CN112034269A - 一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置 - Google Patents

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张如昕
伍铭妍
杜钢
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Abstract

本发明涉及一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置。该电场强度测量装置采用测量模块和电场强度确定模块可以方便、准确的检测终端接头中的电场强度，进而实现电缆终端接头电场强度的实时监测。并且，进而采用终端接头、测量模块和电场强度确定模块就可以确定电场强度，具有结构简单、安装方便的特点。

Description

一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置
技术领域
本发明涉及电力器件测量领域，特别是涉及一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置。
背景技术
电缆是电力系统重要设备之一，也是电力系统安全运行中的最薄弱环节。由于制作时受现场环境等不利因素的影响，以及制作工艺的限制，接头的安装质量会存在一些潜在的隐患，例如不恰当的安装方式造成的绝缘缺陷会引发局部放电现象，从而导致绝缘老化以至于绝缘击穿，这种故障情况占终端接头故障的绝大部分。而电缆终端接头的安装质量只能在运行中得以检验。并且，当电力系统其余部分中出现单相接地故障，两相相间短路等故障时，与之相邻近的电缆终端内部的电场强度也会有一定的变化，但现有技术未能监测出此种情况下的电场变化。
在实际应用中，大多数地区还采用人工巡线的方法确定电缆终端接头的故障位置，这种方法耗时耗力，无法满足安全稳定运行的要求。少部分地区已经应用电缆终端接头局部放电检测设备，但现有装置存在体积庞大、安装困难的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小、安装简单的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，以能够实现电缆终端暂态电场强度的精准测量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，包括：终端接头、测量模块和电场强度确定模块；
所述终端接头包括外半导电层；所述测量模块包括：半导电材料传感片、测量电阻和测压器；
所述测量电阻的一端连接于所述半导电材料传感片，所述测量电阻的另一端连接于所述外半导电层；所述外半导电层上开设一凹槽，所述半导电材料传感片置于所述凹槽中；所述测压器与所述测量电阻并联；所述测压器用于检测根据所述测量电阻的电压信号；所述电场强度确定模块与所述测压器连接，所述电场强度确定模块用于根据所述电压信号确定电场强度。
优选的，所述终端接头还包括：内半导电层和接头绝缘层；
所述接头绝缘层置于所述内半导电层和所述外半导电层之间；所述内半导电层用于卡接被测电缆。
优选的，所述外半导电层、所述内半导电层和所述接头绝缘层构成第一腔体和第二腔体；
所述第一腔体的轴线与所述第二腔体的轴线垂直，且所述第一腔体和所述第二腔体连通；所述第一腔体用于放置第一被测电缆；所述第二腔体用于放置第二被测电缆；所述第一电缆与所述第二电缆连接。
优选的，所述测量模块还包括：金属屏蔽盒；
所述金属屏蔽盒扣设在所述外半导电层的表面；所述半导电材料传感片、所述测量电阻和所述测压器均置于所述金属屏蔽盒中。
优选的，所述金属屏蔽盒通过固定材料固定扣设在所述外半导电层的表面。
优选的，所述测量模块还包括：绝缘膜；
所述绝缘膜置于所述凹槽中，且所述绝缘膜用于屏蔽除所述凹槽底面之外的电信号。
优选的，所述电场强度确定模块通过电缆与所述测压器连接。
优选的，所述电场强度确定模块包括：电场强度计算单元和显示单元；
所述电场强度计算单元分别与所述测压器和所述显示单元连接；所述电场强度计算单元用于根据所述测压器中的电信号计算得到电场强度；所述显示单元用于显示计算得到的电场强度。
优选的，所述测量电阻的阻值为2KΩ-10MΩ。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，采用测量模块和电场强度确定模块可以方便、准确的检测终端接头中的电场强度，进而实现电缆终端接头电场强度的实时监测。并且，进而采用终端接头、测量模块和电场强度确定模块就可以确定电场强度，具有结构简单、安装方便的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置的结构示意图；
图2为本发明提供的测量模块的结构示意图。
符号说明：
1-终端接头，11-内半导电层，12-外半导电层，13-接头绝缘层，14-第一腔体，15-第二腔体，2-测量模块，21-半导电材料传感片，22-测量电阻，23-测压器，24-金属屏蔽盒，25-固定材料，26-绝缘膜，3-电缆，4-电场强度确定模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种体积小、安装简单的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，以能够实现电缆终端暂态电场强度的精准测量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置的结构示意图，图2为本发明提供的测量模块的结构示意图。如图1和图2所示，一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，包括：终端接头1、测量模块2和电场强度确定模块4。
终端接头1包括外半导电层12。测量模块2包括：半导电材料传感片21、测量电阻22和测压器23。
测量电阻22的一端连接于半导电材料传感片21，测量电阻22的另一端连接于外半导电层12。外半导电层12上开设一凹槽，半导电材料传感片21置于凹槽中。测压器23与测量电阻22并联。测压器23用于检测根据测量电阻22的电压信号。电场强度确定模块4与测压器23连接，电场强度确定模块4用于根据电压信号确定电场强度。其中，测量电阻22的阻值优选为2KΩ-10MΩ。
本发明的凹槽是指弧形、半圆形、半个多边形组成的图形等具有凹陷区域的形状。
其中，上述终端接头1优选还包括：内半导电层11和接头绝缘层13。
接头绝缘层13置于内半导电层11和外半导电层12之间。内半导电层11用于卡接被测电缆。
优选的，外半导电层12、内半导电层11和接头绝缘层13构成第一腔体14和第二腔体15。
第一腔体14的轴线与第二腔体15的轴线垂直，且第一腔体14和第二腔体15连通。第一腔体14用于放置第一被测电缆。第二腔体15用于放置第二被测电缆。第一电缆与第二电缆连接。
优选的，测量模块2还包括：金属屏蔽盒24。
金属屏蔽盒24扣设在外半导电层12的表面。半导电材料传感片21、测量电阻22和测压器23均置于金属屏蔽盒24中。
优选的，金属屏蔽盒24通过固定材料25固定扣设在外半导电层12的表面，其作用是避免测量装置受外界电磁干扰。在本发明中，固定材料25优选采用导电性能良好的紧固材料。
优选的，测量模块2还包括：绝缘膜26。在本发明中绝缘膜26优选采用聚酰亚胺薄膜或者其他绝缘材料。
绝缘膜26置于凹槽中，以实现半导电材料传感片21与外半导电层12的绝缘。具体的，绝缘膜26置于凹槽的侧壁上，以便于屏蔽除凹槽底面之外的电信号。
优选的，电场强度确定模块4通过电缆3与测压器23连接。
优选的，电场强度确定模块4包括：电场强度计算单元和显示单元。
电场强度计算单元分别与测压器23和显示单元连接。电场强度计算单元用于根据测压器23中的电信号计算得到电场强度。显示单元用于显示计算得到的电场强度。
下面提供一个具体实施案例进一步说明本发明的方案。
在实际应用过程中，终端接头1中的外半导电层12位于终端接头1的外表面，且经接地线接地。接头绝缘层13构成终端接头1的主体，其作用为绝缘。内半导电层11位于终端接头1的内表面，其作用为均匀内部电场。
测量模块2的具体结构为：将金属屏蔽盒24通过固定材料25固定在终端接头1表面，使测压器23与测量电阻22可以放置其中。半导电材料传感片21是从外半导电层12切割下来的一部分。将半导电材料传感片21粘贴在半导电层表面切口(凹槽)处，通过绝缘膜26将半导电材料传感片21与切口处隔开。测量电阻22一端被连接在半导电材料传感片21表面，另一端被连接在外半导电层12表面。测压器23与测量电阻22并联，收集测量电阻22两端的电压信号。
同轴电缆3穿过金属屏蔽盒24将电压信号发送至电场强度确定模块4。
电场强度确定模块4中的电场强度计算单元计算电压信号与电缆导体电压的比例关系，得到终端接头1内电缆导体(第一电缆或第二电缆)电场强度并由显示单元显示输出。
具体计算过程包括：
流过所述测量电阻的电流为：
iR＝uR/R＝JS
其中，uR为所述测量电阻两端电压，S为所述半导电材料传感片的截面积，J为传导电流密度模。
那么，
Figure BDA0002669060400000061
其中，D为电通密度模，E为电场强度模。
则测量电阻两端电压与切片内表面的电场度关系为：
Figure BDA0002669060400000062
基于以上记载，本发明提供的技术方案相较于现有技术具有以下优点：
1、可以直接在电缆终端接头上加以改造，安装简便，并且基本不改变其原有的结构。
2、可以方便、准确的检测终端接头电场强度，进而实现电缆终端接头电场强度的实时监测。
3、可以实时测出电场强度，并通过其大小判断出是否发生故障，发生故障后，可以由测出的电场强度大小定位故障位置，从而保证电缆安全稳定运行。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，包括：终端接头、测量模块和电场强度确定模块；
所述终端接头包括外半导电层；所述测量模块包括：半导电材料传感片、测量电阻和测压器；
所述测量电阻的一端连接于所述半导电材料传感片，所述测量电阻的另一端连接于所述外半导电层；所述外半导电层上开设一凹槽，所述半导电材料传感片置于所述凹槽中；所述测压器与所述测量电阻并联；所述测压器用于检测根据所述测量电阻的电压信号；所述电场强度确定模块与所述测压器连接，所述电场强度确定模块用于根据所述电压信号确定电场强度。
2.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述终端接头还包括：内半导电层和接头绝缘层；
所述接头绝缘层置于所述内半导电层和所述外半导电层之间；所述内半导电层用于卡接被测电缆。
3.根据权利要求2所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述外半导电层、所述内半导电层和所述接头绝缘层构成第一腔体和第二腔体；
所述第一腔体的轴线与所述第二腔体的轴线垂直，且所述第一腔体和所述第二腔体连通；所述第一腔体用于放置第一被测电缆；所述第二腔体用于放置第二被测电缆；所述第一电缆与所述第二电缆连接。
4.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述测量模块还包括：金属屏蔽盒；
所述金属屏蔽盒扣设在所述外半导电层的表面；所述半导电材料传感片、所述测量电阻和所述测压器均置于所述金属屏蔽盒中。
5.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述金属屏蔽盒通过固定材料固定扣设在所述外半导电层的表面。
6.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述测量模块还包括：绝缘膜；
所述绝缘膜置于所述凹槽中，且所述绝缘膜用于屏蔽除所述凹槽底面之外的电信号。
7.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述电场强度确定模块通过电缆与所述测压器连接。
8.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述电场强度确定模块包括：电场强度计算单元和显示单元；
所述电场强度计算单元分别与所述测压器和所述显示单元连接；所述电场强度计算单元用于根据所述测压器中的电信号计算得到电场强度；所述显示单元用于显示计算得到的电场强度。
9.根据权利要求1所述的适用于电缆终端故障检测的电场强度测量装置，其特征在于，所述测量电阻的阻值为2KΩ-10MΩ。
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