گزارش کاراموزی روشي براي مكان يابي عيب يابي كابل هاي برق قدرت

دسته بندي : فنی و مهندسی » برق، الکترونیک، مخابرات
گزارش کاراموزي روشي براي مكان يابي عيب يابي كابل هاي برق قدرت در 17 صفحه ورد قابل ويرايش

1) شرح روش :

اصل انعکاس پالس در خطوط انتقال ، براي تشخيص محل معيوب کابل هاي زير زميني از سال 1968 مورد استفاده قرار گرفته است . مزاياي اين روش ، از جمله سهولت در اندازه گيري و توانايي آن براي تشخيص طبيعت عيب ، با يک دقت منطقي ، باعث عموميت پيدا کردن اين روش شده است .

اين مقاله مشخصات بارز دستگاهي از اين نوع را طراحي و مورد آزمايش قرار گرفته است شرح خواهد داد . اصل کار دستگاه در بخش بعدي به طور خلاصه شرح داده شده و چندين طرح براي اندازه گيري فاصله زماني در بخش 3 ارائه شده است . بخش 4 طرح کلي سيستم را ، شامل سيگنال جارو کننده(sweep signal)، پالس ولتاژ بالا و سيگنال مدوله شده با شدت نور(intensity modulation signal)مورد بررسي قرار خواهد داد . توانايي ها و محدوديت هاي دستگاه و چند نتيجه با بکار بردن اسيلوسکوپي که سه ورودي x y z را ميتواند پذيرا باشد ، در بخش 5 عرضه خواهد شد .

2) اصول کار :

در يک خط انتقال و يا کابل انتقال ، اگر يک ورودي تک پله اي با دامنه E اعمال شود ، موج رفت با يک تاخير زماني به اندازه?ثانيه ، که در زير مشخص شده ، به انتهاي کابل خواهد رسيد :







که در آن :

طول خط بر حسب متر =d

سرعت نور بر حسب متر بر ثانيه =c

ثابت دي الکتريک بکار رفته در کابل = Er

اگر در انتهاي خط ، امپدانس بار با امپدانس مشخصه خط مساوي نباشد ، موج به طرف ابتداي خط منعکس مي شود و ضريب انعکاس(reflection coefficient ) در زير مشخص شده است :



که در آن :

امپدانس بار =Zl

امپدانس مشخصه خط =Zo

اين موج منعکس شده در لحظه t=2t به ابتداي خط خواهد رسيد . اگر امپدانس منبع مساوي با zo باشد در اين لحظه انعکاس بيشتري در ابتداي سيستم اتفاق نمي افتد بنابراين براي يک پالس ورودي متناوب ، با پريودي بيش از 2 ثابت زماني مي توانيم اشکال پايداري از پالس هاي برخورد کننده و منعکس شده روي صفه اسيلوسکوپي که به ابتداي خط متصل شده است مشاهده کنيم .

براي کابلي با امپدانس در حال تغيير ( به علت اتصالات و يا عيوب ) ، در طول مسيرش انعکاساتي به تناسب وجود خواهد داشت . فاصله زماني بين اين ها متناسب با فواصل آن هاست ، در صورتيکه دامنه ها و فازهاي آنها سطوح امپدانس را نسبت به امپدانس مشخصه نشان خواهد داد . چون ضريب انعکاس مقداري بين 1- تا 1+ خواهد داشت . پالس منعکس شده ممکن است هم فاز و يا غير هم فاز با پالس اوليه باشد در حاليکه دامنه آن متناسب با اندازه ضريب انعکاس خواهد بود .

بنابراين عيب کابل بر اساس اين که امپدانسي بيشتر و يا کمتر از امپدانس مشخصه کابل دارد مي تواند مشخص شود که اين نيز بستگي به اين موضوع دارد که پالس منعکس شده هم فاز با پالس ورودي است يا خير ، فاصله قسمت معيوب را ميتوان با استفاده از سرعت پالس و فاصله زماني بين دو پالس محاسبه کرد .

3 ) طرح اندازه گيري زمان :

روشهاي متنوعي براي توليد پالس و اندازه گيري فاصله زماني وجود دارد . زماني که پالس توليد شد ، موضوع با اهميت بعدي ، اندازه گيري فاصله زماني پالس است . قبل از اينکه شماي دستگاهي که امروزه مورد استفاده قرار ميگيرد ارائه شود ، دو روش معمول براي اندازه گيري در زير شرح داده خواهد شد :

1 – 3 ) اندازه گيري فاصله زماني به کمک سويپ داخل اسيلوسکوپ : ساده ترين راه براي اندازه گيري فاصله زماني بين پالس اعمال شده و پالس منعکس شده مشاهده همزمان آنها روي صفحه اسيلوسکوپ با استفاده از سويپ داخلي آن ميباشد . در اين روش ، هر دو عامل دقت و ميزان تفکيک اندازه گيري بسنگي به دقت چشم در اندازه گيري زمان تاخير روي صفحه اسيلوسکوپ خواهد داشت .

2 - 3 ) اندازه گيري با استفاده از علائم نشان دهنده (marker pips) : در اين روش بهمراه با تصوير پالسهاي اعمال شده ، علائم نشان دهنده زماني در فواصل زماني مشخص زماني نيز روي صفحه اسيلوسکوپ ظاهر مي شود . بنابراين با شمردن تعداد علائم بين دو پالس ، فاصله زماني را مي توان محاسبه کرد .

از نقطه نظر تئوري اين يک روش دقيقي است ولي به هر حال دقت اندازه گيري بستگي به دقت پريود علائم دارد عامل آخري دقت اندازه گيري نهايي را محدود مي کند . براي مثال اگر فاصله زماني 5/0 ميکرو ثانيه انتخاب شود ( در کابل هاي قدرت ، اين زمان مربوط به يک طول 40 متري است ) ، پريود علائم حداکثر 5/0 ميکروثانيه مي تواند باشد . بنابراين اين موضوع باعث مي شود که احتياج به توليد علائم فرکانس داشته باشيم

همچنين بايد پال اسيلوسکوپ دو کاناله با پهناي باند کافي باشد که از همزماني synchronazation) بين علائم و پالسهاي ولتاژ بالا اجتناب گردد .

3 – 3 ) اندازه گيري زمان به روش مدولاسيون شدت :( ( Intensity modulation روش بهبود يافته اي نسبت به روش فوق با استفاده از مدولاسيون شدت تصوير ظاهر شده روي صفحه اسيلوسکوپ وجود دارد . در روش مدولاسيون شدت تنها قسمت دلخواه سيگنال روي صفحه اسيلوسکوپ ظاهر مي شود که نقطه اي نوراني نيز روي آن وجود دارد . اگر نقطه نوراني بتواند بصورت پيوسته از ابتداي پالس اعمال شده تا انتهاي تصوير ظاهر شده روي صفحه حرکت کند ، مي توان اين حرکت را بر حسب واحد زمان مدرج کرد . توضيح دستگاهي که با اين روش اندازه گيري زمان کار مي کند در بخش بعدي ارائه شده است .

4 ) طرح کلي سيستم :

چون در حالتي که از روش مدولاسيون شدت براي اندازه گيري زمان استفاده ميشود ، تصوير بايستي براي قسمت مشخصي از زمان قابل رويت باشد ، سويپ با پهناي مساوي با محدوده زماني ، مورد نياز است . شروع سويپ بايستي با شروع پالس رفت همزمان گردد . براي اجتناب از تشکيل تصوير خارج از محدوده زماني انتخاب شده ، يک سيگنال محو کننده(blanking signal ) با پلاريته مناسب بايستي در دسترس باشد . اين سيگنال محو کننده همچنين بايستي در تامين روشنايي يک نقطه تيز روشن ، که در طول محور زمان قابل حرکت است ، شرکت نمايد ( در محدوده انتخاب شده ) .



بر اساس احتياجات فوق ، دياگرام بلوکي دستگاه مورد نظر در شکل 1 نشان داده شده است . شکل موج هاي مربوط به اين دياگرام در شکل 2 نشان داده شده است .



آزمايش مدار : ( 5

1- 5 ) روش آزمايش : با استفاده از مقدار ثابت دي الکتريک ماده عايق به کار رفته در کابل معيوب ، سرعت پالس تعيين مي شود . اگر اين عمل امکان پذير نيست ، سرعت مي تواند با استفاده از فاصله معين ترمينال ديگر مشخص شود . براي دريافت انعکاسات ، ترمينال هاي X و Z مدار به ترمينال هاي مربوطه روي اسيلوسکوپ وصل مي شود که تصوير X-Y مربوطه روي صفحه ظاهر مي شود . براي چک کردن حرکت نقطه نوراني ، سيگنال جارو کننده (X ) با هر پهناي زماني روي صفحه ظاهر مي کنيم . کنترل شدت نور اسيلوسکوپ به اندازه اي تنظيم مي شود که نقطه نوراني از بقيه قسمت سيگنال قابل تشخيص باشد .

ترمينال هاي کابل ( يک فاز و دو زمين و يا دو فاز ) به ترمينال هاي خروجي و زمين مدار اتصال پيدا کرده و ورودي قائم اسيلوسکوپ به ترمينال "2" مدار وصل مي شود . رنج زمان اسيلوسکوپ به ماکزيمم مقدار خود منتقل مي شود . اگر در تصوير ظاهر شده روي صفحه اسيلوسکوپ ، پالسهاي انعکاس يافته چندي وجود دارد ، که به تدريج دامنه آنها کم مي شود ، بدليل انعکاس چند گانه اي است که مي توان آنها را توسط کنترل پتانسيومتر از بين برد . ( اين پتانسيومتر مي تواند در مدار شکل 3 بصورت سري با R2 بکار رود ).

محور تنظيم چرخانده مي شود که نقطه روشن روي صفحه اسيلوسکوپ به لبه پيشرو ( leading edge ) پالس منعکسه مورد نظر منتقل شود . وقتي که سلکتور اسيلوسکوپ بدرستي تنظيم شود ، فاصله زماني بين پالس اعمال شده و پالس منعکسه انتخاب شده را بصورت قسمتي از محدوده زمان انتخاب شده نشان ميدهد .

از آنجا که آخرين پالس منعکس شده روي تصوير مربوط به دورترين ترمينال کابل است ، با استفاده از مقدار طول کابل و فاصله زماني بين پالس اعمال شده و آخرين پالس منعکس شده ، سرعت انتقال پالس مشخص ميشود . با استفاده از اين مطلب مي توان فاصله بين ترمينال هاي ورودي تا نقاطي که باعث انعکاس شده است را مشخص کرد .