CN108181517A - 一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置及方法，所述装置包括：电缆组件、与所述电缆组件同轴依次设置的外电极和传感器组；所述传感器组通过同轴数据线与示波器相连；所述电缆组件外接高压脉冲发生器。本发明提供的技术方案采用传感器组实现对空间电荷分布随系统圆锥形界面变化进行检测。

Description

一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置及方法

技术领域

本发明涉及空间电荷的测量，具体涉及一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置及方法。

背景技术

空间电荷现象是绝缘材料在一定场强的作用下，在绝缘材料内部出现的电荷聚集的物理过程。对于电力设备,特别是高压直流电力设备,空间电荷的聚集通常被视作影响设备绝缘寿命的主要威胁之一。因为这些局部聚集的空间电荷能严重畸变绝缘材料内部的电场分布,从而加速材料的局部老化，甚至当局部电场远高于平均电场强度时造成击穿，这些问题在电缆接头处会变得更加严重。

电缆接头被广泛应用于连接两段电缆。电缆从内至外通常包含一个线芯,内部半导电屏蔽层，绝缘层和外部半导电屏蔽层，以及其他外部保护层。为了保证电缆接头的可靠性,电缆接头的设计和安装需要遵循严格的流程：在连接完两端电缆的线芯后，两段电缆的末端绝缘层会被一定程度打磨形成锥型接触面从而延长电缆绝缘和电缆接头绝缘的交界面,降低沿界面分布的电场强度。电缆接头的绝缘层覆盖在两端打磨后的电缆末端之间，通常会使用与电缆绝缘层接近的绝缘材料。接头处绝缘一般以带状形式缠绕在两端电缆之间然后再在高温高压下融化交联，从而防止形成气泡。电缆与接头界面处工艺要保证不存在缺陷、气泡、裂痕、空隙或者杂质，确保电缆接头绝缘和电缆绝缘之间良好粘合对电缆系统的整体安全性十分重要,否则故障会很容易在电缆接头处由于空间电荷聚集，并进一步影响电缆系统的寿命。因此，一个非破坏性的检测电缆接头内部空间电荷特性的方法,特别是针对锥形电缆和接头处绝缘界面的方法是十分必要的。

电声脉冲法PEA被广泛应用于测量绝缘材料内空间电荷特性,用于评估绝缘材料的状态和寿命。PEA测量方法被用来测量圆柱形样品,比如电缆。然而，现有的设备只能在电缆从内部到外部绝缘这一个维度上测量空间电荷动态特性，无法被用来探测复杂绝缘结构，例如电缆和接头界面处绝缘层内的空间电荷动态和相应电场以及畸变。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种测量高压电缆接头中空间电荷的装置及方法。

本发明提供的技术方案是：一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，包括：

电缆组件(24)、与所述电缆组件(24)同轴依次设置的外电极(10)和传感器组(16)；

所述传感器组与示波器(20)相连；

所述电缆组件(24)外接高压脉冲发生器(22)。

优选的，所述传感器组(16)包括：

至少三个矩形传感器构成；

所述矩形传感器线性等间距排列，所述每个矩形传感器的长边沿所述电缆组件(24)的圆周方向，短边沿所述电缆组件(24)轴向方向环绕式设于外电极的曲面外表面。

优选的，所述电缆组件(24)包括：由内到外同轴心依次设置的电缆线芯(1)、电缆的内半导电屏蔽层(2)、电缆的绝缘层(3)、电缆的外半导电屏蔽层(4)、电缆接头的绝缘层(5)和电缆接头的外半导电屏蔽层(6)；

所述电缆接头的外半导电屏蔽层(6)上侧设有金属块(7)；所述电缆接头的外半导电屏蔽层(6)下侧和所述外电极(10)连接。

优选的，所述外电极(10)呈矩形状，所述外电极上端中部设有包裹电缆组件的曲面凹槽，所述外电极下端中部设有曲面凸槽，所述曲面凹槽与所述曲面凸槽均等。

优选的，所述装置还包括：声波吸收器(15)；

所述声波吸收器(15)与所述传感器组(16)同轴设于所述传感器组(16)外侧；

所述声波吸收器(15)不小于所述传感器组(16)；

所述声波吸收器(15)与所述传感器组(16)之间设有金属箔膜(17)。

优选的，所述装置还包括第一层屏蔽盒(11)、设置于所述第一层屏蔽盒(11)两侧或同一侧的第一层屏蔽盒接口(13-1)；

所述第一层屏蔽盒(11)设置于所述外电极(10)凹槽下方，为与所述外电极(10)的曲面凸槽相配合的曲面凹槽形状。

优选的，所述装置还包括第二层屏蔽盒(12)、设置于所述第二层屏蔽盒(12)外侧的第二层屏蔽盒接口(13-2)；

所述第二层屏蔽盒(12)设置于所述外电极(10)下方且位于所述第一层屏蔽盒(11)外侧。

优选的，所述装置还包括信号放大器(14)；

所述信号放大器(14)设置于所述第二层屏蔽盒(12)与所述第一层屏蔽盒(11)之间；

所述金属箔膜(17)的一端分别与所述声波吸收器(15)和所述传感器组(16)相连，所述金属箔膜(17)的另一端通过同轴数据传输线穿过所述第一层屏蔽盒接口(13-1)与所述信号放大器(14)一端相连。

优选的，所述装置还包括计算机(21)和通道选择开关(19)；

所述信号放大器(14)的另一端通过同轴数据传输线穿过所述第二层屏蔽盒接口(13-2)与所述通道选择开关(19)一端相连；

所述计算机(21)与所述示波器(20)并联后与所述通道选择开关(19)的另一端相连。

优选的，所述信号放大器(14)、所述同轴数据传输线、所述金属箔膜(17)、通道选择开关(19)、所述第一层屏蔽盒接口(13-1)、所述第二层屏蔽盒接口(13-2)和传感器的数目均相等。

优选的，所述装置还包括设于所述电缆组件(24)上侧的上部支撑框架；

所述支撑框架为由在同一轴线上设置的壳(9)、设于所述壳(9)内的金属块(7)和设于所述壳(9)与所述金属块(7)间的钢珠(8)组成的框架结构。

优选的，所述金属块(7)为下表面中间位置设有三角形水平横向凹槽的矩形金属块，其凹槽与所述电缆接头外半导电屏蔽层(6)紧固连接。

优选的，所述装置还包括设于所述外电极(10)下端的矩形支撑件(18)。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的方法，包括：

高压脉冲发生器(22)在电缆组件(24)和外电极(10)之间施加脉冲电压，使待测的电缆组件(24)中的高压电缆接头处产生声波信号；

所述声波信号被传感器组(16)检测到后，传递到示波器(20)中进行检测。

优选的，所述声波信号被传感器组(16)检测到后，传递到示波器(20)中进行检测，包括：

所述声波信号被至少三个传感器检测到后；

每一个传感器检测到的声波信号传递到所述示波器(20)中进行检测。

优选的，所述声波信号被传感器组(16)中的每一个传感器检测到后，包括：

所述声波信号通过传感器组(16)进入声波吸收器(15)，通过所述声波吸收器(15)与所述传感器组(16)之间金属箔膜(17)连接的同轴数据线传递到信号放大器(14)中；

所述声波信号通过与传感器对应的信号放大器(14)放大后；

通过计算机(21)控制的通道选择开关(19)将所述声波信号传输至示波器(20)；

通过计算示波器中的图像面积得到高压电缆接头中的空间电荷。

优选的，所述示波器，包括：具有数据采集和存储功能的示波器或具有数据采集但不具有数据存储功能的示波器；

所述具有数据采集和存储功能的示波器，用于将采集的数据直接保存在自身的储存器中；

所述具有数据采集但不具有数据存储功能的示波器，用于将采集的数据通过自身传递并储存在计算机内。

优选的，所述数据采集，包括：

计算机(21)控制通道选择开关(19)循环连接所述示波器(20)的所有通道，并同步控制示波器(20)采集所述通道中的数据；

当数据量达到预设的数据量时，停止循环。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的技术方案，主要由电缆组件24、外电极10、传感器组16、示波器20和高压脉冲发生器22组成的检测装置，采用传感器组实现对空间电荷分布随系统圆锥形界面变化进行检测。

本发明提供的技术方案，实现了半导体材料中的空间电荷分布能被定量并非破坏性地进行检测。

本发明提供的技术方案，提供了具有存储功能的示波器采样控制流程，减少大量的采样时间，实现了实时采样进行测量，有利于测量动态电场和变化电场下的电荷，例如：交流电场，极性反转过程中的电场。

本发明提供的技术方案，提供了不具有存储功能的示波器采样控制流程，对示波器没有大容量存储功能的要求。

附图说明

图1为本发明的测量电缆接头等多层绝缘复杂结构中的空间电荷的PEA测量系统的正视图；

图2为本发明的测量电缆接头等多层绝缘复杂结构中的空间电荷的PEA测量系统的切面图；

图3为本发明的压电传感器和信号输出接口的单边连接示意图(以8个传感器为例)；

图4为本发明的压电传感器和信号输出接口的交替双边连接示意图(以8个传感器为例)；

图5为本实施例中采用的示波器具有大量内部存储功能的系统数据采集控制流程图；

图6为本实施例的采用的示波器没有大量内部存储功能的系统数据采集控制流程图；

其中：1电缆线芯、2电缆的内半导电屏蔽层、3电缆的绝缘层、4电缆的外半导电屏蔽层、5电缆接头的绝缘层、6电缆接头的外半导电屏蔽层、7金属块、8钢珠、9壳、10外电极、11第一层屏蔽盒、12第二层屏蔽盒、13-1第一层屏蔽盒接口、13-2第二层屏蔽盒接口、14信号放大器、15声波吸收器、16传感器组、17金属箔膜、18支撑件、19通道选择开关、20示波器、21计算机、22高压脉冲发生器、23高压源、24电缆组件。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

现有技术中，电声脉冲法PEA被广泛应用于测量绝缘材料内空间电荷特性,用于评估绝缘材料的状态和寿命。PEA测量法的基本原理可以表述为：当一个脉冲电压施加在内部有空间电荷的样品上,样品内部电荷和表面的电荷会在脉冲电压产生的电场力的作用下进行震动并产生声波信号。这些声波信号经过在样品内的传递，被安装的压电传感器检测并转化成电信号；电信号会被放大并传递到示波器；再经过校准和数学方法处理后得到具体的样品内的空间电荷分布信息。接受到的信号的幅值与电荷量成正比,信号的位置延时代表了信号源到测量传感器的距离,即空间电荷的位置。通过这种方式,半导体材料中的空间电荷分布能被定量并非破坏性地进行检测。

本实施例中提供了一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，包括：

电缆组件24、与所述电缆组件24同轴依次设置的外电极10和传感器组16；

所述传感器组与示波器20相连；

所述电缆组件24外接高压脉冲发生器22。

发明采用的主要技术方案为在电缆接头需要测量的区域内，在其对应位置的曲面外电极10处安装压电传感器组16矩阵，实现对该区域内的复杂绝缘结构中的空间电荷测量。测量区域内的电缆接头的外部保护层需要被去除，但保留外部的半导电屏蔽层6。外电极10和外半导体屏蔽层6紧密接触。在测量区域内的包含着空间电荷信息的声信号，包括锥形界面处空间电荷产生的声信号，均是由外施在电缆接头处的线芯1和外电极10之间的脉冲电压产生。声信号在电缆接头绝缘系统内传递并被传感器组16检测到，然后经过连接在各传感器上的放大器组分别放大，并通过多通道选择开关19有序地把每个传感器上信息转递并储存在示波器20上。

上述描述的传感器组16为线性等间距排列的一组矩形传感器，其中长边沿圆周方向，短边沿电缆线芯1轴向方向，安装在外电极10的外表面。传感器被弧面的声波吸收器15压紧固定在外电极10上。对于每一个传感器，一部分金属箔膜17被压在传感器和声波吸收器15之间，另一部分伸出传感器与信号传递线相连。传感器和声波吸收器15均被第一层屏蔽盒11覆盖并压紧固定在第一层包在外电极10上。各信号传递线和放大器14通过安装在第一层屏蔽盒接口13-1。然后第一层屏蔽盒11和放大器14被二次屏蔽层覆盖，安装在外电极10上。放大器14的每个输出端口分别通过第二层屏蔽盒接口13-2与通道选择开关19的信号线组相连。

线性等距的传感器组16能检测到从电缆线芯1到外电极10的沿径向传播的声波信号。沿锥形界面的空间电荷信号可以被轴向分布排列的传感器组16检测到。因此，对于沿锥形界面上分布的空间电荷的测量分辨率完全取决于轴向分布排列传感器组16中传感器的数量，大小和每个传感器之间的间隔距离。

图1和图2展示了一个根据本发明设计用于非破坏性检测电缆和电缆接头系统内空间电荷特性的基于PEA方法的测量系统。该测量系统包括电缆线芯1,电缆内部半导体屏蔽层2,电缆绝缘3,电缆外部半导体屏蔽层4,接头处绝缘层5和接头处半导体屏蔽层6。电缆接头紧密固定在矩形金属块7的下表面中部的三角形水平横向槽和铝制曲面的外电极10之间。矩形金属块7的上表面通过固定在合金制的上方支架9中央的钢珠8进行垂直压紧。为了保证接头外半导体屏蔽层6与外电极10的良好接触从而确保声波信号的良好传递和接收,外电极10的直径需要和电缆接头的直径相同。

声信号测量系统安装在外电极的第一层屏蔽盒子11里。线性等距的传感器组16环绕式安装在外电极10的曲面外表面上。每个传感器(16-a,16-b,16-c,等等)的尺寸,传感器组16中传感器数量和传感器之间间距可以根据电缆接头结构和目标侧面轴向分辨率进行调整。一个典型的实施例包括：传感器尺寸：20×3×0.04mm,传感器数量：6-8,传感器间距：1mm。

传感器组16由声波吸收器15压紧固定,声波吸收器15一般由有机玻璃(PMMA)或者非极化的聚偏二氟乙烯(PVDF)制成。

为了保证传感器组16和声波吸收器15的良好接触,声波吸收器15需要和外电极10以及电缆接头有着相同的直径。声波吸收器15的尺寸应与整个传感器组16相同或稍大,并且声波吸收器15的厚度与电缆接头的厚度和结构相关。一个典型的实施例尺寸厚度是10-20mm。

实施例中，声波吸收器15的作用为：因为传感器是极化后的pvdf材料制成的，需要紧紧固定在下外电极10的下表面处；声波信号通过外电极10传到传感器转换成电信号；然后继续穿过传感器。如果传感器后面是其他材料，比如空气，那么声波信号会在传感器与空气的交界面处发生反射，返回传感器，形成一个反信号与第一次接收的信号叠加在一起；所以为了区分第一次的信号和反射返回的信号，需要在传感器后面加装声波吸收器15。采用声阻抗与传感器相同或类似的材料，比如非极化的pvdf，采用绝缘材料防止短路。声波信号会通过传感器后继续进入声波吸收器15，不直接反射，直到到达吸收器的外表面跟空气或其他材料交界面才反射，再穿回声波吸收器15，再到传感器，这样反射信号就会延迟一个时间，等于二倍的声波吸收器15厚度除以声波吸收器15的声速。这个时间需要大于声波信号穿过测量样品的时间，这样测量信号就跟反射信号区别开；而且由于材料中的衰减，经过声波吸收器15后，反射信号的幅值也会小很多。

为了将传感器组16接收转换的测量信号传递至到放大器14(14-1,14-b,14-c等等),在第一层屏蔽盒外部，在每个传感器和声波吸收器之间小心地夹一条细窄的金属箔膜17的一边的末端，金属箔膜17的另外一端与一小段信号线一一对应相连。这些金属箔膜17数量与传感器数量相同。与之相连的信号线通过第一层屏蔽盒接口13-1(13-1-a,13-1-b,13-1-c,等等)将探测到信号传递到屏蔽盒外。

传感器，金属箔膜17和信号线之间具体的单边连接方式在图3中呈现。

如图4所示为另一种具体的实施例连接图，通过交替式双边传感器连接,屏蔽盒上的接口可以被安装在两侧从而能显著地缩小所需屏蔽盒尺寸并在一定程度上增加传感器组16中传感器数量上限。

第一层屏蔽盒11安装在外电极10的外表面上从而保护测量信号免遭电磁噪声干扰,也同时给声波吸收器15提供一个均匀且稳定的支撑，让它进一步将传感器组16压紧在外电极10。因此第一层屏蔽盒11应和声波吸收器15有着相近的厚度和直径。本实施例中提供了一个典型的例子为：由直径为10-20mm，厚度为5mm的黄铜制成第一层屏蔽盒11。

第一个屏蔽盒接口13-1与信号放大器14通过同轴数据传输线分别相连，例如BNC数据传输线或者SMA数据传输线。信号放大器14的数目，同轴数据线数目，连接口的数目以及传感器的数目均相同。信号放大器14的输出与安装在第二层屏蔽盒接口13-2(13-2-a,13-2-b,13-2-c等等)也通过同轴数据传输线相连；外输出连接口和同轴信号传输线线数目和信号放大器14，传感器数目相同。

采用第二层屏蔽盒12是为了减少外界环境电磁噪声对信号系统测量的影响，并对测量系统元件提供保护。

整个测量系统由一个底部的支撑件18支撑并连接到地面。

基于同一发明构思，本实施例还提供了一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的方法，步骤如下：

高压脉冲发生器22在电缆组件24和外电极10之间施加脉冲电压，使待测的电缆组件24中的高压电缆接头处产生声波信号；

所述声波信号被传感器组16检测到后，传递到示波器20中进行检测。

实施例中，所述声波信号被传感器组16检测到后，传递到示波器20中进行检测，包括：

所述声波信号被至少三个传感器检测到后；

每一个传感器检测到的声波信号传递到所述示波器20中进行检测。

实施例中，所述声波信号被传感器组16中的每一个传感器检测到后，包括：

所述声波信号通过传感器组16进入声波吸收器15，通过所述声波吸收器15与所述传感器组16之间金属箔膜17连接的同轴数据线传递到信号放大器14中；

所述声波信号通过与传感器对应的信号放大器14放大后；

通过计算机21控制的通道选择开关19将所述声波信号传输至示波器20；

通过计算示波器中的图像面积得到高压电缆接头中的空间电荷。

实施例中，具体的数据采集包括：

通道选择开关19的多通道输入与测量系统的输出之间通过同轴数据传输线相连。通道选择开关19由计算机21远程同步操作,实现有序选择通道并由示波器20同步采集该通道的空间电荷信号。

示波器20的数据采集过程被计算机21同步控制,示波器20储存的数据会被传递到计算机21进行数据处理。

图5为示波器20具有大量内部存储功能的系统数据采集控制流程图。

如图5所示，计算机21控制通道选择开关器选择通道1,并同步控制示波器20储存了通道1的数据,然后通道选择器的通道数加1，判断通道个数是否等于传感器个数加1，若等于则从通道1重新循环采集，否则指向下一个通道,以此类推,直到所有通道的信息都被储存。其中，x表示测量系统中传感器的个数，n预设的采集次数，一般n＝1024，但可以根据信噪比进行调整。

在这之后新一个数据采集循环会从通道1重新开始。

这整个数据采集循环会被重复直到每个通道都采集到足够数据进行平均。

本实施中提供了一个典型的平均次数是300-1000次，所有这些采集的数据会被储存在示波器20的存储器中，在这整个数据采集过程完成后,这些数据会被传递到计算机上。

进一步的，本实施例还提供了一种改进的数据采集流程图。

如图6所示为采用的示波器20没有大量内部存储功能的系统数据采集控制流程图。这个采集流程中当每个通道数据被示波器20采样后会立刻传递给计算机21,然后计算机21控制通道选择开关19继续采集该通道信息。

计算机21还可以控制通道选择开关19开始采集下一个通道信息，但理论上只需要一个通道就可以了。

通过这种方式所采用的示波器20不需要具有大容量存储功能,但是这种方式需要的数据采用时间会更长，取决于示波器20与计算机21之间数据传递速度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (18)

1.一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，包括：

电缆组件(24)、与所述电缆组件(24)同轴依次设置的外电极(10)和传感器组(16)；

所述传感器组与示波器(20)相连；

所述电缆组件(24)外接高压脉冲发生器(22)。

2.如权利要求1所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述传感器组(16)包括：

至少三个矩形传感器构成；

所述矩形传感器线性等间距排列，所述每个矩形传感器的长边沿所述电缆组件(24)的圆周方向，短边沿所述电缆组件(24)轴向方向环绕式设于外电极的曲面外表面。

3.如权利要求1所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，

所述电缆组件(24)包括：由内到外同轴心依次设置的电缆线芯(1)、电缆的内半导电屏蔽层(2)、电缆的绝缘层(3)、电缆的外半导电屏蔽层(4)、电缆接头的绝缘层(5)和电缆接头的外半导电屏蔽层(6)；

所述电缆接头的外半导电屏蔽层(6)上侧设有金属块(7)；所述电缆接头的外半导电屏蔽层(6)下侧和所述外电极(10)连接。

4.如权利要求1所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，

所述外电极(10)呈矩形状，所述外电极上端中部设有包裹电缆组件的曲面凹槽，所述外电极下端中部设有曲面凸槽，所述曲面凹槽与所述曲面凸槽均等。

5.如权利要求1所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括：声波吸收器(15)；

所述声波吸收器(15)与所述传感器组(16)同轴设于所述传感器组(16)外侧；

所述声波吸收器(15)不小于所述传感器组(16)；

所述声波吸收器(15)与所述传感器组(16)之间设有金属箔膜(17)。

6.如权利要求5所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括第一层屏蔽盒(11)、设置于所述第一层屏蔽盒(11)两侧或同一侧的第一层屏蔽盒接口(13-1)；

所述第一层屏蔽盒(11)设置于所述外电极(10)凹槽下方，为与所述外电极(10)的曲面凸槽相配合的曲面凹槽形状。

7.如权利要求6所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括第二层屏蔽盒(12)、设置于所述第二层屏蔽盒(12)外侧的第二层屏蔽盒接口(13-2)；

所述第二层屏蔽盒(12)设置于所述外电极(10)下方且位于所述第一层屏蔽盒(11)外侧。

8.如权利要求7所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括信号放大器(14)；

所述信号放大器(14)设置于所述第二层屏蔽盒(12)与所述第一层屏蔽盒(11)之间；

所述金属箔膜(17)的一端分别与所述声波吸收器(15)和所述传感器组(16)相连，所述金属箔膜(17)的另一端通过同轴数据传输线穿过所述第一层屏蔽盒接口(13-1)与所述信号放大器(14)一端相连。

9.如权利要求8所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括计算机(21)和通道选择开关(19)；

所述信号放大器(14)的另一端通过同轴数据传输线穿过所述第二层屏蔽盒接口(13-2)与所述通道选择开关(19)一端相连；

所述计算机(21)与所述示波器(20)并联后与所述通道选择开关(19)的另一端相连。

10.如权利要求9所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述信号放大器(14)、所述同轴数据传输线、所述金属箔膜(17)、通道选择开关(19)、所述第一层屏蔽盒接口(13-1)、所述第二层屏蔽盒接口(13-2)和传感器的数目均相等。

11.如权利要求1所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述电缆组件(24)上侧的上部支撑框架；

所述支撑框架为由在同一轴线上设置的壳(9)、设于所述壳(9)内的金属块(7)和设于所述壳(9)与所述金属块(7)间的钢珠(8)组成的框架结构。

12.如权利要求11所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述金属块(7)为下表面中间位置设有三角形水平横向凹槽的矩形金属块，其凹槽与所述电缆接头外半导电屏蔽层(6)紧固连接。

13.如权利要求1所述的用于检测高压电缆接头中空间电荷的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述外电极(10)下端的矩形支撑件(18)。

14.一种用于检测高压电缆接头中空间电荷的方法，其特征在于，包括：

高压脉冲发生器(22)在电缆组件(24)和外电极(10)之间施加脉冲电压，使待测的电缆组件(24)中的高压电缆接头处产生声波信号；

所述声波信号被传感器组(16)检测到后，传递到示波器(20)中进行检测。

15.如权利要求14所述的检测高压电缆接头中空间电荷的方法，其特征在于，所述声波信号被传感器组(16)检测到后，传递到示波器(20)中进行检测，包括：

所述声波信号被至少三个传感器检测到后；

每一个传感器检测到的声波信号传递到所述示波器(20)中进行检测。

16.如权利要求14所述的检测高压电缆接头中空间电荷的方法，其特征在于，所述声波信号被传感器组(16)中的每一个传感器检测到后，包括：

所述声波信号通过传感器组(16)进入声波吸收器(15)，通过所述声波吸收器(15)与所述传感器组(16)之间金属箔膜(17)连接的同轴数据线传递到信号放大器(14)中；

所述声波信号通过与传感器对应的信号放大器(14)放大后；

通过计算机(21)控制的通道选择开关(19)将所述声波信号传输至示波器(20)；

通过计算示波器中的图像面积得到高压电缆接头中的空间电荷。

17.如权利要求14所述的检测高压电缆接头中空间电荷的方法，其特征在于，所述示波器，包括：具有数据采集和存储功能的示波器或具有数据采集但不具有数据存储功能的示波器；

所述具有数据采集和存储功能的示波器，用于将采集的数据直接保存在自身的储存器中；

所述具有数据采集但不具有数据存储功能的示波器，用于将采集的数据通过自身传递并储存在计算机内。

18.如权利要求17所述的检测高压电缆接头中空间电荷的方法，其特征在于，所述数据采集，包括：

计算机(21)控制通道选择开关(19)循环连接所述示波器(20)的所有通道，并同步控制示波器(20)采集所述通道中的数据；

当数据量达到预设的数据量时，停止循环。