CN114441911B - 一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，包括筒壳、接电端口、过线端口、接电线、吸引筒、第一引线，筒壳两端轴向连接过线端口，待测高压线缆从过线端口穿入与穿出筒壳，筒壳两端径向向外设置接电端口，接电线从接电端口引入筒壳并与高压线缆电连接，吸引筒设置在筒壳内表面，第一引线一端连接在吸引筒上、另一端连接外部电源正极，筒壳内外表面刷绝缘漆。检测装置还包括屏蔽罩和第二引线，屏蔽罩设置在筒壳内，屏蔽罩位于高压线缆和吸引筒之间，第二引线一端连接屏蔽罩、另一端连接大地，屏蔽罩壁面上具有若干通孔。

Description

一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置

技术领域

本发明涉及电缆局部放电检测技术领域，具体为一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置。

背景技术

导体中通过电流时，会在一些尖端位置、绝缘位置薄弱位置的表面产生电晕，尤其是导体中通过的是高压电，更容易引起表面附近空气的放电。伴随滋滋的声音。

线缆放电时，电子向外逸散，而正电荷由于较大，会在电晕位置附近被导体吸引而朝向导体运动，长时间的局部放电，会导致导体表面绝缘层损坏，最常发生局部放电的高压线缆上，局部放电会引起线缆过流性能下降、云母发白、线缆发热等等不利影响，所以，高压电缆制造时都需要进行表面清洁、线股去毛刺、表面干燥等等抑制电晕的处理，对于高原地区使用的线缆，还需要设置更好的防晕结构、使用更好的防晕材料。

线缆制造时，需要进行局部放电特性的测试，在测试时，通以高压电模拟电能传输过程，检测线缆表面的局部放电量来考察放电特性，目前简单的测试方式是通过声学传感器，将检测口对准测量位置，拾取放电过程产生的微量声音来判断是否发生局部放电，这样的方式误差较大，环境因素造成也会在传感器上形成波峰信号。还有些检测装置通过接收电晕位置的发散的电荷来反应放电量，但没有将电荷及时导流走，在放电位置的周围金属部件上会累积很多的电荷，影响操作者后续的一些传感器、开关、线缆的安装作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，包括筒壳、接电端口、过线端口、接电线、吸引筒、第一引线，筒壳两端轴向连接过线端口，待测高压线缆从过线端口穿入与穿出筒壳，筒壳两端径向向外设置接电端口，接电线从接电端口引入筒壳并与高压线缆电连接，吸引筒设置在筒壳内表面，第一引线一端连接在吸引筒上、另一端连接外部电源正极。本申请使用筒壳将测试位置封闭起来，电晕过程处于密闭空间进行，从放电位置逸散出的电子被吸引筒吸引，检测第一引线上的电流大小即可反应出高压线缆放电过程释放的电量，以获知高压线缆的局部放电情况是否处于安全与预期范围内，电子被吸引筒吸引，不会积累在筒壳内影响高压线缆的持续放电过程，也能够保证测试完毕后，筒壳内不会积累电荷而对测试传感器的安装人员产生影响。

进一步的，检测装置还包括屏蔽罩和第二引线，屏蔽罩设置在筒壳内，屏蔽罩位于高压线缆和吸引筒之间，第二引线一端连接屏蔽罩、另一端连接大地，屏蔽罩壁面上具有若干通孔。加入屏蔽罩后，屏蔽罩接地，从而让吸引筒的电场只影响到屏蔽罩外围，对于屏蔽罩内的区域没有影响，让内部的电子群处于近似大气环境条件下进行逸散，但是，屏蔽罩表面需要设置允许电子通过的通道，以便穿过屏蔽罩后被吸引筒影响并吸引产生第一引线内的电流，而屏蔽罩与吸引筒之间的电场会让进入这一区域的电子加速朝吸引筒内表面运动，所以，屏蔽罩到吸引筒路径上电荷浓度快速减小，考虑到电荷浓度在没有更多外力影响下不可能出现断崖式的浓度降低，在屏蔽罩附近的电子浓度被动地进行曲线过渡。

进一步的，检测装置还包括向心施力组件，向心施力组件设置在筒壳内，向心施力组件以高压线缆为轴线，向心施力组件位于屏蔽罩轴向侧方，向心施力组件为放电路径上的电子提供径向向心的力，该力随径向半径增加而增大，向心施力组件的施力范围为从高压线缆表面到吸引筒内表面距离的1/4～1/2，且施力范围覆盖屏蔽罩。

进一步的，向心施力组件包括环形永磁体和旋转部件，永磁体通过旋转部件转动安装在屏蔽罩的轴向两侧，永磁体的磁极方向沿筒壳轴向，两个永磁体与屏蔽罩靠近一面磁性相反，从屏蔽罩两侧中的N极朝S极看，永磁体进行逆时针旋转。电子的逸散路径上这一范围内受到向心力，向心力让电子在穿过屏蔽罩前后位置处有一个向内运动的力，使电子在屏蔽罩处的浓度可以具有更大的变化量，向心施力组件为过渡区电子提供径向向内的力，使得电子穿过屏蔽罩后还能有一个抵消电场力的存在，电子不会加速冲向吸引筒，而是缓慢移动向吸引筒，理论上，只要在距离线缆表面较远的位置处设置屏蔽罩即可消除有限长度的电子吸引引起的放电状态与实际不同，但这样会引起整个筒壳的尺寸变大，而本申请设置向心施力组件后，让屏蔽罩附近的电子有目的性受到向心力，从而让电子分布曲线c在屏蔽罩附近处向上拱起，在线缆表面到屏蔽罩路径上的电子分布与实际的c曲线更加接近。

进一步的，旋转部件包括旋转套、支撑架、旋转驱动，支撑架固定在筒壳内壁上，旋转套转动安装在支撑架中央位置，旋转套芯部有通孔容纳高压线缆穿过，旋转套端部固定永磁体，旋转套外表面设置受力齿轮，旋转驱动固定在筒壳内壁上，旋转驱动驱动受力齿轮转动。旋转套受到旋转驱动带动进行旋转，永磁体转动构建旋转磁场。

进一步的，屏蔽罩与吸引筒之间设置连接架。连接架用作屏蔽罩的固定。

进一步的，屏蔽罩表面镀有绝缘膜。屏蔽罩接地，不期望放电位置逸散的电子从屏蔽罩上导入大地，引起吸引筒上接受的电子量减少，所以，屏蔽罩表面镀绝缘膜，即使电子粘附在屏蔽罩上，也不会被导流走，阻止后续电子粘附到屏蔽罩上，最优状态是电子全部有序地从屏蔽罩穿过。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过筒壳将放电位置封闭，吸引筒接受局部放电位置的逸散电荷以电流标示放电量，电荷的产生与导流走均在短时间内完成，防止电荷累积而引起静电危险，有限长度的测试路径与线缆实际使用有所不同，所以，通过屏蔽罩和向心施力组件修正线缆表面到吸引筒路径上的电子浓度分布曲线，使线缆表面附近的电子浓度分布趋向实际使用过程中的电子分布，从而获得与实际更为靠近的放电特性检测量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中检测路径上电子分布示意图；

图3是图1中的视图A-A；

图4是图3中的视图B；

图5是本发明向心施力组件处的结构示意图；

图中：11-筒壳、12-接电端口、13-过线端口、2-接电线、3-向心施力组件、31-永磁体、32-旋转套、321-受力齿轮、33-支撑架、34-旋转驱动、41-屏蔽罩、42-吸引筒、43-连接架、44-第一引线、45-第二引线、9-高压线缆。

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。

请参阅图1-图5，一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，包括筒壳11、接电端口12、过线端口13、接电线2、吸引筒42、第一引线44，筒壳11两端轴向连接过线端口13，待测高压线缆9从过线端口13穿入与穿出筒壳11，筒壳11两端径向向外设置接电端口12，接电线2从接电端口12引入筒壳11并与高压线缆9电连接，吸引筒42设置在筒壳11内表面，第一引线44一端连接在吸引筒42上、另一端连接外部电源正极，筒壳11内外表面刷绝缘漆。

如图1所示，高压线缆9的待检测位置置入筒壳11内，其两端通过接电线2接入高压电流，过线端口12为高压线缆9提供支撑，线缆位于筒壳11中心线，检测过程中，线缆表面电晕放电，电晕出的负电荷，即电子，容易逸散到周围空间，正电荷则在线缆表面被线缆吸引而中和，本申请使用筒壳11将测试位置封闭起来，电晕过程处于密闭空间进行，从放电位置逸散出的电子被吸引筒42吸引，检测第一引线44上的电流大小即可反应出高压线缆9放电过程释放的电量，以获知高压线缆9的局部放电情况是否处于安全与预期范围内，电子被吸引筒42吸引，不会积累在筒壳11内影响高压线缆9的持续放电过程，也能够保证测试完毕后，筒壳11内不会积累电荷而对测试传感器的安装人员产生影响。

检测装置还包括屏蔽罩41和第二引线45，屏蔽罩41设置在筒壳11内，屏蔽罩41位于高压线缆9和吸引筒42之间，第二引线45一端连接屏蔽罩41、另一端连接大地，屏蔽罩41壁面上具有若干通孔。

屏蔽罩41处于高压电缆9表面电晕位置与吸引筒42之间，并且屏蔽罩41接地，电晕位置逸散的电子只有穿过屏蔽罩41后才能感知到吸引筒41的电场，从而让电子在运动初期只受到电晕位置的作用力，不会一产生就加速朝向吸引筒42移动，参见图2的电子浓度分布示意图，图中横轴为与高压线缆9放电表面的径向距离，纵轴标示电子浓度，在自然环境下，高压线缆9使用位置是敞开的大气空间，电晕发生后，电子浓度在表面附近为最大值，并且由于有电晕位置的电子产生进行补充，在表面位置附近保持较大的浓度，电子从电晕位置相互排斥而逸散到远处，不考虑电子与空气发生接触而消失，电子可以传播到较远的位置，并且在远处浓度趋向零，最终的电子的分布规律虽然都是逐渐减小的，减小速度是先增加再减小的，即将浓度c对距离L进行函数定义，c的一阶倒数恒小于零，c的二阶倒数先小于零再大于零，分布曲线约为图2中的c0曲线，然而，在测试中，电子需要进行捕获并且通过外加电场的形式进行捕获，所以，电子的分布会受到影响，当直接只使用一个吸引筒42进行电子吸引时，电子从产生位置处从原先的只受相互之间的斥力进行逸散的状态变成受到持续定向的向外加速运动的电场力，这样会导致线缆表面放电位置处的电子浓度快速下降，浓度分布曲线约为图2中的c1所示，这样的分布曲线与线缆实际使用时的放电位置电子浓度分布有很大不同，这样可能会导致检测过程的放电与实际的放电有所区别，检测装置不能准确反应高压线缆9的局部放电特性，因此，需要设置一定的部件来改善放电位置向外路径上的电子浓度分布，让路径上靠近线缆表面位置的短距离内的电荷浓度分布与自然环境下的放电状态分布相似，以便模拟线缆在自然状态下的放电，加入屏蔽罩41后，屏蔽罩41接地，从而让吸引筒42的电场只影响到屏蔽罩41外围，对于屏蔽罩41内的区域没有影响，让内部的电子群处于近似大气环境条件下进行逸散，但是，屏蔽罩41表面需要设置允许电子通过的通道，以便穿过屏蔽罩41后被吸引筒42影响并吸引产生第一引线44内的电流，而屏蔽罩41与吸引筒42之间的电场会让进入这一区域的电子加速朝吸引筒42内表面运动，所以，屏蔽罩41到吸引筒42路径上电荷浓度快速减小，考虑到电荷浓度在没有更多外力影响下不可能出现断崖式的浓度降低，在屏蔽罩41附近的电子浓度被动地进行曲线过渡，近似的分布曲线为图2中的c2所示，c2约为c0与c1的中和。

检测装置还包括向心施力组件3，向心施力组件3设置在筒壳11内，向心施力组件3以高压线缆9为轴线，向心施力组件3位于屏蔽罩41轴向侧方，向心施力组件3为放电路径上的电子提供径向向心的力，该力随径向半径增加而增大，向心施力组件的施力范围为从高压线缆9表面到吸引筒42内表面距离的1/4～1/2，且施力范围覆盖屏蔽罩41。

如图1、2、3所示，向心施力组件3的径向覆盖为虚线所示范围，电子的逸散路径上这一范围内受到向心力，向心力让电子在穿过屏蔽罩前后位置处有一个向内运动的力，以便修正图2中的c2曲线，使其在屏蔽罩41处的浓度可以具有更大的变化量，图2中过渡区即表示向心施力组件3的覆盖范围，吸附区为从屏蔽罩41到吸引筒42的路径，向心施力组件3为过渡区电子提供径向向内的力，使得电子穿过屏蔽罩41后还能有一个抵消电场力的存在，电子不会加速冲向吸引筒42，而是缓慢移动向吸引筒42，理论上，只要在距离线缆表面较远的位置处设置屏蔽罩41即可消除有限长度的电子吸引引起的放电状态与实际不同，但这样会引起整个筒壳41的尺寸变大，而本申请设置向心施力组件3后，让屏蔽罩附近的电子有目的性受到向心力，从而让电子分布曲线c2在屏蔽罩41附近处向上拱起，在线缆表面到屏蔽罩41路径上的电子分布与实际的c0曲线更加接近。

向心施力组件3包括环形永磁体31和旋转部件，永磁体31通过旋转部件转动安装在屏蔽罩41的轴向两侧，永磁体31的磁极方向沿筒壳11轴向，两个永磁体31与屏蔽罩41靠近一面磁性相反，从屏蔽罩41两侧中的N极朝S极看，永磁体31进行逆时针旋转。

如图1、3、4所示，两个永磁体31构建沿线缆轴向的磁感线，图3视图方向上，磁感线穿入纸面内，磁场进行逆时针旋转，在磁场范围内，考察点个电子的受力：电子与磁场的相对运动v为顺时针，而等效电流I为逆时针，根据左手定则，电荷在垂直磁场中的受力为朝向线缆的向心力F1，只有穿过屏蔽罩41的电子才受到吸引筒42的电场力F2，所以，旋转的永磁体31构建的旋转磁场对于穿过屏蔽罩41附近的电子可以起到约束作用，让更多的电子保持为屏蔽罩41范围内，从而提升屏蔽罩41内表面处的电子浓度，使得线缆到屏蔽罩41路径上的电子浓度更靠近实际大气环境放电状态。

旋转部件包括旋转套32、支撑架33、旋转驱动34，支撑架33固定在筒壳41内壁上，旋转套32转动安装在支撑架33中央位置，旋转套32芯部有通孔容纳高压线缆9穿过，旋转套32端部固定永磁体31，旋转套32外表面设置受力齿轮321，旋转驱动34固定在筒壳11内壁上，旋转驱动34驱动受力齿轮321转动。

如图5所示，旋转套32受到旋转驱动34带动进行旋转，永磁体31转动构建旋转磁场。

屏蔽罩41与吸引筒42之间设置连接架43。连接架43用作屏蔽罩41的固定。

屏蔽罩41表面镀有绝缘膜。屏蔽罩41接地，不期望放电位置逸散的电子从屏蔽罩41上导入大地，引起吸引筒42上接受的电子量减少，所以，屏蔽罩41表面镀绝缘膜，即使电子粘附在屏蔽罩41上，也不会被导流走，阻止后续电子粘附到屏蔽罩41上，最优状态是电子全部有序地从屏蔽罩41穿过。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述检测装置包括筒壳(11)、接电端口(12)、过线端口(13)、接电线(2)、吸引筒(42)、第一引线(44)，所述筒壳(11)两端轴向连接过线端口(13)，待测高压线缆(9)从过线端口(13)穿入与穿出筒壳(11)，所述筒壳(11)两端径向向外设置接电端口(12)，所述接电线(2)从接电端口(12)引入筒壳(11)并与高压线缆(9)电连接，所述吸引筒(42)设置在筒壳(11)内表面，所述第一引线(44)一端连接在吸引筒(42)上、另一端连接外部电源正极；

所述检测装置还包括屏蔽罩(41)和第二引线(45)，所述屏蔽罩(41)设置在筒壳(11)内，屏蔽罩(41)位于高压线缆(9)和吸引筒(42)之间，所述第二引线(45)一端连接屏蔽罩(41)、另一端连接大地，所述屏蔽罩(41)壁面上具有若干通孔。

2.根据权利要求1所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括向心施力组件(3)，所述向心施力组件(3)设置在筒壳(11)内，向心施力组件(3)以高压线缆(9)为轴线，向心施力组件(3)位于屏蔽罩(41)轴向侧方，向心施力组件(3)为放电路径上的电子提供径向向心的力，该力随径向半径增加而增大，向心施力组件的施力范围为从高压线缆(9)表面到吸引筒(42)内表面距离的1/4～1/2，且施力范围覆盖屏蔽罩(41)。

3.根据权利要求2所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述向心施力组件(3)包括环形永磁体(31)和旋转部件，所述永磁体(31)通过旋转部件转动安装在屏蔽罩(41)的轴向两侧，永磁体(31)的磁极方向沿筒壳(11)轴向，两个永磁体(31)与屏蔽罩(41)靠近一面磁性相反。

4.根据权利要求3所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：两个所述永磁体(31)从屏蔽罩(41)两侧中的N极朝S极看，永磁体(31)进行逆时针旋转。

5.根据权利要求4所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述旋转部件包括旋转套(32)，旋转套(32)芯部有通孔容纳高压线缆(9)穿过，所述旋转套(32)端部固定永磁体(31)。

6.根据权利要求5所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述旋转部件还包括支撑架(33)、旋转驱动(34)，所述支撑架(33)固定在筒壳(41)内壁上，所述旋转套(32)转动安装在支撑架(33)中央位置，旋转套(32)外表面设置受力齿轮(321)，所述旋转驱动(34)固定在筒壳(11)内壁上，旋转驱动(34)驱动受力齿轮(321)转动。

7.根据权利要求1所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述屏蔽罩(41)与吸引筒(42)之间设置连接架(43)。

8.根据权利要求1所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述屏蔽罩(41)表面镀有绝缘膜。

9.根据权利要求1所述的一种防电荷累积的高压电缆局部放电在线检测装置，其特征在于：所述筒壳(11)内外表面刷绝缘漆。

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