CN110426342A - 电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电工检测技术领域，更具体地说，涉及电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统及方法，所述系统包括：取气单元，用于从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层；抽气单元，用于抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；传感单元，用于对测试气体进行检测，产生测试信号；控制单元，用于针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果；所述取气单元与抽气单元相连；所述控制单元分别与抽气单元和传感单元相连；所述抽气单元与传感单元相连。能有效针对电缆缓冲层烧蚀进行检测，并且操作方便、安全。
Description
技术领域
本发明涉及电工检测技术领域，更具体地说，涉及电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统及方法。
背景技术
高压电缆在城市电网中发挥着越来越重要的作用。随着城市电缆化率的提高，高压电缆运行的安全性决定了千家万户的用电问题。目前，我国110kV高压电缆年增长率已达29％，高压电缆运行数量在10000km以上，受制造、运输、安装及运行等因素的影响，电缆故障仍然不可避免。而近年来缓冲层烧蚀故障频发，严重制约了电缆系统的安全稳定运行。由于高压电力电缆的绝缘结构、运行过程中的热膨胀和收缩现象以及高压电缆的防水要求，高压电缆的绝缘设计必须留有热膨胀和收缩的空间，这一空间为缓冲层，它由半导电无纺布、带有膨胀粉的阻水层构成。缓冲层在水和电流的作用下发生电化学反应，氧化、腐蚀波纹铝铝护套及绝缘屏蔽层，一段时间后会引发电缆绝缘层击穿造成短路故障。目前国内外针对在运电缆的缓冲层烧蚀尚未提出检测的有效方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统及方法，其能有效针对电缆缓冲层烧蚀进行检测，并且操作方便、安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，构造电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，包括：
取气单元，用于从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层；
抽气单元，用于抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；
传感单元，用于对测试气体进行检测，产生测试信号；
控制单元，用于针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果；
所述取气单元与抽气单元相连；所述控制单元分别与抽气单元和传感单元相连；所述抽气单元与传感单元相连。
进一步地，所述取气单元包括：一根或并列设置的多根管状结构；
所述取气单元的一端深入波纹铝护套内部的缓冲层，另一端与抽气单元连通。
更进一步地，所述系统还包括：用于支撑和辅助连接的支撑单元；
所述支撑单元包括：
刚性管，用于支撑取气单元；
堵头，用于使抽气单元分别与取气单元和传感单元相连通。
更进一步地，所述传感单元包括：
水分气体检测传感器，用于检测测试气体中的水分；
氢气检测传感器，用于检测测试气体中的氢气；
所述刚性管套接在取气单元的外表面；
所述堵头为四通接头，分别连通取气单元的另一端、抽气单元、水分气体检测传感器和氢气检测传感器。
在上述技术方案中，所述系统还包括：
信息显示单元，用于显示控制单元的分析结果；
所述信息显示单元与控制单元相连。
进一步地，所述控制单元，还用于控制控制抽气单元，并与抽气单元相连；
所述控制单元包括：
信号放大模块，用于将传感单元输出的测试信号放大；
AD转换模块，用于将放大后的测试信号转换为数字信号；
CPU，用于对数字信号进行处理运算，得到分析结果；
时钟模块，用于记录检测时间；
通讯模块，用于将分析结果和对应检测时间上传至信息显示单元进行显示；
触摸按键模块，用于为用户提供人机交互功能；
存储模块，用于存储分析结果和对应检测时间；
所述信号放大模块输入端与传感单元相连；
所述信号放大模块输出端依次连接AD转换模块和CPU；
所述CPU输出端分别连接时钟模块、通讯模块、触摸按键模块和存储模块。
优选地，所述系统还包括：
密封单元，用于使取气单元的一端密封于波纹铝护套内部的缓冲层中；
所述密封单元套接刚性管的外表面。
另一方面，构造电缆缓冲层烧蚀状态理化检测方法，包括：
从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层；
抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；
对测试气体进行检测，产生测试信号；
针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果。
进一步地，所述从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层，之前还包括：
在被测电缆上选取测试点；
所述在被测电缆上选取测试点，具体包括：
在被测电缆上选取被测试段；
针对每个被测试段：
选取被测试段上缓冲层外表面与波纹铝护套接触最紧密的部分，为当前被测试段的紧密接触点；
在当前被测试段的波纹铝护套上，选取一处波峰，开设测试点；
所述波峰位于对应紧密接触点的两侧中其中一侧，所述波峰与对应紧密接触点的距离为预设距离。
更进一步地，所述对测试气体进行检测，产生测试信号，具体包括：
针对测试气体中的水分和氢气分别进行检测，产生测试信号；
所述针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果，具体包括：
将测试信号放大；
将放大后的测试信号转换为数字信号；
对数字信号进行处理运算，得到分析结果；
记录检测时间；
将分析结果和对应检测时间进行显示和存储。
在本发明中，针对被测电缆选取的测试点，通过测试点深入至缓冲层内部采集测试气体，这样能够直观、准确地评价缓冲层状态。
实施本发明，具有以下有益效果：
能够直观、准确地检测电缆缓冲层的烧灼缺陷。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明系统的原理结构示意图；
图2是本发明系统的结构示意图；
图3是本发明中密封单元的剖视结构示意图；
图4是本发明中控制单元的原理结构示意图；
图5是本发明方法的流程示意图；
图6是本发明测试点的位置示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1和2所示，在本发明的所述电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统中，包括：
取气单元1，用于从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层；
抽气单元4，用于抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；
传感单元5，用于对测试气体进行检测，产生测试信号；
控制单元6，用于针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果；
所述取气单元1与抽气单元4相连；所述控制单元6分别与抽气单元4和传感单元5相连；所述抽气单元4与传感单元5相连。
所述取气单元1包括：一根或并列设置的多根管状结构；
所述取气单元1的一端深入波纹铝护套内部的缓冲层，另一端与抽气单元4连通。
所述系统还包括：用于支撑和辅助连接的支撑单元2；
所述支撑单元2包括：
刚性管21，用于支撑取气单元1；
堵头22，用于使抽气单元4分别与取气单元1和传感单元5相连通。
在本实施例中，所述取气单元1可为柔性材料或刚性刚性材料。当取气单元1为柔性材料时，为保护其不受到电缆波纹铝护套的机械损伤，采用置于支撑单元2内部的方式与支撑单元2相连。支撑单元2支撑取气单元1的管长度可伸入波纹铝护套内部为宜。
所述传感单元5包括：
水分气体检测传感器51，用于检测测试气体中的水分；
氢气检测传感器52，用于检测测试气体中的氢气；
所述刚性管21套接在取气单元1的外表面；
所述堵头22为四通接头，分别连通取气单元1的另一端、抽气单元4、水分气体检测传感器51和氢气检测传感器52。
在本实施例中，所述支撑单元2由刚性管21及端部堵头22构成，刚性管21保护伸入电缆波纹铝护套内部的取气管，堵头22的作用是封住刚性管21的一端，防止电缆缓冲层气体泄漏。所述刚性管21可以采用金属材质，也可采用环氧树脂浇注的材质。
如图3所示，所述系统还包括：
密封单元3，用于使取气单元1的一端密封于波纹铝护套内部的缓冲层中；所述密封单元3套接刚性管21的外表面。
在本实施例中，所述密封单元3由橡胶材质的密封件构成，可套于支撑单元2的刚性管21外部，当采用刚性材质构成取气单元1时，也可直接套于取气单元1上。密封单元3与支撑单元2、电缆波纹铝护套构成密闭取气回路。所述密封单元3为横剖面为等腰梯形的圆台结构。所述密封单元3倒插入支撑单元2与电缆波纹铝护套的连接处，使支撑单元2与电缆波纹铝护套的连接处被密封单元3的顶部密封，从而避免外部空气进入电缆缓冲层。密封单元3材质可采用硅橡胶、乙丙橡胶及丁腈橡胶等。
在本实施例中，所述抽气单元4与取气单元1构成通路，利用压强差从电缆波纹铝护套内部抽出待测气体。抽气单元4可分为电动型和手动型。手动型又可分按压式装置、简易橡皮球吸装置和针筒装置；电动型可采用真空泵或压缩机等。
在本实施例中，传感单元5至少包括水分气体检测传感器51及氢气检测传感器52。波纹铝护套是由铝构成，缓冲层烧蚀过程中的电化学反应中，必要条件是水分的存在，在水分的作用下，波纹铝护套的反应方程为：2Al+3H2O＝Al2O3↓+3H2↑，因此检测水分与氢气是必要的。所述水分气体检测传感器51可由湿敏元件构成，也可由吸湿材料构成。氢气检测传感器52可由采用催化燃烧原理、电化学原理或热导式原理的元件构成。
在本实施例中，控制单元6与传感单元5相连，并通过一定方式与抽气单元1相连，可对检测信息进行分析处理，同时控制单元6也可根据检测需要控制抽气单元1的工作状态。
所述系统还包括：
信息显示单元7，用于显示控制单元6的分析结果；
所述信息显示单元7与控制单元6相连。
如图4所示，所述控制单元6包括：
信号放大模块61，用于将传感单元5输出的测试信号放大；
AD转换模块62，用于将放大后的测试信号转换为数字信号；
CPU63，用于对数字信号进行处理运算，得到分析结果；
时钟模块64，用于记录检测时间；
通讯模块65，用于将分析结果和对应检测时间上传至信息显示单元7进行显示；
触摸按键模块66，用于为用户提供人机交互功能；
存储模块67，用于存储分析结果和对应检测时间；
所述信号放大模块61输入端与传感单元5相连；
所述信号放大模块61输出端依次连接AD转换模块62和CPU63；
所述CPU63输出端分别连接时钟模块64、通讯模块65、触摸按键模块66和存储模块67。
下面举出实例详细对本发明进行说明：
如图1至4所示，取气单元1由1根柔性取气管构成，置于支撑单元2的刚性管21内部，与端部堵头22连接，其长度长于支撑单元2，便于插入电缆缓冲层内部。本实施例中端部堵头22是四通接头，分别与取气单元1、抽气单元4、传感单元5的水分气体检测传感器51及氢气检测传感器52相连接。刚性管21外部套有圆台体结构的密封单元3，所述密封单元3由硅橡胶密封件构成，与支撑单元2、电缆波纹铝护套构成密闭取气回路。
抽气单元4选用真空泵，与端部堵头22与取气单元1构成通路，利用压强差从电缆波纹铝护套内部抽出待测气体。在抽气单元4工作时，传感单元5开始进行测试，水分气体检测传感器51及氢气检测传感器52将检测信号传输至控制单元6，检测信号通过信号放大模块61放大，AD转换模块62输出数字信号，CPU63将该数字信号进行处理运算，利用时钟模块64记录信号检测时间，将运算后的数字信号通过通信模块65传输至显示单元7进行输出显示，同时根据检测需要将数据传输至存储模块67，利用触摸按键模块66进行命名保存。
如图5所示，本发明所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测方法，包括：
101、从被测电缆的测试点深入波纹铝护套9内部的缓冲层；
102、抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；
103、对测试气体进行检测，产生测试信号；
104、针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果。
如图6所示，所述从被测电缆的测试点深入波纹铝护套9内部的缓冲层，之前还包括：
在被测电缆上选取测试点12；
所述在被测电缆上选取测试点12，具体包括：
在被测电缆上选取被测试段11；
针对每个被测试段11：
选取被测试段11上缓冲层外表面10与波纹铝护套9接触最紧密的部分，为当前被测试段的紧密接触点12；
在当前被测试段11的波纹铝护套9上，选取一处波峰8，开设测试点12；
所述波峰8位于对应紧密接触点12的两侧中其中一侧，所述波峰8与对应紧密接触点12的距离为预设距离。
所述对测试气体进行检测，产生测试信号，具体包括：
针对测试气体中的水分和氢气分别进行检测，产生测试信号；
所述针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果，具体包括：
将测试信号放大；
将放大后的测试信号转换为数字信号；
对数字信号进行处理运算，得到分析结果；
记录检测时间；
将分析结果和对应检测时间进行显示和存储。
下面举出实例详细对本发明进行说明：
步骤1：在被测电缆上选取测试点12；
步骤2：在测试点12处将电缆的波纹铝护套9制作检测孔；
步骤3：安装套有本发明所述的系统；
步骤4：测试缓冲层内气体；
步骤5：完成测试后，恢复电缆。
所述步骤1中，测试点12的选取需满足支撑单元2和取气单元1的安装。所述步骤2中，检测孔孔径要大于取气单元1及支撑单元2的外径，小于密封单元3的最大直径处。
所述步骤5中，恢复电缆应确保电缆具有完整的密封性与防水性。密封性可通过封铅实现，防水性可在封铅后的波纹铝护套上绕包防水带材，并在外部用热缩管将其包裹。
在本实施例中，首先在被测电缆上选取与电缆波纹铝护套紧密接触点12左侧的第3个波峰8处为测试点12；在测试点12处将电缆的波纹铝护套制作检测孔；安装上本发明所述的系统，开始测试缓冲层内气体；获取测试数据保存后，完成测试后，恢复电缆。
本发明所述的系统，工作于地电位，保证了测试人员的人身安全；本发明传感单元5采集的是缓冲层内部的气体信息，能够直观、准确地评价缓冲层状态；本发明所述的方法，规范了检测的步骤，可大大提高检测效率。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，包括：
取气单元(1)，用于从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层；
抽气单元(4)，用于抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；
传感单元(5)，用于对测试气体进行检测，产生测试信号；
控制单元(6)，用于针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果；
所述取气单元(1)与抽气单元(4)相连；所述控制单元(6)分别与抽气单元(4)和传感单元(5)相连；所述抽气单元(4)与传感单元(5)相连。
2.根据权利要求1所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，所述取气单元(1)包括：一根或并列设置的多根管状结构；
所述取气单元(1)的一端深入波纹铝护套内部的缓冲层，另一端与抽气单元(4)连通。
3.根据权利要求2所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，所述系统还包括：用于支撑和辅助连接的支撑单元(2)；
所述支撑单元(2)包括：
刚性管(21)，用于支撑取气单元(1)；
堵头(22)，用于使抽气单元(4)分别与取气单元(1)和传感单元(5)相连通。
4.根据权利要求3所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，所述传感单元(5)包括：
水分气体检测传感器(51)，用于检测测试气体中的水分；
氢气检测传感器(52)，用于检测测试气体中的氢气；
所述刚性管(21)套接在取气单元(1)的外表面；
所述堵头(22)为四通接头，分别连通取气单元(1)的另一端、抽气单元(4)、水分气体检测传感器(51)和氢气检测传感器(52)。
5.根据权利要求1所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
信息显示单元(7)，用于显示控制单元(6)的分析结果；
所述信息显示单元(7)与控制单元(6)相连。
6.根据权利要求5所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，所述控制单元(6)，还用于控制控制抽气单元(1)，并与抽气单元(1)相连；
所述控制单元(6)包括：
信号放大模块(61)，用于将传感单元(5)输出的测试信号放大；
AD转换模块(62)，用于将放大后的测试信号转换为数字信号；
CPU(63)，用于对数字信号进行处理运算，得到分析结果；
时钟模块(64)，用于记录检测时间；
通讯模块(65)，用于将分析结果和对应检测时间上传至信息显示单元(7)进行显示；
触摸按键模块(66)，用于为用户提供人机交互功能；
存储模块(67)，用于存储分析结果和对应检测时间；
所述信号放大模块(61)输入端与传感单元(5)相连；
所述信号放大模块(61)输出端依次连接AD转换模块(62)和CPU(63)；
所述CPU(63)输出端分别连接时钟模块(64)、通讯模块(65)、触摸按键模块(66)和存储模块(67)。
7.根据权利要求4所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统，其特征在于，所述系统还包括：
密封单元(3)，用于使取气单元(1)的一端密封于波纹铝护套内部的缓冲层中；
所述密封单元(3)套接刚性管(21)的外表面。
8.一种电缆缓冲层烧蚀状态理化检测方法，其特征在于，包括：
从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层；
抽取缓冲层内的气体，作为测试气体；
对测试气体进行检测，产生测试信号；
针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果。
9.根据权利要求8所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测方法，其特征在于，所述从被测电缆的测试点深入波纹铝护套内部的缓冲层，之前还包括：
在被测电缆上选取测试点；
所述在被测电缆上选取测试点，具体包括：
在被测电缆上选取被测试段；
针对每个被测试段：
选取被测试段上缓冲层外表面与波纹铝护套接触最紧密的部分，为当前被测试段的紧密接触点；
在当前被测试段的波纹铝护套上，选取一处波峰，开设测试点；
所述波峰位于对应紧密接触点的两侧中其中一侧，所述波峰与对应紧密接触点的距离为预设距离。
10.根据权利要求8所述的电缆缓冲层烧蚀状态理化检测方法，其特征在于，所述对测试气体进行检测，产生测试信号，具体包括：
针对测试气体中的水分和氢气分别进行检测，产生测试信号；
所述针对测试信号进行处理和分析，得到分析结果，具体包括：
将测试信号放大；
将放大后的测试信号转换为数字信号；
对数字信号进行处理运算，得到分析结果；
记录检测时间；
将分析结果和对应检测时间进行显示和存储。
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