CN111416294A - 一种电缆修复电气装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电缆修复电气装置，其包括注入管道、压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ、微控制器Ⅱ、通信模块Ⅱ、加热适配器、加热器、加热电源、微控制器Ⅰ、通信模块Ⅰ、压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ、微控制器Ⅲ、通信模块Ⅲ、显示器或工控机；本装置用于电缆修复，有效提升了工作效率以及安全性；注入阀门和输出阀门更加精准的实现修复液的导入和导出，同步监测注入端和末端的气压变化和噪声情况，防止注入过程中出现气压降低或出现压力过大破坏的情况，本发明装置更加利于保护电缆，提升修复质量。

Description

一种电缆修复电气装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种电缆修复电气装置及其使用方法，属于电力设备领域。

背景技术

现有的电缆修复装置简单通过化学液压力注入，存在电缆受压过大绝缘破坏的危险。单纯依靠估算电缆受压情况并不能解决实际问题，尤其是针对有多个中间接头的电缆，在端头进行试剂注入时，很难跟踪到中间接头的情况；同时还存在以下相关问题：

（1）修复试剂现场应用都是粗略估算灌封到电缆内部的压力，而没有考虑电缆实际承受能力；

（2）现场修复并没有考虑大气压影响，因此但存的固定压力可能导致高海拔的电缆受压过高，而低海拔的电缆受压过低，影响修复效果；

（3）现场仅考虑了高湿度环境（如湿度大于80%时停止使用），却没有考虑在低湿度环境下，如何根据具体湿度调整压力和温度，以优化修复效果。

因而有必要对试剂注入过程中进行相关状态量的监测，并合理的控制注入压力和施加的温度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种电缆修复电气装置，在电缆修复过程中，与电缆状态相关的参数有注入流量、压力、振动等；合理的监测以上几个参数，并用于精确指导修复过程中的安全控制能够显著提升电缆修复的质量。

本电缆修复电气装置包括注入管道、压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ、微控制器Ⅱ、通信模块Ⅱ、加热适配器、加热器、加热电源、微控制器Ⅰ、通信模块Ⅰ、压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ、微控制器Ⅲ、通信模块Ⅲ、显示器或工控机；

注入管道是套装在待修复电缆一端上，注入管道的注入端、待修复电缆的输出端上设置有注入阀门、输出阀门；压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ设置在注入阀门上，用于测量注入阀门的注入压力和噪声值，通信模块Ⅱ通过微控制器Ⅱ分别与压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ连接；压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ设置在输出阀门上，用于测量输出阀门的输出压力和噪声值，通信模块Ⅲ通过微控制器Ⅲ分别与压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ连接；加热适配器安装在电缆端头或中间接头处，加热电源通过加热适配器与加热器连接，通信模块Ⅰ通过微控制器Ⅰ与加热电源连接；工控机分别与通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ连接；通信模块Ⅰ、通信模块Ⅲ分别与注入阀门、输出阀门连接，用于工控机开启或关闭阀门。

微控制器Ⅰ、微控制器Ⅱ、微控制器Ⅲ为常规控制设备，按常规方法控制压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ、压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ、加热电源的开启或关闭。

所述通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ均为LORA模块、zigbee模块或433M透传模块，与显示器或工控机无线连接，显示器或工控机上也带有通信模块。

压力检测装置Ⅰ、压力检测装置Ⅱ分别用于检测采集注入阀门、输出阀门的压力值；

声学检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅱ分别用于检测采集注入阀门、输出阀门的噪音量。

本发明装置使用时的注入压力通过以下公式计算：

P=（1+|（1000-H）|/1000）×K×C×P0；

其中C为修正系数，C=0.6-2；K为增压系数，K=1.2-3；标准大气压P0=101.3kPa；H为电缆安装位置的海拔高度；当H>1000米，C＜1，当H<1000，C≥1。

当环境湿度＞80%，则停止修复；当环境湿度低于80%，按以下公式调整液体的注入压力，Pf为注入压力，Pf=HR×P×Kn；

其中HR为湿度补偿系数，Kn为介损补偿系统；

当湿度为60%-80%时，HR取0.8-1.0；当湿度为30%-59%时，HR取1.0-1.1；当湿度小于30%时，HR取1.1-1.2；

当δ<1度时，Kn取1；当1<δ<10度时，Kn取0.8-0.99；当10<δ≤45度时，Kn取0.7-0.8；当δ>45度时，Kn取0.6-0.7，δ为介质损耗角。

本装置使用时当P2<80%P1时，停止注入修复液，其中P1为注入阀门压力，P2为输出阀门压力；

或者当A2<50%A1时，或A2>120%A1时，停止注入修复液，其中A1为注入阀门的噪声值，A2为输出阀门的噪声值。

本发明的优点和技术效果：

1、本装置采用远程通信模块控制双端的阀门和数据采集；尤其是同步监测注入端和末端的气压变化；

2、考虑了海拔和注入压力的关系；

3、具备声学监测，防止注入过程中出现气压降低或出现压力过大破坏的情况；

4、具备双端电加热和远程通信的同步控制功能；

5、有效提升了工作效率以及安全性；注入阀门和输出阀门更加精准的实现修复液的导入和导出，实现环保利用。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1所示，本电缆修复电气装置包括注入管道、压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ、微控制器Ⅱ、通信模块Ⅱ、加热适配器、加热器、加热电源、微控制器Ⅰ、通信模块Ⅰ、压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ、微控制器Ⅲ、通信模块Ⅲ、工控机；

注入管道是套装在待修复电缆一端上，注入管道的注入端、待修复电缆的输出端上设置有注入阀门、输出阀门；压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ设置在注入阀门上，用于测量注入阀门的注入压力和噪声值，通信模块Ⅱ通过微控制器Ⅱ分别与压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ连接；压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ设置在输出阀门上，用于测量输出阀门的输出压力和噪声值，通信模块Ⅲ通过微控制器Ⅲ分别与压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ连接；加热适配器安装在电缆端头或中间接头处，加热电源通过加热适配器与加热器连接，通信模块Ⅰ通过微控制器Ⅰ与加热电源连接；工控机分别与通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ连接；所述通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ均为LORA模块，加热器为加热感应线圈；压力检测装置Ⅰ、压力检测装置Ⅱ为液压检测模块，声学检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅱ为声学传感器。

在修复前获得电缆安装位置的海拔高度H，环境温度T，电缆的介质损耗角δ，在被修复电缆两端分别安装注入阀门和输出阀门，并在注入阀门和输出阀门配置了液压检测模块、声学传感器，在微控制器作用下，利用无线通信方式实现同步监测和数据管理。因而可以在修复过程中，既观测到注入端的压力和声学噪音情况，还能观测到电缆末端的压力和噪声信息，这有利于实时监测修复过程中的电缆受压情况，更好的保护电缆。

加热适配器是通过加热线圈绕在电缆护套外层，由微控制器Ⅰ控制加热电源的开启进而通过加热感应线圈给电缆加热；工控机通过通信模块与微控制器Ⅰ、微控制器Ⅱ、微控制器Ⅲ连接，工控机接收来自注入阀门和输出阀门的信息并显示，根据声学噪声和压力情况、海拔情况、环境温度进行相关的控制。

本实施例中待修复电缆安装位置的海拔H为2100米，C取0.6，K=1.2，计算注入压力P=2.1×1.2×0.6P0=1.512P0，即注入压力1.512个标准大气压。

当不具备条件测量湿度或湿度相对较低时，比如湿度小于20%，可以直接采用计算得到的注入压力P值，直接使用；

当P2<80% P1时，停止注入修复液，其中P1为注入阀门压力，P2为输出阀门压力。

实施例2：本实施例装置结构同实施例1，不同在于加热器为耦合式电流互感器，通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ为zigbee模块；本装置使用时，待修复电缆安装位置的海拔H=600m，C=1.8，K=2； P=1.4×2×1.8×P0=5.04 P0；

当湿度为65%时，HR取0.9；δ=6度，Kn取0.95，则调整后的Pf=HR×P×Kn=0.9×0.95×5.04×P0=4.309P0。

当δ较大时，说明老化越严重，因此注入的压力应适当减少。

针对环境湿度和介质损耗角的分析，是一种基于有条件测试湿度并认为长期所处的湿度值对电缆产生了较严重的老化影响，且介质损耗较大时采用。

综合而言，海拔越低，C和K值取值应越大。

当A2<50%A1时，或A2>120%A1时，停止注入修复液，其中A1为注入阀门的噪声值，A2为输出阀门的噪声值。

本申请考虑了海拔、环境湿度条件，并考虑了电缆注入和输出压力和声学噪声的监测，是一种更加利于保护电缆，提升修复质量的技术。在本申请的方法基础上开发的自动控制软硬件系统，可视化或算法程序都在本申请保护范围。

Claims (7)

1.一种电缆修复电气装置，其特征在于：包括注入管道、压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ、微控制器Ⅱ、通信模块Ⅱ、加热适配器、加热器、加热电源、微控制器Ⅰ、通信模块Ⅰ、压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ、微控制器Ⅲ、通信模块Ⅲ、显示器或工控机；

注入管道是套装在待修复电缆一端上，注入管道的注入端、待修复电缆的输出端上设置有注入阀门、输出阀门；

压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ设置在注入阀门上，用于测量注入阀门的注入压力和声学振动值，通信模块Ⅱ通过微控制器Ⅱ分别与压力检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅰ连接；

压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ设置在输出阀门上，用于测量输出阀门的输出压力和声学振动值，通信模块Ⅲ通过微控制器Ⅲ分别与压力检测装置Ⅱ、声学检测装置Ⅱ连接；

加热适配器安装在电缆端头或中间接头处，加热电源通过加热适配器与加热器连接，通信模块Ⅰ通过微控制器Ⅰ与加热电源连接；

显示器或工控机分别与通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ连接。

2.根据权利要求1所述的电缆修复电气装置，其特征在于：加热器为耦合式电流互感器或加热感应线圈。

3.根据权利要求1所述的电缆修复电气装置，其特征在于：通信模块Ⅰ、通信模块Ⅱ、通信模块Ⅲ为LORA模块、zigbee模块或433M透传模块。

4.根据权利要求1所述的电缆修复电气装置，其特征在于：压力检测装置Ⅰ、压力检测装置Ⅱ为液压检测模块，声学检测装置Ⅰ、声学检测装置Ⅱ为声学传感器或超声波传感器。

5.权利要求1所述的电缆修复电气装置的使用方法，其特征在于：使用时，注入压力的计算方式如下：

P=（1+|（1000-H）|/1000）×K×C×P0；

其中C为修正系数，C=0.6-2；K为增压系数，K=1.2-3；标准大气压P0=101.3kPa；H为电缆安装位置的海拔高度；当H>1000米，C＜1，当H<1000，C≥1。

6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于：当环境湿度＞80%，则停止修复；当环境湿度低于80%，按以下公式调整液体的注入压力，Pf为注入压力，Pf=HR×P×Kn；

其中HR为湿度补偿系数，Kn为介损补偿系统；

当湿度为60%-80%时，HR取0.8-1.0；当湿度为30%-59%时，HR取1.0-1.1；当湿度小于30%时，HR取1.1-1.2；

当δ<1度时，Kn取1；当1<δ<10度时，Kn取0.8-0.99；当10<δ≤45度时，Kn取0.7-0.8；当δ>45度时，Kn取0.6-0.7，δ为介质损耗角。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：当P2<80% P1时，停止注入修复液，其中P1为注入阀门压力，P2为输出阀门压力；

或者当A2<50%A1时，或A2>120%A1时，停止注入修复液，其中A1为注入阀门的噪声值，A2为输出阀门的噪声值。

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