专利名称：多功能电缆故障检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型主要用于电缆故障检测和电缆预防性实验，尤其适合矿山修复电缆使用。
电缆故障主要分为相间短路、相线断路、单相、多相绝缘、接地等故障，接地又分为高阻(5KΩ以上)及低阻接地，且高阻接地故障更多见。
目前已有的电缆故障检测仪主要有1、声测仪就是利用电缆试验直流耐压设备将故障线接入线路，用电容放电产生的音频及电磁波辐射，通过压电式或磁棒式探头检测信号进行放大来判断故障点的位置，故障点处声音大，但该方法在产生放电时，其声音及电磁波传播很远，声音大小难以判断，故障点的位置也就难以查找。
2、音频感应仪该仪是向电缆故障线芯回路中输入音频电磁波，当电磁波沿着线芯传播到故障点时就改变方向，借此来判断故障点的位置，但由于电磁波具有很强的辐射性，频率越高辐射越远，尤其对带有屏蔽屏(金属屏蔽或半导体屏蔽)或金属统包型的电缆，其电波会沿屏蔽层传播，以致整根电缆都能检测到声音信号，很难找到故障点的位置。对非屏蔽的故障点判断，尽管在故障点处电波会发生变化，但只适用于低阻(通常小于1.5KΩ)情况，且因受电波的幅射影响，其判断故障点的精度一般大于200mm，对高阻接地故障则无法检测。
3、KDLZ-1型电缆故障测试仪该仪器就是利用了音频感应法而设计的，其原理如
图1、图2所示。
该仪器由发射机及接收机组成，具体电路见图3、图4。
音频发射机采用12.5V电池供电，最大工作电流275MA，最大输出电压55V(四档)，最大输出短路电流750MA，信号频率850HZ。
由于该仪器依靠与电缆的阻抗匹配，将信号输入电缆，且输出串有电阻，输出功率、输出电压都很小，难以在故障处形成回路电流，因此，注入到电缆中的基本上是一种电磁波，因此，也就难以摆脱前述缺点，当遇有很低阻故障时，电磁波会从故障点发生泄漏，改变方向，此时能够找到故障点位置，但因825HZ信号辐射仍稍强，其判断故障点的精度通常大于200mm，而且仅能探测一般橡套电缆的的相间直接短路、单相直接接地(电阻小于1KΩ)故障，对上述稍高接地电阻(大于1.5KΩ)接地故障，因电磁波到达该点时，很小改变或不改变，因而也就难以判断故障点的位置，同时对矿用半导体屏蔽，带金属统包层及监视层电缆、铠装电缆等的故障点，因电磁波会沿其屏蔽层传播，则很难探测到，而且目前矿山井上下所用电缆几全部都是带屏蔽层或绝缘监视层或铠装等统包型电缆，因此也就极大地限制了该仪器的使用范围，且该仪器最大检测长度只有300米。
同类型的其它品种的仪器，其性能精度及适用性，与该仪器大同小异，不尽人意。
在常见的几种电缆故障中，大部分为接地绝缘故障和短路故障，其他故障则较少，而在该两种故障中高阻故障最多，占95％以上。但目前的电缆故障探伤仪，对高阻故障的判断基本无能为力，对低阻故障的判断其准确性、精度也无法达到进行直接对症维修的要求，尤其是屏蔽电缆及带金属统包的电缆，其判断误差很大，甚至无法检测，以至于延误生产，造成浪费。
本实用新型的目的就是提供一种适用于屏蔽电缆及带金属统包的电缆，并能准确、快速、高精度地找到故障点的位置，对其进行及时对症维修的电缆故障检测仪。
为了实现上述目的，本实用新型的工作原理是将连续可调高压音频电压直接输入电缆中，从而将电缆隐患点击穿，回路产生音频电流，由电流产生磁场辐射，通过检测磁场的强弱，并将磁场转换为电一声信号来判断故障点的位置所在，因磁场(微弱磁场)的辐射较小，衰减很大，且方向性很强，因此，判断故障点的位置也就很准确，精度很高。由于采用了高压(视电缆工作电压调定)音频，只要电缆存在隐患点，在施加电压不超过电缆耐压试验值的情况下，定能击穿，从而在大功率信号发生器的驱动下，形成电流，产生磁场，进行检测，其成功率几乎达到100％，本方法只适用于接地绝缘故障和短路故障的检测，但已可以满足大部分故障的查找，同时，本仪器还可以兼作高压直流耐压试验仪器使用，尤其适合矿山作电缆修复使用，其探测电缆长度可以达到十几千米。
对于其它故障的检测精度和成功率与音频仪相同。
本实用新型多功能电缆故障检测仪，包括主机、探头和接收机，其特征在于主机部分包括电源电路，它为主机提供工作电压；大功率音频信号发生器产生300HZ左右的音频信号，该音频信号输入自耦调压器原边，付边接至交直流两用高压升压变压器，输出0～50KV高压。检测电缆绝缘、接地或短路故障时，交直流两用高压升压变压器输出端接至电缆故障相，交直流两用高压升压变压器地接电缆地线，其余悬空；检测电缆断路故障时，交直流两用高压升压变压器输出端接至电缆故障相，其余相及地线接变压器地，电缆另一端全部接地；探头与接收机连接，探头沿电缆移动检测，探头检测出的信号输入到接收机的输入端，经带通滤波器滤波后送给集成运放IC11/2进行电压放大，再经二阶带通滤波器进行滤波后送给集成运放IC11/2进行电压放大，再送给集成运放IC2进行功率放大，推动耳机或扬声器发声。
本实用新型可以准确地检测10KV以下各种橡套电力电缆，带屏蔽层的电缆，金属统包型电缆相间、对地、高阻、低阻绝缘故障。对非铁材料外包型电缆，各种橡套电缆、聚乙烯电缆等检测误差不大于±2cm，对铁皮或钢丝外包型电缆，其精度不大于±5cm。对断线故障的检测仅适应于非屏蔽型电缆。
以下结合附图进一步说明本实用新型的内容图1为已有的KILZ-1型电缆故障测试仪的发射机方框图。
图2为已有的KDLZ-1型电缆故障测试仪的接收机方框图。
图3为已有的IDLZ-1型电缆故障测试仪的发射机电原理图。
图4为已有的KDLZ-1型电缆故障测试仪的接收机电原理图。
图5为本实用新型方框图。
图6为本实用新型的主机电原理图。
图7为本实用新型的接收机电原理图。
图8为本实用新型的主机的另一种实施例电原理图。
图9为本实用新型的使用接线图。
图10为本实用新型一体化的结构示意图。
本实用新型的技术方案如图5、图6、图7、图9所示。包括主机1、探头12和接收机13。主机部分包括电源电路，它为主机提供工作电压。大功率音频信号发生器产生约300HZ左右的音频信号(波形不限，功率不小于300W)，将该信号输入到自耦调压器原边(调压器输出电流不小于6A，容量不小于1.5KVA)，付边接至交直流两用高压升压变压器19(升压变压器功率不小于0.5KVA，输入电压0～220V，输出高压0～50KV(根据需要，输出电压可稍低些)。当用作电缆绝缘、接地或短路故障检测时，将升压器的高压输出端(直流状态)接至电缆故障相8、升压器地接电缆地线9，其余悬空，然后调节输出电压，观察毫安表7，待毫安表输出电流达到20mA～40mA时停止，用探头12及接收机13沿电缆检测，会听到300HZ的音频声，声音突然消失或明显减弱的位置即为故障点的准确位置。作电缆绝缘、接地或短路故障检测时，探头用电感式探头。
当用作断路故障检测时，将高压输出端(直流态)接至故障相，其余相及地线接变压器地，电缆另一端全部接地，调整输出电压不超过200V，然后用探头沿电缆检测，声音发生明显变化的地方即为故障点。用作断路故障检测时，探头用电容式探头。
当用作电缆耐压试验时，接入电容器16进行试验。
本实用新型主机电原理图如图6所示。
①BG1、BG2、VT1、J1等构成220V、127V电压自动抟换电路，以适应不同的电源电压。
②由BG3、BG4、R1、R2、R3、R4、C7、C8、C9、C10、B5～BG25、C9、C10、B5等组成大功率方波信号发生器，频率300HZ。
③B3为自耦调压器。
④B4为交直流两用高压升压变压器。在交直流两用高压升压变压器上设计有输出电压表。
⑤LH为电流互感器，用于为保护回路及电流表提供信号。
⑥VT5为高压硅堆；mA为毫安表，串接在交直流两用高压升压变压器输出端，经毫安表输出。
⑦K1、K2、K3、K4为功能转换开关，用以切换电缆探伤及耐压试验。当K3、K4切换到A端时为耐压试验；切换到B端时为电缆探伤。
⑧BG26、BG27、VT4、VR1、C13、VT3、T2、C、TA、QA、KW构成保护和启动停止电路，当输出电流(调压器付边)超过8A时自动断电，KW为调压器回零复位开关，V1、V2、V3分别构成停止、启动、电缆探伤指示灯电路。
接收机电原理如图7所示。探头检测的信号接至输入端，由R1、C1、C2、R2组成的带通滤波器滤波后送给IC11/2放大，之后再由R5、C3、C4、R6、C5、R7组成的二阶带通滤波器进行滤波后送给IC11/2放大，再送给IC2功率放大，推动耳机(或扬声器)发声。
本实用新型的主机的另一种实施例电原理如图8所示。与图6所示的主机实施例不同之处在于音频信号发生器的发生方式及所用元件不同，图6所示的主机是运用多谐振荡器推动三极管，图8所示实施例则是运用单结晶管触发可控硅。
另外，主机中保护电路、电压自动转换电路也可以使用运算放大器实现该功能。
接收机的集成电路也可以使用三极管或其它运放制作，但必须设置带通滤波器以滤除杂散干扰。
本实用新型的使用接线图如图9所示，图9中附图标记分别为1、主机；2、电流表；3、电压表；4、输出；5、仪表输入；6、短路杆；7、毫安(微安)表；8、故障相；9、地线；10、支架；11、电缆；12、探头；13、接收机；14、耳机；15、音量钮；16、放电棒；17、电容器；18、地；19、交直流两用高压升压变压器；20、高压尾；21、电压调节；22信号指示灯；23、功能选择；24、停止；25启动。
电容17在做电缆耐压试验时才用。本实用新型也可做成一本化结构形式，如图10所示。图10中的附图标记为1、主机；2、电流表；3、电压表；7、毫安表；8、故障相；10支架；11、电缆；12、探头；13、接收机；14、耳机；16、放电棒；19、交直流两用高压升压变压器；22、信号指示灯；23功能选择；26、电容器连线(耐压试验用)；27、电容器接线柱；28、插头；29、控制盒；30、启动、停止、升降钮；31、电源线。
权利要求1.一种多功能电缆故障检测仪，包括主机(1)、探头(12)和接收机(13)，其特征在于主机(1)部分包括电源电路，它为主机提供工作电压；大功率音频信号发生器产生300HZ的音频信号，该音频信号输入到自耦调压器原边，付边接至交直流两用高压升压变压器(19)，输出0～50KV高压；检测电缆绝缘、接地或短路故障时，交直流两用高压升压变压器(19)输出端接至电缆(11)故障相(8)，交直流两用高压升压变压器地(18)接电缆地线(9)，其余悬空；检测电缆断路故障时，交直流两用高压升压变压器输出端接至电缆故障相，其余相及地线接变压器地，电缆另一端全部接地；探头(12)与接收机(13)连接，探头(12)沿电缆(11)移动检测，探头检测出的信号输入到接收机(13)的输入端，经带通滤波器滤波后送给集成运放IC11/2进行电压放大，再经二阶带通滤波器进行滤波后送给集成运放1C11/2进行电压放大，再送给集成运放IC2进行功率放大，推动耳机(14)或扬声器发声。
2.根据权利要求1所述的多功能电缆故障检测仪，其特征在于所述大功率音频信号发生器采用多谐振荡器推动三极管或单结晶管触发可控硅式音频信号发生器。
3.根据权利要求1所述的多功能电缆故障检测仪，其特征在于在电源部分设计有220V、127V电压自动转换电路。
4.根据权利要求1所述的多功能电缆故障检测仪，其特征在于在电源部分设计有保护和启动停止电路，当自耦调压器付边输出电流超过8A时自动断电。
5.根据权利要求1所述的多功能电缆检测仪，其特征在于在主机上设计有功能转换开关K1、K2、K3、K4，用以切换电缆探伤和耐压试验。
6.根据权利要求1所述的多功能电缆检测仪，其特征在于在交直流两用高压升压变压器上设计有输出电压表。
7.根据权利要求1所述的多功能电缆检测仪，其特征在于在交直流两用高压升压变压器输出端串接有毫安表(7)，经毫安表(7)输出。
专利摘要本检测仪用作电缆探伤和耐压试验。包括主机、探头和接收机,大功率音频信号发生器产生300Hz音频信号输入到自耦调压器原边,付边接至交直流两用高压升压变压器,输出高压,接至电缆故障相。用探头及接收机沿电缆检测。该仪器可以判断6KV以下橡套电缆、带屏蔽层的电缆、铠装电缆、带金属统包层的电缆等绝缘故障、高阻(<10MΩ)、低阻接地故障的检测,其精度可以达到2cm。尤其适合矿山修复电缆使用,亦可检测普通橡套电缆的断线故障。
文档编号G01R31/02GK2466669SQ01216430
公开日2001年12月19日 申请日期2001年2月19日 优先权日2001年2月19日
发明者刘世春, 刘芒果 申请人:刘世春