一种感应式二次电缆对芯仪的研制

引言

近年来,恰逢电网变电站继电保护改造及新变电站投产高峰期,涉及大量二次电缆的退运、接入与使用。由于二次电缆多、每根电缆的线芯多,对芯成为电缆拆接前必不可少的一个基本环节。

目前,弱电线路的检测寻芯市场上有比较成熟的技术和产品,如网线断点检测仪等,在检测网线断点时比较准确。但对于二次电缆芯的核对,变电站施工现场基本都是选择使用万用表量通断的对芯方法。

为此,我们研制了一种感应式二次电缆对芯仪,能够实现二次电缆对芯寻芯及运行电缆备用芯查找功能,降低对芯步骤中造成的交直流回路接地或短路、保护误动风险,有效提高作业效率。

1感应式二次电缆对芯仪的设计思路

1.1传统对芯方法的不足

在二次施工、作业过程中,对芯是确保二次电缆接线正确的重要步骤。传统作业方法中,对芯是将电缆芯一端对地,另一端用万用表测量对地是否导通,如图1所示。

该方法存在以下不足之处:

(1）对芯前需逐根测量每根电缆芯有无电压,交直流电压均需测量,过程繁琐且效率低[3];

(2）电缆对地存在交直流回路短路或接地的风险,特别是对于开关控制回路,不正确的电缆对地存在开关误动风险;

(3）在电缆较长、干扰较大、变电站接地网不良等情况下,对地测量电阻较大且离散性大,增加了现场误判的风险。

1.2感应式二次电缆对芯仪的设计思想

为解决以上问题,我们研制了一套感应式二次电缆对芯仪,其工作原理示意图如图2所示,它由信号发生器和对芯器组成,信号发生器发出的特定频率的高频信号通过二次电缆专用接口接入需要对芯的电缆,在电缆周围产生环绕的信号场,通过高灵敏度感应式对芯器很快在对端识别出目标信号,由此确定电缆两端是同一根电缆芯,也可用于运行电缆备用芯查找。

2感应式二次电缆对芯仪的功能实现

一种感应式二次电缆对芯仪,由信号发生器和对芯器组成,其中信号发生器如图3所示,主要包括:金属探针(101）、电源指示灯(102）、发信指示灯(103）、音频信号发生模块(104）、电源按钮(105）、放大模块(106）、电池(107）。

其电路原理图如图4所示,主要由KD9300大规模CMoS集成电路构成,G为2节5号电池组成的电池组,S1为电源开关,S2为发信按钮,VD1为电源指示灯,VD2为对芯(发信）指示灯。

对芯器结构示意图如图5所示,主要包括:金属探针(201）、电源指示灯(202）、匹配指示灯（203）、检测放大模块(204）、电源按钮（205）、抗干扰模块(206）、扬声器（207）、电池(208）。

其电路原理图如图6所示,主要由LM4906音频功率放大器构成,G为2节5号电池组成的电池组,R1～R4均为匹配电阻,s3为电源开关,C为耦合电容。

感应式二次电缆对芯仪工作原理如图2所示,当按下s1电源开关时,VD1电源指示灯亮,信号发生器上电,按下s2发信按钮,VD2对芯（发信）指示灯亮,电路被触发,KD9300高频信号经VT9011放大,三极管集电极便产生一个高频信号,由金属探针输出,金属探针与电缆芯连接:另外一侧对芯器中,当按下s3电源开关时,对芯器金属探针与电缆芯连接,当两侧为同一电缆芯时,信号经电缆芯输出至耦合电容C的耦合加到LM4906放大器的反相输入端（1脚）,LM4906内部有两个放大器,抗干扰电路滤除干扰信号,信号放大后从Vo1（2脚）和Vo2（3脚）以电桥输出的形式加到扬声器,发出"滴滴"声,VD4指示灯闪烁,发出声光提示。当两侧不是同一电缆芯时,对芯器无声光提示。

3感应式二次电缆对芯仪的应用

目前,本文所述感应式二次电缆对芯仪已结合新建、扩建、技改工程在多个变电站顺利使用,现场应用证明:

（1）由于对芯的二次电缆上加的是信号发生器发出的高频信号,即使该信号错加在带电回路上,也不会造成保护误动:

(2）无需测量交直流电压,有效提高了作业效率:

(3）对芯器是利用高频信号检测放大来识别,所以无需将二次电缆对地,只需将对芯器的金属感应器接近或接触电缆芯对端便可识别,整个过程中没有新增任何导电二次回路,不存在交直流回路接地或短路、保护误动风险。

4结语

本文所述感应式二次电缆对芯仪,其将KD9300CM:s集成电路产生的高频信号加到二次电缆芯上,对侧通过LM4906放大该电缆上的高频信号输出给扬声器和发光二极管发出声光提示的对芯方式,实现了二次电缆对芯寻芯及运行电缆备用芯查找功能,能够适应电缆较长、干扰较大、变电站接地网不良等工况,广泛应用于涉及二次电缆接入前需对芯的新建、扩建、技改工程,能够降低对芯步骤中造成的交直流回路接地或短路、保护误动风险,有效提高了作业效率。