CN103528771A - 一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，包括以下步骤：第一探头向瓷套管发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第一反射波，所述第二探头向瓷套管发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第二反射波；比较所述第一反射波与第二反射波，当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时，移动所述第一探头，至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时确定临界位置；当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时，移动所述第一探头至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时确定临界位置。本发明还提供一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备。
Description
技术领域
本发明涉及电力电缆行业，具体涉及一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法及设备。
背景技术
高压电缆户外瓷套式终端是电力电缆行业普遍使用的一种终端形式，终端瓷套中充满液体的绝缘油，对于电缆终端而言，绝缘油具有绝缘、散热冷却、灭弧、缓冲减震等作用。当油面高度不能满足要求时，可使电缆终端头发热、绝缘性能降低，严重情况下可产生终端爆炸等安全事故，是电力电缆安全运行的一大隐患。实际生产中，由于绝缘油液面下降或者漏油引起的安全事故普遍存在。目前市场上尚未出现针对电力电缆瓷套式终端油面液位的检测方案。因此，发明一种能够探测高压电缆户外瓷套式终端中绝缘油液面位置的方法和装置十分必要。
发明内容
基于此，本发明基于探测高压电缆户外瓷套式终端中绝缘油液面位置的应用场合，提供一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法及设备。
其技术方案如下：
一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，包括以下步骤：
S1：设定电缆终端瓷套管无漏油故障时绝缘油液面对应的标准位置；
S2：排列布置第一探头于电缆终端瓷套管外壁的第一位置，排列布置第二探头于电缆终端瓷套管外壁的第二位置；
S3：第一探头向瓷套管发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第一反射波，所述第二探头向瓷套管发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第二反射波；
S4：比较所述第一反射波与第二反射波，当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时，移动所述第一探头，至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时确定临界位置；当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时，移动所述第一探头至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时确定临界位置；
S5：获取所述临界位置在电缆终端瓷套管中的位置并与标准位置比较。
所述测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法通过第一探头与第二探头的多探头对比方式，然后移动所述第一探头直至第一反射波与第二反射波满足条件的方式确定临界位置，通过比较所述临界位置在电缆终端瓷套管中的位置与无漏油故障时绝缘油液面对应的标准位置即可检测电缆终端瓷套管是否存在漏油故障。又由于在瓷体/空气界面与瓷体/绝缘油界面反射波不同，因此所述第一探头与第二探头可以在瓷套管的外壁向内腔发射探测波的方式得到第一反射波与第二反射波，从而通过第一反射波与第二反射波进行比较，所述第一探头与第二探头无需伸入瓷套管内部，也无需与绝缘油接触，避免第一探头与第二探头受电缆辐射出的电磁波影响。通过上述方式，实时对电缆终端瓷套管是否存在漏油故障，保证了电缆的正常使用。
进一步地，在步骤S2中，所述第一位置为电缆终端瓷套管外壁的其中一个伞群间，所述第二位置为电缆终端瓷套管外壁的另一个伞群间。
进一步地，在步骤S2与S3之间还包括步骤：将第一探头与电缆终端瓷套管外壁耦合，将第二探头与电缆终端瓷套管外壁耦合，保证探测波是垂直入射至瓷套管。
进一步地，所述将第一探头与电缆终端瓷套管外壁耦合，将第二探头与电缆终端瓷套管外壁耦合的步骤包括清理电缆终端瓷套管外壁、给电缆终端瓷套管外壁刷涂耦合剂、将第一探头以及第二探头通过正压力贴于耦合剂上的步骤。
进一步地，在步骤S3中，所述探测波为超声纵波，超声波是机械波，易于定向发射，强度易控制，能在各种介质中传播，在异质界面具有反射、折射等效应，且几乎不会受到电缆终端所辐射出的电磁场的影响，采用超声波作为探测波是一种比较经济高效的检测液位的方法。
一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备，其特征在于：包括
第一探头，用于从瓷套管外壁向瓷套管内发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第一反射波；
第二探头，用于从瓷套管外壁向瓷套管内发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第二反射波；
探测波发生与接收器，用于向所述第一探头与第二探头提供探测波以及接收从所述第一探头与第二探头接受的第一反射波与第二反射波；
运算器，用于比较所述第一反射波与第二反射波以及获取所述第一探头在瓷套管中的位置并与标准位置比较。
通过所述第一探头与第二探头的多探头对比方式确定临界位置，通过比较所述临界位置在电缆终端瓷套管中的位置与无漏油故障时绝缘油液面对应的标准位置即可检测电缆终端瓷套管是否存在漏油故障。又由于在瓷体/空气界面与瓷体/绝缘油界面反射波不同，因此所述第一探头与第二探头可以在瓷套管的外壁向内腔发射探测波的方式得到第一反射波与第二反射波，从而通过第一反射波与第二反射波进行比较，所述第一探头与第二探头无需伸入瓷套管内部，也无需与绝缘油接触，避免第一探头与第二探头受电缆辐射出的电磁波影响。通过上述方式，实时对电缆终端瓷套管是否存在漏油故障，保证了电缆的正常使用。
进一步地，所述第一探头与第二探头分别通过耦合块设置于瓷套管外壁，给超声探头壳下部粘贴硅胶耦合块，以适应因瓷套圆柱体曲率半径变化而产生的耦合困难。
进一步地，所述运算器包括示波器与计算机，使得检测速度快、精度高可通过示波器实现结果可视。
进一步地，所述第一探头与第二探头均包括绝缘壳体以及安装于所述绝缘壳体一端的有机玻璃触块，所述有机玻璃块一侧为凹曲面外，另一个侧为斜面，所述斜面的与竖直方向所称角度与瓷套管的锥度相同，以保证声波垂直入射于陶瓷/空气或陶瓷/绝缘油界面。
进一步地，所述探测波为超声纵波，所述第一探头与第二探头采用单发单收工作模式。
附图说明
图1是本发明实施例所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备的示意图。
图2是本发明实施例所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法的原理示意图。
附图标记说明：
10、第一探头，12、绝缘壳体，14、有机玻璃触块，20、第二探头，30、探测波发生与接收器，40、运算器，42、示波器，44、计算机，50、耦合剂，200、瓷套管。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明：
如图1所示，本发明的测量电缆终端瓷套管200漏油故障的设备，包括第一探头10、第二探头20、探测波发生与接收器30以及运算器40。所述第一探头10与第二探头20通过导线与所述探测波发生与接收器30连接。所述发生与接收器30产生电脉冲信号，同步激励第一探头10和第二探头20，使第一探头10与第二探头20产生探测波。在本实施中，所述探测波为超声纵波，所述第一探头10与第二探头20采用单发单收工作模式。所述第一探头10与第二探头20通过硅胶耦合块50与电缆终端瓷套管200的外壁耦合。所述电缆终端瓷套管200具有多个伞群，每相邻两个伞群之间形成一个伞群间。所述第一探头10与第二探头20分别位于所述电缆终端瓷套管200的其中两个伞群间。所述第一探头10包括绝缘壳体12以及安装于所述绝缘壳体12一端的有机玻璃触块14。所述有机玻璃块14一侧为凹曲面外，另一个侧为斜面，所述斜面的与竖直方向所称角度与瓷套管200的锥度相同。所述第二探头20具有与所述第一探头10相同的结构。所述运算器40包括示波器42与计算机44，使得检测速度快、精度高可通过示波器实现结果可视。
本发明的测量电缆终端瓷套管200漏油故障的方法，包括以下步骤：
S1：设定电缆终端瓷套管200无漏油故障时绝缘油液面对应的标准位置；
S2：排列布置第一探头10于电缆终端瓷套管200外壁的第一位置，排列布置第二探头20于电缆终端瓷套管200外壁的第二位置；
具体地，所述第一位置为电缆终端瓷套管200外壁的其中一个伞群间，所述第二位置为电缆终端瓷套管200外壁的另一个伞群间。测量电缆终端瓷套管200漏油故障的方法还包括步骤：将第一探头10与电缆终端瓷套管200外壁耦合，将第二探头20与电缆终端瓷套管200外壁耦合，以适应因瓷套圆柱体曲率半径变化而产生的耦合困难，保证探测波是垂直入射至瓷套管200。所述将第一探头10与电缆终端瓷套管200外壁耦合，将第二探头20与电缆终端瓷套管200外壁耦合的步骤包括清理电缆终端瓷套管200外壁、给电缆终端瓷套管200外壁刷涂耦合剂50、将第一探头10以及第二探头20通过正压力贴于耦合剂50上的步骤。所述正压力大于或等于20N，以保证所述第一探头10、第二探头20与耦合剂50的耦合以及保持所述第一探头10与第二探头20的姿态稳定。
S3：第一探头10向瓷套管200发出探测波并接受从瓷套管200与管内物质的界面之间反射的第一反射波，所述第二探头20向瓷套管200发出探测波并接受从瓷套管200与管内物质的界面之间反射的第二反射波；
S4：比较所述第一反射波与第二反射波，当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时，移动所述第一探头10，至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时确定临界位置；当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时，移动所述第一探头10至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时确定临界位置；
S5：获取所述临界位置在电缆终端瓷套管200中的位置并与标准位置比较。
由于所述探测波为超声纵波，超声波是机械波，易于定向发射，强度易控制，能在各种介质中传播，在异质界面具有反射、折射等效应，且几乎不会受到电缆终端所辐射出的电磁场的影响，采用超声波作为探测波是一种比较经济高效的检测液位的方法。
如图2所示，利用超声波作为探测波的原理如下：Z1为电缆终端瓷套管材料的声阻抗；Z2为空气声阻抗；Z3为绝缘油的声阻抗。界面1为陶瓷/空气界面；界面2为陶瓷/绝缘油界面。当所述第一探头10或/和第二探头20发射出的超声纵波垂直入射到界面1时，若声压反射率用r1表示，则
当所述第一探头10或/和第二探头20发射出的超声纵波垂直入射到界面2时，若声压反射率用r2表示，则
由于空气声阻抗Z2（0.00043×106kg/m2s）与绝缘油声阻抗Z3(2.4×106kg/m2s)差异非常大，导致在有油处（陶瓷/绝缘油界面）和无油处（陶瓷/空气界面）声压反射率r1,r2明显不同，考虑到陶瓷的声阻抗Z1近似为2.6×107kg/m2s，所以理论上可得超声波在陶瓷/空气界面的声压反射率约为：
声波在该界面几乎100%被反射。在陶瓷/绝缘油界面，超声波声压反射率为
即声波在该界面的声压反射率约为83%。在比较所述第一反射波与第二反射波时，可通过比较回波高度相比，高度相差10%-20%时即可判断所述第一探头10与第二探头20的其中一个处于对应界面1（陶瓷/绝缘油界面）的位置处，另一个处于对应界面2（陶瓷/空气界面）的位置处。
在步骤S4中，具体地把反射率为r1的反射波高度定为门限1，把反射率为r2的反射波高度定为门限2。（1）若所述第一反射波与第二反射波与所设门限1等高，说明第一探头10和第二探头20所处位置处，瓷套管200内介质相同，均为空气介质。然后固定第二探头20，向下移动所述第一探头10到下一个伞群间，所得结果依然相同，继续下移一个伞群的距离。当所述第一探头10接受到的第一反射波与第二探头20接收到的第二反射波的高度相差10%-20%时，说明所述第一探头10所在位置处瓷套内介质为绝缘油。据所述第一探头10所处的位置可确定绝缘油液面位置。（2）若第一反射波与第二反射波与所设门限2等高，说明第一探头10和第二探头20所处位置处，瓷套管200内介质相同，均为绝缘油。然后固定所述第二探头20，向上移动所述第一探头10到上一个伞群间，所得结果依然相同，继续上移一个伞群的距离。当所述第一探头10接受到的第一反射波与第二探头20接收到的第二反射波的高度相差10%-20%时，说明所述第一探头10所在位置处瓷套内介质为空气，那么与第一探头10相邻的下面的伞群位置即为绝缘油的液面位置。（3）若所述第一反射波与第二反射波不等高，高度相差10%-20%，说明第一探头10和第二探头20所处位置处，瓷套内介质不相同。然后固定所述第二探头20，沿瓷套轴向依次向上/下移动所述第一探头10，当所述第一反射波与第二反射波等高时，所述第一探头10的位置即为绝缘油液面位置。可以理解地，所述第一探头10与所述第二探头20的角色可以互换。
所述测量电缆终端瓷套管200漏油故障的方法通过第一探头10与第二探头20的多探头对比方式，然后移动所述第一探头10直至第一反射波与第二反射波满足条件的方式确定临界位置，通过比较所述临界位置在电缆终端瓷套管200中的位置与无漏油故障时绝缘油液面对应的标准位置即可检测电缆终端瓷套管200是否存在漏油故障。又由于在瓷体/空气界面与瓷体/绝缘油界面反射波不同，因此所述第一探头10与第二探头20可以在瓷套管200的外壁向内腔发射探测波的方式得到第一反射波与第二反射波，从而通过第一反射波与第二反射波进行比较，所述第一探头10与第二探头20无需伸入瓷套管内部，也无需与绝缘油接触，避免第一探头10与第二探头20受电缆辐射出的电磁波影响。通过上述方式，实时对电缆终端瓷套管是否存在漏油故障，保证了电缆的正常使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，包括以下步骤：
S1：设定电缆终端瓷套管无漏油故障时绝缘油液面对应的标准位置；
S2：排列布置第一探头于电缆终端瓷套管外壁的第一位置，排列布置第二探头于电缆终端瓷套管外壁的第二位置；
S3：第一探头向瓷套管发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第一反射波，所述第二探头向瓷套管发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第二反射波；
S4：比较所述第一反射波与第二反射波，当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时，移动所述第一探头，至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时确定临界位置；当所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率不相等时，移动所述第一探头至所述第一反射波的反射率与第二反射波的反射率相等时确定临界位置；
S5：获取所述临界位置在电缆终端瓷套管中的位置并与标准位置比较。
2.如权利要求1所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，其特征在于：在步骤S2中，所述第一位置为电缆终端瓷套管外壁的其中一个伞群间，所述第二位置为电缆终端瓷套管外壁的另一个伞群间。
3.如权利要求1所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，其特征在于：在步骤S2与S3之间还包括步骤：将第一探头与电缆终端瓷套管外壁耦合，将第二探头与电缆终端瓷套管外壁耦合。
4.如权利要求3所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，其特征在于：所述将第一探头与电缆终端瓷套管外壁耦合，将第二探头与电缆终端瓷套管外壁耦合的步骤包括清理电缆终端瓷套管外壁、给电缆终端瓷套管外壁刷涂耦合剂、将第一探头以及第二探头通过正压力贴于耦合剂上的步骤。
5.如权利要求1-4任意一项所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述探测波为超声纵波。
6.一种测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备，其特征在于：包括
第一探头，用于从瓷套管外壁向瓷套管内发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第一反射波；
第二探头，用于从瓷套管外壁向瓷套管内发出探测波并接受从瓷套管与管内物质的界面之间反射的第二反射波；
探测波发生与接收器，用于向所述第一探头与第二探头提供探测波以及接收从所述第一探头与第二探头接受的第一反射波与第二反射波；
运算器，用于比较所述第一反射波与第二反射波以及获取所述第一探头在瓷套管中的位置并与标准位置比较。
7.如权利要求6所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备，其特征在于：所述第一探头与第二探头分别通过耦合块设置于瓷套管外壁。
8.如权利要求6所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备，其特征在于：所述运算器包括示波器与计算机。
9.如权利要求6所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备，其特征在于：所述第一探头与第二探头均包括绝缘壳体以及安装于所述绝缘壳体一端的有机玻璃触块，所述有机玻璃块一侧为凹曲面外，另一个侧为斜面，所述斜面的与竖直方向所称角度与瓷套管的锥度相同。
10.如权利要求6-9任意一项所述的测量电缆终端瓷套管漏油故障的设备，其特征在于：所述探测波为超声纵波，所述第一探头与第二探头采用单发单收工作模式。
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