипа является невозможность калибровать и поверять измерители дефектности изоляции обмоточных проводов, использующих газоразрядный датчик дефектов.The disadvantage of the prototype method is the inability to calibrate and verify the meters of defectiveness of the insulation of winding wires using a gas-discharge sensor of defects.
Техническая задача, поставленная в рамках данного изобретения, заключается в создании возможности калибровки и поверки измерителей дефектности изоляции обмоточных проводов использующих газоразрядный датчик дефектов.The technical problem posed within the framework of this invention is to create the possibility of calibrating and verifying the meters of defectiveness of the insulation of winding wires using a gas-discharge defect sensor.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе калибровки и поверки измерителей дефектности изоляции обмоточных проводов, заключающимся в подаче через электрод напряжения к непрерывному изолированному проводу, и в распознавании факта дефекта посредством схемы обнаружения для имитации непрерывного изолированного провода, размещают отрезок изолированного провода на образующей поверхности диэлектрического цилиндрического диска, причем укладку провода в осуществляют так, чтобы он образовывал замкнутую окружность, концы указанного отрезка провода выводят на боковую поверхность указанного диэлектрического диска и электрически соединяют с металлической осью, на которой закреплен диск, ось через скользящий контакт заземляют, создают в изоляции провода один дефект в виде точечного прокола изоляции до жилы провода, к поверхности упомянутого провода прижимают подпружиненный металлический дискообразный свободно вращающийся на оси электрод–датчик дефектов, на ось которого через скользящий контакт подают высокое постоянное напряжение, подсоединяют к оси резистивный делитель напряжения, низковольтное плечо которого подсоединяют к схеме обнаружения дефекта, в качестве которой используют осциллограф, приводят диэлектрический диск во вращение, измеряют скорость перемещения провода, и многократно протягивают упомянутый дефектный участок изоляции провода через электрод - датчик дефектов, и при каждом прохождении дефектного участка изоляции провода через электрод-датчик дефектов, снимают с него осциллографом сигналы импульсов дефекта, с использованием которых калибруют и осуществляют поверку измерителей дефектности.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in the method of calibrating and verifying the meters of defectiveness of insulation of winding wires, which consists in supplying voltage through the electrode to a continuous insulated wire, and in recognizing the fact of a defect by means of a detection circuit to simulate a continuous insulated wire, place a piece of insulated wire on the generatrix the surface of the dielectric cylindrical disk, and the laying of the wire in is carried out so that it forms a closed circle, the ends of the specified segment of the wire are brought out to the side surface of the specified dielectric disk and electrically connected to the metal axis on which the disk is fixed, the axis is grounded through a sliding contact, created in insulation wire one defect in the form of a point puncture of the insulation to the wire core, a spring-loaded metal disk-shaped electrode-sensor of defects freely rotating on the axis is pressed to the surface of the said wire, on the axis of which Cut the sliding contact, a high constant voltage is applied, a resistive voltage divider is connected to the axis, the low-voltage arm of which is connected to a defect detection circuit, which is an oscilloscope, the dielectric disk is rotated, the speed of the wire is measured, and the said defective section of the wire insulation is repeatedly pulled through electrode - defect sensor, and at each passage of the defective section of the wire insulation through the defect sensor electrode, defect pulse signals are removed from it with an oscilloscope, with the use of which the defectiveness meters are calibrated and verified.
2. Для определения рабочего напряжения измерителя, согласно п. 2 формулы, в процессе многократного протягивания дефектного участка провода через электрод-датчик дефектов, на упомянутый электрод подают постоянное напряжение, которое после каждого очередного протягивания дефектного участка через электрод ступенчато увеличивают до тех пор, пока на осциллографе не появится импульс дефекта, при этом уровень напряжения, при котором на осциллограф поступил сигнал дефекта принимают в качестве рабочего напряжения контроля Up.2. To determine the operating voltage of the meter, according to
3. Для определения разрешающей способности измерителя, согласно п. 3 формулы изобретения, при многократном протягивании дефектного участка изоляции провода через электрод-датчик дефектов, на упомянутый датчик подают рабочее напряжение Up, и при каждом очередном протягивании дефектного участка через датчик-электрод снимают осциллограммы сигнала дефекта, с использованием которых определяют разрешающую способность электрода-датчика Lp по формуле Lp=2(lcp+3σ), где lcp=
На фиг. 1 приведено устройство, реализующее заявляемый способ. На фиг. 2 представлена типовая осциллограмма сигнала с электрода, при прохождении через него дефектного участка изоляции провода.FIG. 1 shows a device that implements the inventive method. FIG. 2 shows a typical oscillogram of a signal from an electrode when a defective section of wire insulation passes through it.
На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1 - диэлектрический цилиндрический диск; 2 - изолированный провод; 3 - электрод, служащий датчиком дефектов; 4 - ось диэлектрического диска; 5 - ось электрода; 6 - источник регулируемого постоянного напряжения; 7, 8 - клеммы источника; 9 - двухлучевой осциллограф, служащий в качестве схемы обнаружения дефекта; 10 - калибруемый измеритель дефектности; R1 - разрядное напряжение; R2, R3 - делитель напряжения; R4 - токоограничительное сопротивление; C - разрядная емкость датчика; позицией lд - обозначен дефект в изоляции провода.FIG. 1 introduced the following designations: 1 - dielectric cylindrical disc; 2 - insulated wire; 3 - electrode serving as a defect sensor; 4 - the axis of the dielectric disk; 5 - electrode axis; 6 - source of regulated constant voltage; 7, 8 - source terminals; 9 - double-beam oscilloscope serving as a defect detection circuit; 10 - calibrated defectiveness meter; R1 - discharge voltage; R2, R3 - voltage divider; R4 - current limiting resistance; C is the discharge capacity of the sensor; position l d - denotes a defect in the insulation of the wire.
На фиг. 2 введены следующие обозначения tр-время с момента зажигания коронного разряда до момента погасания коронного разряда при прохождении одного дефекта в зоне электрода-датчика дефектов; tс - время стабильного горения коронного разряда при прохождении единичного дефекта под электродом - датчиком дефектов.FIG. 2 introduced the following designations t p - time from the moment of ignition of the corona discharge to the moment of extinction of the corona discharge during the passage of one defect in the area of the electrode-sensor of defects; t s - the time of stable combustion of the corona discharge when a single defect passes under the electrode - the defect sensor.
Сущность изобретения заключается в следующем. В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008 [2], целостность изоляции выражается числом точечных повреждений на проводе определенной длины, зафиксированных с помощью электрического испытательного устройства. При этом для контроля дефектов изоляции проводов на изоляции проводов от 0,050 до 0,25 мм используемый высоковольтный электрод (датчик) выполняют в виде двух. Ролики в устройстве должны быть из нержавеющей стали и обеспечивать, каждый, контакт с проводом на длине (25±2,5) мм.The essence of the invention is as follows. In accordance with GOST R IEC 60851-5-2008 [2], the integrity of the insulation is expressed by the number of point faults on a wire of a certain length, recorded using an electrical test device. In this case, to monitor defects in the insulation of wires on the insulation of wires from 0.050 to 0.25 mm, the high-voltage electrode (sensor) used is made in the form of two. The rollers in the device must be made of stainless steel and ensure, each, contact with the wire over a length of (25 ± 2.5) mm.
При контроле на точечные изоляции проводов с номинальным размером жилы провода 0,250 до 1,600 мм применяют один высоковольтный электрод в виде ролика. Ролик должен быть из нержавеющей стали и обеспечивать контакт с проводом на длине 25÷30 мм.When testing for point insulation of wires with a nominal wire core size of 0.250 to 1.600 mm, one high-voltage electrode in the form of a roller is used. The roller should be made of stainless steel and provide contact with the wire over a length of 25 ÷ 30 mm.
Недостатком указанного контроля является, во-первых, малая универсальность датчика, так как для проводов, с диаметром жилы, лежащей в диапазоне от 0,050 до 0,25 мм, используют электрод - датчик, выполненный в виде двух роликов, и контролируемый провод протягивается через 4 ролика, два из которых являются направляющими, а два других - электродами датчика. Для проводов с диаметром, лежащим в диапазоне от 0,25 до 1,600 мм, этот датчик уже не применим, и взамен него используют один высоковольтный электрод большего диаметра.The disadvantage of this control is, firstly, the low versatility of the sensor, since for wires with a core diameter lying in the range from 0.050 to 0.25 mm, an electrode is used - a sensor made in the form of two rollers, and the controlled wire is pulled through 4 rollers, two of which are guides and the other two are sensor electrodes. For wires with a diameter ranging from 0.25 to 1.600 mm, this sensor is no longer applicable, and instead, one high-voltage electrode of a larger diameter is used.
Во-вторых, как при контроле проводов с диаметром жил, лежащей в диапазоне от 0,050 до 0,25 мм, так и при контроле проводов с диаметром, лежащим в диапазоне от 0,25 до 1,600 мм, провод многократно перегибается. Это приводит к высоким механическим нагрузкам на изоляцию провода со стороны роликов, что приводит не только к ослаблению механической и электрической прочности изоляции контролируемого провода, но и вызывает появление дополнительных дефектов в изоляции провода. Поэтому при помощи упомянутого контроля осуществляют только выборочный контроль, при постоянной и относительно малой скорости протягивания провода, равной (275±25) мм/с.Secondly, both when testing wires with a core diameter lying in the range from 0.050 to 0.25 mm, and when testing wires with a diameter lying in the range from 0.25 to 1.600 mm, the wire is repeatedly bent. This leads to high mechanical loads on the wire insulation from the side of the rollers, which leads not only to a weakening of the mechanical and electrical strength of the controlled wire insulation, but also causes additional defects in the wire insulation. Therefore, with the help of the mentioned control, only selective control is carried out, at a constant and relatively low speed of drawing the wire, equal to (275 ± 25) mm / s.
Некоторые недостатки указанного контроля дефектности изолированного провода, устраняются контролем, изложенным в работе [3]. Устройство для контроля дефектности изоляции провода, содержит датчик-электрод, источник высокого напряжения, первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов дефектов, выходом подключенного к входу счетчика количества дефектов, в него введен формирователь импульсов скорости и датчик скорости, причем второй выход источника высокого напряжения подсоединен к датчику-электроду, датчик скорости через формирователь скорости подключен к второму входу формирователя импульсов дефектов, при этом последний состоит из источника опорного напряжения, формирователя переднего и заднего фронтов и дифференциального усилителя, первый, второй входы и выход которого подключены соответственно к первому входу формирователя импульсов дефектов, к выходу источника опорного напряжения и к первому входу формирователя переднего и заднего фронтов, второй вход и выход которого являются соответственно вторым входом и выходом формирователя импульсов дефектов.Some disadvantages of the specified control of defectiveness of the insulated wire are eliminated by the control set forth in [3]. A device for monitoring the defectiveness of wire insulation, contains a sensor-electrode, a high voltage source, the first output of which is connected to the first input of the defect pulse former, the output of the defect counter connected to the input, a speed pulse shaper and a speed sensor are introduced into it, and the second output of the high voltage is connected to the sensor-electrode, the speed sensor is connected through the speed former to the second input of the defect pulse former, the latter consisting of a reference voltage source, a shaper of the leading and trailing edges and a differential amplifier, the first, second inputs and outputs of which are connected respectively to the first input of the defect pulse former, to the output of the reference voltage source and to the first input of the leading and trailing edge shaper, the second input and output of which are respectively the second input and output of the defect pulse former.
Недостатком указанного контроля, как и аналогичных способов контроля дефектности изоляции обмоточных проводов [4,5], является отсутствие таких метрологических данных, как напряжение контроля, чувствительность прибора к дефектам, разрешающая способность газоразрядного электрода-датчика дефектов и других важных характеристик контроля. Отсутствие таких данных приводит к неоправданно высоким напряжениям, подаваемым на электрод-датчик при контроле, и к высоким погрешностям при определении количества дефектов в изоляции контролируемого провода и их протяженностей.The disadvantage of this control, as well as similar methods for monitoring the defectiveness of the insulation of winding wires [4, 5], is the absence of such metrological data as the control voltage, the sensitivity of the device to defects, the resolution of the gas-discharge electrode-sensor of defects and other important control characteristics. The lack of such data leads to unjustifiably high voltages applied to the electrode-sensor during testing, and to high errors in determining the number of defects in the insulation of the tested wire and their lengths.
Для устранения указанных недостатков при контроле дефектности изоляции обмоточных проводов необходимо проводить калибровку средств контроля и их периодическую поверку.To eliminate these shortcomings when monitoring the defectiveness of the insulation of the winding wires, it is necessary to calibrate the control means and their periodic verification.
В РФ при калибровке определяют действительные метрологические характеристики средств измерений (См. РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения), а при поверке сравнивают полученные при калибровке характеристики с заданными (как правило, характеристики приводятся в паспорте на средство измерения).In the Russian Federation, during calibration, the actual metrological characteristics of measuring instruments are determined (See RMG 29-2013 GSI. Metrology. Basic terms and definitions), and during verification, the characteristics obtained during calibration are compared with the specified ones (as a rule, the characteristics are given in the passport for the measuring instrument).
Рассмотрим подробнее, к каким недостаткам приводит отсутствие калибровки и поверки измерителей дефектности обмоточных проводов.Let us consider in more detail what disadvantages are caused by the lack of calibration and verification of measuring devices for defectiveness of winding wires.
На фиг. 2. приведена типичная осциллограмма сигнала с электрода - датчика дефектов, при прохождении в зоне его действия дефектного участка изоляции. Эта осциллограмма сигнала с электрода-датчика дефектов была снята при отрицательном потенциале на упомянутом датчике, равном f=-2 кВ.FIG. 2. shows a typical oscillogram of a signal from an electrode - a defect sensor, when a defective section of insulation passes through its zone of action. This oscillogram of the signal from the electrode-sensor of defects was taken at a negative potential at the said sensor equal to f = -2 kV.
В известных, приведенных выше способах контроля дефектности изоляции проводов для обнаружения дефектного участка изоляции провода используется явление зажигания коронного разряда между датчиком дефектов и заземленной жилой провода при прохождения дефектного участка изоляции в зоне действия датчика дефектов.In the known above-mentioned methods for monitoring the defectiveness of wire insulation to detect a defective section of wire insulation, the phenomenon of ignition of a corona discharge between the defect sensor and a grounded core wire is used when the defective section of insulation passes in the area of the defect sensor.
Коронный разряд является самостоятельным разрядом в сравнительно плотном газе. Если к двум электродам, между которыми находится газовый промежуток, приложить электрическое поле, то при определенной разности потенциалов между электродами, которую назовем критической и обозначим через U0, возникает коронный разряд. Величина U0 существенным образом зависит от конфигурации электродов, состава газовой среды в области электродов и от количества свободных электронов в межэлектродной области и ряда иных факторов. Непосредственное визуальное наблюдение коронного разряда указывает на ряд прерывистых явлений в короне. Прерывистый характер коронного разряда был обнаружен Тричелем [5]. Коронный ток, как показал Тричель, слагается из периодических и правильно чередующихся импульсов. При повышении напряжения сила тока в каждом импульсе остается неизменной, а общая сила тока коронного разряда увеличивается за счет увеличения частоты чередования импульсов. Каждый регулярный импульс представляет собой обычным образом развивающийся ряд лавин, сопровождаемой фотоионизацией в окружающем объеме газа.A corona discharge is a self-sustained discharge in a relatively dense gas. If an electric field is applied to two electrodes, between which there is a gas gap, then at a certain potential difference between the electrodes, which we call critical and denote by U 0 , a corona discharge occurs. The value of U 0 essentially depends on the configuration of the electrodes, the composition of the gaseous medium in the region of the electrodes and on the number of free electrons in the interelectrode region and a number of other factors. Direct visual observation of the corona discharge indicates a series of intermittent corona phenomena. The intermittent nature of the corona discharge was discovered by Trichel [5]. The corona current, as Trichel showed, is composed of periodic and regularly alternating pulses. As the voltage increases, the current in each pulse remains unchanged, while the total corona discharge current increases due to an increase in the pulse alternation frequency. Each regular pulse represents a series of avalanches developing in the usual way, accompanied by photoionization in the surrounding gas volume.
Типичный сигнал с датчика дефектов при прохождении через него поврежденного участка изоляции провода приведен на фиг. 2. На фиг. 2 приведена осциллограмма напряжения (верхняя часть осциллограммы) и тока (нижняя часть осциллограммы), снятая при помощи двухлучевого осциллографа. В зоне А осциллограммы выделен участок осциллограммы в увеличенном масштабе. Видно, что ток сигнала имеет импульсную форму, что подтверждает тот факт, что вид разряда - коронный. В сигнале с датчика дефектов иногда возникает несколько импульсов напряжения. На фиг. 2 их два: один менее, а другой более продолжительный и более стабильный. Длительность более стабильного участка на осциллограмме обозначена как tн. Возможность появления в сигнале с датчика дефектов при прохождении через датчик только одного дефектного участка нескольких импульсов обусловлено тем, что при перемещении провода и приближении передней границы дефекта изоляции к датчику дефектов коронный разряд может загораться, затем гаснуть, и через некоторое время загораться вновь.A typical signal from a defect sensor when a damaged section of wire insulation passes through it is shown in Fig. 2. In FIG. 2 shows an oscillogram of voltage (upper part of the oscillogram) and current (lower part of the oscillogram), taken using a two-beam oscilloscope. In zone A of the oscillogram, a section of the oscillogram is highlighted on an enlarged scale. It can be seen that the signal current has a pulsed form, which confirms the fact that the type of discharge is corona. Several voltage pulses sometimes appear in the signal from the defect sensor. FIG. 2 there are two of them: one is less, and the other is longer and more stable. The duration of a more stable section on the oscillogram is designated as t n . The possibility of defects appearing in the signal from the sensor when only one defective section of several pulses passes through the sensor is due to the fact that when the wire moves and the front boundary of the insulation defect approaches the defect sensor, the corona discharge can ignite, then go out, and after a while re-ignite.
Этот процесс зажигания и погасания разряда зависит от ряда причин, таких как уровень напряжения на электроде-датчике дефектов, степень загрязнения провода, поперечные колебания провода и т.д.This process of ignition and extinction of the discharge depends on a number of reasons, such as the voltage level at the defect sensor electrode, the degree of contamination of the wire, lateral vibrations of the wire, etc.
Определение количества дефектов в изоляции контролируемого провода в способах и устройствах, использующий газоразрядный датчик дефектов осуществляют по количеству сигнальных импульсов напряжения, пришедших в счетчик количества дефектов с датчика дефектов. Таких нестабильных зон при прохождении под датчиком одного дефектного участка может быть несколько, на осциллограмме фиг. 2 их два. При этом каждый импульс напряжения в сигнале с датчика может быть ошибочно посчитан, как дефект.Снижение напряжения контроля на электроде - датчике дефектов приводит к уменьшению вероятности возникновения нескольких импульсов напряжения в сигнале с электрода-датчика дефектов. Поэтому уровень напряжения на электроде - датчике является очень важным параметром контроля. От уровня этого напряжения зависит чувствительность датчика к дефектам, а также величина систематической погрешности, которую вносит датчик в определение количества дефектов и их протяженность в процессе контроля. Под чувствительностью к дефектом будем понимать такой минимальный уровень напряжения на электроде-датчике дефектов, при котором любой точечный дефект в виде прокола изоляции будет обнаружен со 100% вероятностью. Обозначим это напряжение через Up и назовем его рабочим напряжением датчика дефектов.Determination of the number of defects in the insulation of the monitored wire in methods and devices using a gas-discharge sensor of defects is carried out by the number of signal voltage pulses that have come to the counter of the number of defects from the sensor of defects. There can be several such unstable zones when one defective area passes under the sensor; in the oscillogram in Fig. 2 there are two of them. In this case, each voltage pulse in the signal from the sensor can be mistakenly counted as a defect. A decrease in the control voltage at the defect sensor electrode leads to a decrease in the probability of several voltage pulses in the signal from the defect sensor electrode. Therefore, the voltage level at the electrode - sensor is a very important control parameter. The sensitivity of the sensor to defects depends on the level of this voltage, as well as the magnitude of the systematic error that the sensor introduces into determining the number of defects and their length during the inspection process. Under the sensitivity to a defect, we mean such a minimum voltage level at the defect sensor electrode, at which any point defect in the form of an insulation puncture will be detected with 100% probability. Let us designate this voltage through U p and call it the operating voltage of the defect sensor.
Величина абсолютной систематической погрешности при контроле протяженности дефектов зависит от зоны разрешения датчика, под которой следует понимать длину пути, пройденную точечным, пренебрежительно малым по протяженности дефектом в зоне датчика за интервал времени от момента зажигания, до момента погасания коронного разряда между датчиком и жилой провода в месте дефекта.The magnitude of the absolute systematic error in monitoring the length of defects depends on the sensor resolution zone, which should be understood as the length of the path traversed by a point defect of negligible length in the sensor zone during the time interval from the moment of ignition to the moment of extinction of the corona discharge between the sensor and the core wire in the place of the defect.
Величина упомянутой систематической погрешности определяется разрешающей способностью электрода - датчика дефектов. Под разрешающей способностью электрода – датчика дефектов условимся понимать то минимальное расстояние между границами двух соседних дефектов, при котором упомянутые дефекты регистрируются раздельно.The magnitude of the mentioned systematic error is determined by the resolving power of the electrode - the defect sensor. By the resolving power of an electrode - a defect sensor, we will agree to understand the minimum distance between the boundaries of two adjacent defects, at which these defects are recorded separately.
Наименьшее линейное расстояние между двумя точечными дефектами в изоляции провода, начиная с которого их изображения сливаются и перестают быть различимыми, называется линейным пределом разрешения.The smallest linear distance between two point defects in wire insulation, from which their images merge and cease to be distinguishable, is called the linear resolution limit.
Для определения рабочего напряжения и разрешающей способности нужно электрод–датчик дефектов откалибровать, что и отражено в заявляемом способе.To determine the operating voltage and resolution, it is necessary to calibrate the defect sensor electrode, which is reflected in the claimed method.
Зона разрешения электрода датчика дефектов зависит, в частности, от напряжения на датчике. Поэтому, для определения зоны разрешения (разрешающей способности датчика) первоначально нужно откалибровать датчик дефектов, и определить, при каком напряжении будет осуществляться контроль. Оптимальным напряжением контроля Up, будет такое напряжение, при котором точечный дефект в виде прокола изоляции гарантированно, со 100% вероятностью будет зарегистрирован датчиком дефектов. Для определения величины упомянутого напряжения отбирается бездефектный участок провода и в его изоляции наносится точечный дефект, в виде прокола иглой изоляции до токопроводящей жилы провода.The resolution range of the electrode of the defect sensor depends in particular on the voltage at the sensor. Therefore, to determine the resolution zone (sensor resolution), it is first necessary to calibrate the defect sensor and determine at what voltage the control will be carried out. The optimal control voltage U p will be such a voltage at which a point defect in the form of a puncture of insulation is guaranteed, with 100% probability will be registered by the defect sensor. To determine the value of the mentioned voltage, a defect-free section of the wire is selected and a point defect is applied in its insulation, in the form of a puncture of the insulation with a needle to the conductive core of the wire.
На электрод - датчик дефектов 5 (фиг.1) подается напряжение от источника питания 6 такой величины, при котором коронный разряд при прохождении упомянутого дефектного участка изоляции провода гарантированно не зажигается. В процессе калибровки датчика многократно протягивают упомянутый дефектный участок изоляции 2 через электрод-датчик дефектов 5 и при каждом очередном протягивании повышают напряжение на датчике 5. Эта процедура повторяется до тех пор, пока указанный точечный дефект не будет гарантированно зарегистрирован электродом - датчиком дефектов 5. Свидетельством такого обнаружения дефекта служит появление импульсного сигнала на осциллографе 9. Напряжение, при котором это произойдет и будет рабочим напряжением Up датчика дефектов. Поскольку точечный дефект выполнен в виде прокола изоляции, то в первом приближении, можно считать, что этот дефект имеет пренебрежительно маленькую протяженность, т.е. lд ≈ 0. Однако, при прохождении упомянутого пренебрежительно малого по протяженности дефекта через датчик дефектов на последнем возникнет импульс, длительностью tс. Расстояние, на которое переместится провод за время tс. будет зависеть от разрешающей способности электрода–датчика. Для определения разрешающей способности электрода датчика дефектов, выбирают бездефектный участок изоляции провода 2 (фиг. 1) и в его изоляции наносят точечный прокол изоляции до жилы провода. После чего подготовленный отрезок провода, с нанесенными на него дефектом, многократно протягивают через электрод-датчик дефектов, на который подано напряжение Up. При каждом очередном протягивании провода измеряют скорость его перемещения относительно электрода-датчика дефектов, а при помощи осциллографа 9 (фиг.1) определяют время tci (см. фиг..2) при каждом очередном i-ом протягивании.On the electrode - the sensor of defects 5 (Fig. 1) voltage is supplied from the
После чего определяют разрешающую способность электрода-датчика Lp по формуле Lp=2(lcp+3σ), где lcp=
Пример конкретного выполнения. По заявляемому способу производилась калибровка электрода - датчика дефектов, в измерителе дефектности изоляции провода марки ПЭТВ диаметром 0,8 мм, на установке изображенной на фиг. 1.An example of a specific implementation. According to the claimed method, the electrode was calibrated - the sensor of defects, in the meter for the defectiveness of the insulation of the PETV wire with a diameter of 0.8 mm, on the installation shown in FIG. 1.
Установка (фиг.1.) включала в себя диэлектрический диск 1 диаметром D=600 мм, вращаемый через редуктор двигателем постоянного тока. По образующей поверхности диска была проточена канавка, глубиной h=0,3 мм, в которую был уложен отрезок контролируемого провода 2 диаметром d=0,8 мм с нанесенным в его изоляции точечным дефектом, в виде прокола изоляции до жилы провода. Концы провода были выведены на боковую поверхность диска и электрически соединены с металлической осью 4, на которую был закреплен диск 1. Ось через скользящий контакт, резистор R4, являющийся датчиком тока, была заземлена. Регулировка скорости вращения диска осуществлялась изменением напряжения питания двигателя. Частота υ вращения диска контролировалась тахометром ТЕМП-4. Скорость движения провода V относительно датчика дефектов определялась с использованием показаний тахометра по формуле V=υ×(D-d-h).The installation (Fig. 1) included a dielectric disk 1 with a diameter of D = 600 mm, rotated through a gearbox by a DC motor. A groove with a depth of h = 0.3 mm was cut along the generatrix of the disk surface, into which a piece of controlled
К поверхности контролируемого провода прижимался подпружиненный вращающийся электрод-датчик дефектов, выполненный в виде ролика из нержавеющей стали, диаметром 13 мм. На ось 5 электрода-датчика дефектов через скользящий контакт подавалось от источника 6 с клеммы 8 высокое напряжение контроля. Параллельно разрядному промежутку присоединялась емкость С=90 пФ. С высоковольтного источника напряжение отрицательной полярности через токоограничивающее сопротивление R1=500 кОм подавалось на электрод–датчик дефектов. На электрод - датчик дефектов 3 (фиг.1) подавалось напряжение от источника питания 6 такой величины, при котором коронный разряд при прохождении упомянутого дефектного участка изоляции провода гарантированно не зажигается. Это напряжение начиналось со 100 В. При каждом очередном протягивании повышали напряжение на электроде-датчике 3 на 50 В. Эта процедура повторялась до тех пор, пока указанный точечный дефект не был гарантированно зарегистрирован электродом - датчиком дефектов 3. Свидетельством такого обнаружения дефекта служит появление импульсного сигнала на осциллографе 9. Напряжение, при котором это произошло, равнялось 450 В. При указанном напряжении из осциллограммы дефекта исчезал предыимпульс, и время tc становилось равным времени tp (фиг.2). При этом напряжении дефектный участок 100 раз протягивали через электрод-датчик дефектов и все 100 раз он гарантированно регистрировался осциллографом. После этой процедуры величина Up была принята в качестве рабочего напряжения электрода–датчика дефектов. При каждом протягивании, из 100 указанных выше, измерялась скорость провода Vi, снималась осциллограмма сигнала дефекта, по которой определялось время tci (см. фиг. 2). По полученным результатам определялась разрешающая способность электрода–датчика дефектов по формуле Lp=2(lcp+3σ)=2(3,5+3×0,15)=7,9 мм, где lcp=
- среднее квадратическое отклонение отрезка провода, прошедшего через электрод–датчик дефектов за время tci сигнального импульса дефекта; S2=
После калибровки электрода-датчика дефектов, производилась поверка измерителя дефектности 10 (фиг. 1). Поверка производилась по методике, изложенной в заявляемом способе, только в качестве схемы обнаружения дефектов использовался не осциллограф, а измеритель дефектности. Поверка показала, что установленные при помощи заявляемого способа метрологические характеристики полностью соответствовали характеристикам измерителя.After calibrating the defect sensor electrode, the
По сравнению с аналогами [3,4], где напряжение контроля составляло (1,5 -2) кВ, калибровка по заявляемому способу позволила снизить напряжение контроля в 3,3 - 4,4 раза.Compared with the analogs [3,4], where the control voltage was (1.5-2) kV, the calibration according to the claimed method made it possible to reduce the control voltage by 3.3 - 4.4 times.
Таким образом, разработанный способ калибровки позволяет производить калибровку и поверку измерителей дефектности изоляции обмоточных проводов, чего невозможно сделать с помощью способа-прототипа.Thus, the developed calibration method makes it possible to calibrate and calibrate the meters of defectiveness of the insulation of winding wires, which cannot be done using the prototype method.
Используемые источники:Sources used:
1. Патент РФ№2011112057.Способ имитации дефектов при помощи искрового контрольного прибора и искровой контрольный прибор. Опубликовано 2012.10.10 (Прототип).1. RF patent No. 2011112057. A method for imitating defects using a spark control device and a spark control device. Published on 2012.10.10 (Prototype).
2. ГОСТ Р МЭК 60851-5-2008. Провода обмоточные. Методы испытаний. Часть 5. Электрические свойства.2.GOST R IEC 60851-5-2008. Winding wires. Test methods.
3. Авторское свидетельство СССР №364885, кл. G01N27/00, 1971.3. USSR author's certificate No. 364885, class. G01N27 / 00, 1971.
4. Патент РФ№2506601. //Способ контроля и ремонта изоляции проводов// Г.В.Смирнов, Д.Г. Смирнов. Опубликовано 10.02.2014 Бюл. №4.4. RF patent No. 2506601. // Method of control and repair of wire insulation // G.V. Smirnov, D.G. Smirnov. Published on February 10, 2014 Byull. No. 4.
5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М.: Наука, 1987. - 592 с.5. Raizer Yu.P. Gas discharge physics. - Moscow: Nauka, 1987 .-- 592 p.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020107825A RU2732797C1 (en) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | Method of calibration and verification of winding wires insulation defects measuring instruments |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020107825A RU2732797C1 (en) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | Method of calibration and verification of winding wires insulation defects measuring instruments |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2732797C1 true RU2732797C1 (en) | 2020-09-22 |
Family
ID=72922388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020107825A RU2732797C1 (en) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | Method of calibration and verification of winding wires insulation defects measuring instruments |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732797C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086995C1 (en) * | 1993-07-15 | 1997-08-10 | Иркутский государственный университет | Method for detection of electric strength of solid dielectric materials |
RU2207581C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-06-27 | Марийский государственный университет | Method determining state of line insulation of distribution networks and location of point of its failure |
CN201477192U (en) * | 2009-05-12 | 2010-05-19 | 新疆新能许继自动化有限责任公司 | Digital wave-recording device of power generator transformer set/circuit |
RU2589509C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Method of determining current in channel of electric breakdown of dielectric material |
CN110632465A (en) * | 2019-11-13 | 2019-12-31 | 西南石油大学 | HHT (Hilbert-Huang transform) normalized iteration-based high-voltage direct-current transmission line fault distance measurement method |
-
2020
- 2020-02-21 RU RU2020107825A patent/RU2732797C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086995C1 (en) * | 1993-07-15 | 1997-08-10 | Иркутский государственный университет | Method for detection of electric strength of solid dielectric materials |
RU2207581C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-06-27 | Марийский государственный университет | Method determining state of line insulation of distribution networks and location of point of its failure |
CN201477192U (en) * | 2009-05-12 | 2010-05-19 | 新疆新能许继自动化有限责任公司 | Digital wave-recording device of power generator transformer set/circuit |
RU2589509C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Method of determining current in channel of electric breakdown of dielectric material |
CN110632465A (en) * | 2019-11-13 | 2019-12-31 | 西南石油大学 | HHT (Hilbert-Huang transform) normalized iteration-based high-voltage direct-current transmission line fault distance measurement method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Boggs | Partial discharge. III. Cavity-induced PD in solid dielectrics | |
US3781665A (en) | Cable fault location indicator | |
Bartnikas | A commentary on partial discharge measurement and detection | |
RU2737515C1 (en) | Method of controlling winding insulation defectiveness | |
JP5527267B2 (en) | Defect simulation method using electric discharge tester and electric discharge tester | |
Kunicki et al. | Study on descriptors of acoustic emission signals generated by partial discharges under laboratory conditions and in on-site electrical power transformer | |
CN110275096A (en) | Insulator surface defect local discharge detection device and detection method | |
RU2726729C1 (en) | Wire insulation defectiveness monitoring device | |
RU2732797C1 (en) | Method of calibration and verification of winding wires insulation defects measuring instruments | |
Golenishchev-Kutuzov et al. | Remote testing for defects in in-service high-voltage insulators | |
RU2737511C1 (en) | Method of controlling winding insulation defectiveness | |
JP2871695B2 (en) | Insulation abnormality diagnosis device for gas insulation equipment | |
Lemke et al. | Modeling of cavity discharges under AC and DC voltage—Part I: Limitations of the network-based PD model | |
RU187120U1 (en) | A device for detecting local defects in a conductive coating based on capacitance measurements using an induction electrode | |
Gupta et al. | Modeling of calibration circuit for partial discharge measurement | |
Bach et al. | Suitable voltage levels for on-site tests of MV and HV-cables with damped AC to detect service endangering defects | |
Wild et al. | Power cable modeling for PD pulse propagation and sensitivity | |
US5032795A (en) | Defect position locator for cable insulation monitoring | |
McEachron | Measurement of transients by the lichtenberg figures | |
Guastavino et al. | A study about partial discharge measurements performed applying to insulating systems square voltages with different rise times | |
SU1619152A1 (en) | Method and apparatus for checking and calibrating eddy-current inspection device | |
JP2019020315A (en) | Device and method for partial discharge detection by ground line current method | |
Liu | Partial discharge detection and analysis in low pressure environments | |
RU2762126C1 (en) | Winding wire insulation defect meter | |
Anand et al. | Evidence of Partial Discharges in the Dielectric Liquid using Electro-Optic Probes |