CN116859127A - 一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压线缆绝缘电阻检测技术领域，具体为一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置,包括线芯电源、吸引组件、外引电源，线芯电源和待检测线缆的线芯相连接，外引电源和吸引组件连接，吸引组件有若干个，吸引组件阵列布置在待检测线缆长度方向的一旁，线芯和吸引组件的电位相反。吸引组件包括极板、放大电路，极板阵列布置在待检测线缆长度方向，放大电路设置在极板和外引电源之间，放大电路将极板向外引电源泄放的电流放大。以检测得知存在局部放电的两个吸引组件之间的段落为总长，中间点为原点，将吸引组件的检测获得的电荷接收量作加权获得失效点大致位置，使用接触式绝缘电阻测量结构对该点的电阻值进行检测。

Description

一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置

技术领域

本发明涉及高压线缆绝缘电阻检测技术领域，具体为一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置。

背景技术

高压电气设备的绝缘是一个重要的安全保障，但绝缘层常常因为老化等因素而绝缘性能下降，绝缘下降的局部位置由于内部高压以及外部空气的零电位，会时时产生电离局部放电情况，通常电气柜内部的小零器件因为生产和装配过程都是独立的，所以，注入橡胶圈、绝缘接头等等部件的绝缘性能下降有限，如果接头、接点位置发生局部放电频繁，也容易通过观察发黑情况得以排除故障，所以，电气设备内部的绝缘强度下降是可以预期预防以及快速维护的。

目前比较难排除的绝缘电阻下降问题是长距离高压线缆的局部绝缘失效，因为绝缘电阻的测量一般采用绝缘电阻测量仪进行检测，需要将检测用的接头与线缆表面、大地接触，检测其相对大地零电位的绝缘电阻情况，这样的检测方式尽管准确，但是，无法快速寻找绝缘失效点，因为线缆长度的问题，在所有位置上都进行依次的接触测量工作量繁重，一般都是观察到线缆绝缘层的黑块或者有人员听到线缆发出“滋滋”的异常声音时针对特定位置进行接触检测，而这两种现象都是绝缘层已经接近完全失效的情况才发生的，如果在此之前有人触碰该位置，则非常危险，所以，应当考虑如何提前检测获得长距离高压线缆的绝缘层失效点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，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：

一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，检测装置包括线芯电源、吸引组件、外引电源，线芯电源和待检测线缆的线芯相连接，外引电源和吸引组件连接，吸引组件有若干个，吸引组件阵列布置在待检测线缆长度方向的一旁，线芯和吸引组件的电位相反。

将线芯连接到线芯电源的正极，让线芯电源的负极接地，线芯成为正电位，将吸引组件连接到外引电源负极，外引电源正极接地，所以，吸引组件成为负电位，两个电位的绝对值均是大于等于线缆正常使用时所施加电压的绝对值，线缆平时使用过程中，由于绝缘层老化或者电离放电导致绝缘性能下降时，存在一些绝缘即将丧失的失效点，这些失效点在线芯和外部的电势差作用下发生布局放电情况，电离出的离子飘散到周围空间中，在以往的非预期电离放电情况中，电离出的离子一般都是与最近的实体表面接触然后电荷被导流走或者沉降到地面，而电势差就是线芯的电位与周围大气的零电位之间的电势差，本申请通过吸引组件建立相反的电场，增强绝缘层两侧的电势差，失效点处电离放电被增强，游离电荷飘散到周围空间中后，会在吸引组件吸引下定向移动，根据吸引组件所接收的游离电荷数量，确定失效点的绝缘下降程度以及大致判断失效点位置，以便进一步定位的接触式绝缘电阻测量，阵列布置的吸引组件可以在线缆附近进行非接触的检测，布置数量可以得到控制，快速确定失效点大致位置和失效程度。

吸引组件包括极板、放大电路，极板阵列布置在待检测线缆长度方向，放大电路设置在极板和外引电源之间，放大电路将极板向外引电源泄放的电流放大。

极板在负电位吸引电荷，电荷到达极板后沿金属导线泄放，泄放电流被放大然后在放大电路上被检测获知。

吸引组件还包括放大线、输入线、总线，放大电路为三极管，三极管基极通过输入线连接极板，三极管发射极通过总线连接外引电源负极，三极管集电极通过放大线接地，检测放大线或总线上的过流电流反映极板接受的电荷量。

三极管放大作用，极板接受少量电荷并从基极导向发射极乃至外引电源负极时，放大线上存在放大两个量级的电流，从而更容易被检测获得。

检测装置还包括感应回路，感应回路设置在放大线或总线的一旁，感应回路中的感应电流积累并周期释放，检测感应回路释放时的电流反映极板接受的电荷量。

极板接受电离放电电荷的量并非连续且较小，尽管放大线对电流有放大，但是，断续的电流仍然存在无法被电流表准确检测的问题，所以，通过感应回路进行感应式的电荷积累，积累到一定程度后进行的放电可以通过放电周期来反映积累速度，极板上只要接受较多的电荷，则该吸引组件一旁的感应回路的放电周期是越短的，反之，极少的电荷从极板过流时，感应回路也无法快速积累足够的放电电荷，从而放电周期无限长。

感应回路包括第一充电回路、充电电容，第一充电回路的部分线段与放大线平行相邻，第一充电回路连接在充电电容的两极，第一充电回路上设置二极管。

当放大线上有电流通过时，第一充电回路上也存在感应电流，只要感应电流方向与回路上二极管方向一致，则第一充电回路对充电电容进行充电动作，当感应电流没有时，二极管防止电容反向通过导线放电，充电电容的击穿电压应当较小，防止放大线上的电流所能产生的感应电流电动势不足以克服充电电容的已有电荷电压进行积累过程，充点电容可以通过电荷板面积、距离等等参数来设置板间击穿电压的上限。

感应回路还包括第二充电回路，第二充电回路连接在充点电容的两端，第二充电回路上也设置二极管，第二充电回路与放大线紧邻的线段上允许通过的电流方向与第一充电回路上允许通过的电流方向相反。

第二充电回路也进行感应式的生电过程，为了让放大线上的电流不管是变大过程还是变小过程都能够对充电电容进行充电，所以两个充电回路分别以相反的充电方向布置，二极管控制充电回路上允许通过的电流的方向，只要放大线上存在电流变化，则充点电容即进行充电过程积累电荷以趋近击穿电压。

感应回路还包括闪光计数器，闪光计数器设置在充点电容的一旁，闪光计数器记录充点电容板间的电弧次数。

充点电容在积累足够电荷后进行一次板间击穿过程，电荷释放为电弧，发出闪烁被闪光计数器记录，闪光约频繁，则说明放大线上电流变化越频繁，因为极板是接受待检测线缆的电离放电电荷，是不会形成连续电流的，只会是波动的变化，所以，放大线内电流变化越频繁和变化幅度越大，就是说明放大电路所连接的极板在频繁接受周围环境中的电离放电释放出的电荷。

充电电容具有板距离往复变化结构。充电电容板间距直接和击穿电压相关，板间距越小，则在较少电荷积累下即可出现电弧击穿，而板间距调大则电容值变大，相同的电荷量下具有更小的板间电压，可以减轻两个充电回路往充电电容上充电的难度，所以，充点电容板间距往复可以实现电荷积累的同时又能够快速达到击穿电压，实现电弧放电发出闪光，闪光计数数据变多从而统计上更加准确。

板距离往复变化结构包括凸轮和橡胶弹簧，橡胶弹簧设置在充点电容的板间，充点电容的其中一块电荷板固定而另一块电荷板浮动，充点电容浮动的电荷板抵住凸轮外缘，凸轮具有旋转驱动。

凸轮转动带动一块电荷板进行往复升降，橡胶弹簧设置在两块电荷板之间使其具有相互远离的趋势，两块电荷板距离随着凸轮转动而发生往复变化。

检测装置配备的接触式绝缘电阻测量结构，以每个吸引组件所连接的充点电容的放电周期为依据，取检测得知存在电离放电的两个吸引组件之间的段落为总长，中间点为原点，将两个充点电容的放电周期作加权获得失效点大致位置，使用接触式绝缘电阻测量结构对该点的电阻值进行检测，接触式绝缘电阻测量结构的加载电压以电离放电的电荷量为参考，当吸引组件能够吸引较多的电离放电电荷时，说明失效点93绝缘性能下降较大，应当减小绝缘电阻的加载电压，例如从常用的2500V、5000V的档位调到1000V的档位，即，电离放电的电荷检测可以为精确的绝缘电阻测点位置提供绝缘性能预判，防止直接采用5000V的检测电压造成绝缘层的直接破坏，接触式绝缘电阻测量结构使用传统的绝缘电阻测试仪即可，所有操作遵循电气设备交接试验标准。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过增强外加电场的布置，将绝缘性能降低的失效点电离放电情况增强，逸散的电离离子飘散到周围空间并被引导至极板泄放，泄放电流经由三极管等放大电路放大后，成为断续放大电流，感应电路根据放大电路的磁场产生感应电荷的移动，积累在充电电容上的电荷达到一定程度后击穿电容板间空气产生电弧并闪光，记录的闪光频率作为该吸引组件所接收电荷量的依据，接收的电荷量越多，说明附近发生电离放电的情况沿频繁，找到失效点大致位置后进行精确的接触式绝缘电阻的测量，各个阵列的吸引组件的组合检测参数作为寻找失效点大致位置的参考。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体布置示意图；

图2是本发明吸引组件的接线示意图；

图3是本发明感应回路的结构示意图；

图4是本发明充电电容附近的结构示意图；

图5是图4中的A向视图；

图中：1-线芯电源、2-吸引组件、21-极板、22-放大电路、23-放大线、24-输入线、25-总线、3-外引电源、4-感应回路、41-第一充电回路、42-第二充电回路、43-充电电容、44-二极管、45-闪光计数器、46-凸轮、47-橡胶弹簧、91-线芯、92-绝缘层、93-失效点。

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。

一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，检测装置包括线芯电源1、吸引组件2、外引电源3，线芯电源1和待检测线缆的线芯91相连接，外引电源3和吸引组件2连接，吸引组件2有若干个，吸引组件2阵列布置在待检测线缆长度方向的一旁，线芯91和吸引组件2的电位相反。

如图1所示，将线芯91连接到线芯电源1的正极，让线芯电源1的负极接地，线芯91成为正电位，将吸引组件2连接到外引电源3负极，外引电源3正极接地，所以，吸引组件2成为负电位，两个电位的绝对值均是大于等于线缆正常使用时所施加电压的绝对值，线缆平时使用过程中，由于绝缘层92老化或者电离放电导致绝缘性能下降时，存在一些绝缘即将丧失的失效点93，这些失效点93在线芯91和外部的电势差作用下发生布局放电情况，电离出的离子飘散到周围空间中，在以往的非预期电离放电情况中，电离出的离子一般都是与最近的实体表面接触然后电荷被导流走或者沉降到地面，而电势差就是线芯91的电位与周围大气的零电位之间的电势差，本申请通过吸引组件2建立相反的电场，增强绝缘层两侧的电势差，失效点93处电离放电被增强，游离电荷飘散到周围空间中后，会在吸引组件2吸引下定向移动，根据吸引组件2所接收的游离电荷数量，确定失效点93的绝缘下降程度以及大致判断失效点93位置，以便进一步定位的接触式绝缘电阻测量，阵列布置的吸引组件2可以在线缆附近进行非接触的检测，布置数量可以得到控制，快速确定失效点93大致位置和失效程度。

吸引组件2包括极板21、放大电路22，极板21阵列布置在待检测线缆长度方向，放大电路22设置在极板21和外引电源3之间，放大电路22将极板21向外引电源3泄放的电流放大。

如图1、2所示，极板21在负电位吸引电荷，电荷到达极板21后沿金属导线泄放，泄放电流被放大然后在放大电路22上被检测获知。

吸引组件2还包括放大线23、输入线24、总线25，放大电路22为三极管，三极管基极通过输入线24连接极板21，三极管发射极通过总线25连接外引电源3负极，三极管集电极通过放大线23接地，检测放大线23或总线25上的过流电流反映极板21接受的电荷量。

如图2所示，三极管放大作用，极板21接受少量电荷并从基极导向发射极乃至外引电源3负极时，放大线23上存在放大两个量级的电流，从而更容易被检测获得。

检测装置还包括感应回路4，感应回路4设置在放大线23或总线25的一旁，感应回路4中的感应电流积累并周期释放，检测感应回路释放时的电流反映极板21接受的电荷量。

如图2所示，极板21接受电离放电电荷的量并非连续且较小，尽管放大线23对电流有放大，但是，断续的电流仍然存在无法被电流表准确检测的问题，所以，通过感应回路4进行感应式的电荷积累，积累到一定程度后进行的放电可以通过放电周期来反映积累速度，极板21上只要接受较多的电荷，则该吸引组件2一旁的感应回路4的放电周期是越短的，反之，极少的电荷从极板21过流时，感应回路4也无法快速积累足够的放电电荷，从而放电周期无限长。

感应回路4包括第一充电回路41、充电电容43，第一充电回路41的部分线段与放大线23平行相邻，第一充电回路41连接在充电电容43的两极，第一充电回路41上设置二极管44。

如图3所示，当放大线23上有电流通过时，第一充电回路41上也存在感应电流，只要感应电流方向与回路上二极管44方向一致，则第一充电回路41对充电电容43进行充电动作，当感应电流没有时，二极管44防止电容反向通过导线放电，充电电容43的击穿电压应当较小，防止放大线23上的电流所能产生的感应电流电动势不足以克服充电电容43的已有电荷电压进行积累过程，充点电容43可以通过电荷板面积、距离等等参数来设置板间击穿电压的上限。

感应回路4还包括第二充电回路42，第二充电回路42连接在充点电容43的两端，第二充电回路42上也设置二极管44，第二充电回路42与放大线23紧邻的线段上允许通过的电流方向与第一充电回路41上允许通过的电流方向相反。

如图3所示，第二充电回路42也进行感应式的生电过程，为了让放大线23上的电流不管是变大过程还是变小过程都能够对充电电容43进行充电，所以两个充电回路分别以相反的充电方向布置，二极管44控制充电回路上允许通过的电流的方向，只要放大线23上存在电流变化，则充点电容43即进行充电过程积累电荷以趋近击穿电压。

感应回路4还包括闪光计数器45，闪光计数器45设置在充点电容43的一旁，闪光计数器45记录充点电容43板间的电弧次数。

充点电容43在积累足够电荷后进行一次板间击穿过程，电荷释放为电弧，发出闪烁被闪光计数器45记录，闪光约频繁，则说明放大线23上电流变化越频繁，因为极板21是接受待检测线缆的电离放电电荷，是不会形成连续电流的，只会是波动的变化，所以，放大线23内电流变化越频繁和变化幅度越大，就是说明放大电路所连接的极板21在频繁接受周围环境中的电离放电释放出的电荷。

充电电容43具有板距离往复变化结构。充电电容43板间距直接和击穿电压相关，板间距越小，则在较少电荷积累下即可出现电弧击穿，而板间距调大则电容值变大，相同的电荷量下具有更小的板间电压，可以减轻两个充电回路往充电电容43上充电的难度，所以，充点电容43板间距往复可以实现电荷积累的同时又能够快速达到击穿电压，实现电弧放电发出闪光，闪光计数数据变多从而统计上更加准确。

板距离往复变化结构包括凸轮46和橡胶弹簧47，橡胶弹簧47设置在充点电容43的板间，充点电容43的其中一块电荷板固定而另一块电荷板浮动，充点电容43浮动的电荷板抵住凸轮46外缘，凸轮46具有旋转驱动。

如图4、5所示，凸轮46转动带动一块电荷板进行往复升降，橡胶弹簧47设置在两块电荷板之间使其具有相互远离的趋势，两块电荷板距离随着凸轮46转动而发生往复变化。

检测装置配备的接触式绝缘电阻测量结构，以每个吸引组件2所连接的充点电容43的放电周期为依据，取检测得知存在电离放电的两个吸引组件2之间的段落为总长，中间点为原点，将两个充点电容43的放电周期作加权获得失效点93大致位置，使用接触式绝缘电阻测量结构对该点的电阻值进行检测，接触式绝缘电阻测量结构的加载电压以电离放电的电荷量为参考，当吸引组件2能够吸引较多的电离放电电荷时，说明失效点93绝缘性能下降较大，应当减小绝缘电阻的加载电压，例如从常用的2500V、5000V的档位调到1000V的档位，即，电离放电的电荷检测可以为精确的绝缘电阻测点位置提供绝缘性能预判，防止直接采用5000V的检测电压造成绝缘层的直接破坏，接触式绝缘电阻测量结构使用传统的绝缘电阻测试仪即可，所有操作遵循电气设备交接试验标准。

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。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述检测装置包括线芯电源(1)、吸引组件(2)、外引电源(3)，所述线芯电源(1)和待检测线缆的线芯(91)相连接，所述外引电源(3)和吸引组件(2)连接，所述吸引组件(2)有若干个，吸引组件(2)阵列布置在待检测线缆长度方向的一旁，所述线芯(91)和吸引组件(2)的电位相反。

2.根据权利要求1所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述吸引组件(2)包括极板(21)、放大电路(22)，所述极板(21)阵列布置在待检测线缆长度方向，放大电路(22)设置在极板(21)和外引电源(3)之间，放大电路(22)将极板(21)向外引电源(3)泄放的电流放大。

3.根据权利要求2所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述吸引组件(2)还包括放大线(23)、输入线(24)、总线(25)，所述放大电路(22)为三极管，三极管基极通过输入线(24)连接极板(21)，三极管发射极通过总线(25)连接外引电源(3)负极，三极管集电极通过放大线(23)接地，检测放大线(23)或总线(25)上的过流电流反映极板(21)接受的电荷量。

4.根据权利要求3所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括感应回路(4)，所述感应回路(4)设置在放大线(23)或总线(25)的一旁，感应回路(4)中的感应电流积累并周期释放，检测感应回路释放时的电流反映极板(21)接受的电荷量。

5.根据权利要求4所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述感应回路(4)包括第一充电回路(41)、充电电容(43)，所述第一充电回路(41)的部分线段与放大线(23)平行相邻，第一充电回路(41)连接在充电电容(43)的两极，第一充电回路(41)上设置二极管(44)。

6.根据权利要求5所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述感应回路(4)还包括第二充电回路(42)，所述第二充电回路(42)连接在充点电容(43)的两端，第二充电回路(42)上也设置二极管(44)，第二充电回路(42)与放大线(23)紧邻的线段上允许通过的电流方向与第一充电回路(41)上允许通过的电流方向相反。

7.根据权利要求5所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述感应回路(4)还包括闪光计数器(45)，所述闪光计数器(45)设置在充点电容(43)的一旁，闪光计数器(45)记录充点电容(43)板间的电弧次数。

8.根据权利要求7所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述充电电容(43)具有板距离往复变化结构。

9.根据权利要求8所述的一种阵列节点补偿式绝缘电阻检测装置，其特征在于：所述板距离往复变化结构包括凸轮(46)和橡胶弹簧(47)，所述橡胶弹簧(47)设置在充点电容(43)的板间，所述充点电容(43)的其中一块电荷板固定而另一块电荷板浮动，充点电容(43)浮动的电荷板抵住凸轮(46)外缘，所述凸轮(46)具有旋转驱动。