CN117501135A - 对绝缘电力电缆系统的功能可靠性评估 - Google Patents

Abstract

通过沿着电路长度将导电屏蔽件的分段与地电隔离并且将幅度逐渐增加的测试电压供应至被隔离的屏蔽件分段，来确定用于高压电缆电路的电缆屏蔽件系统的功能可靠性。响应于供应的测试电压，电流在屏蔽件分段和所连接的屏蔽件电压限制器(SVL)中流动。监测通过SVL的电流；并且根据SVL两端的电压以及所监测的通过SVL的电流，来确定屏蔽件系统的操作完整性。通过感测由包括在屏蔽件分段连接到的接线箱中的SVL耗散的热量来监测电流。表示SVL两端的电压和所监测的通过SVL的电流的信息传输到远程位置，在该远程位置处确定SVL的操作完整性。

Description

对绝缘电力电缆系统的功能可靠性评估

技术领域

本发明涉及高压电缆、以及用于评估这些电缆的金属屏蔽件接合和接地配置的功能可靠性的方法和装置。

背景技术

用于地下应用的高压电力电缆由依次覆盖有电绝缘体、金属屏蔽件和保护套的高压电导体组成。典型的交流(AC)高压电路包括安装在被封装在公共管道组中的单独的管道中的三个单独的相高压电缆，这构成了地下3相交流电缆电路以互连公共变电站、架空线和海底电缆过渡。这些电缆的制造长度受到包装、运输和安装约束的限制，并且因此所得到的电缆电路由沿着通常由检修孔分开的电缆路线的多个分段或部分组成，其中各个相(A、B和C)中的每一个被拼接到相同相的另一个分段。每个分段可以延伸几米，例如几百米或几公里。

在其最简单的配置中，电缆电路的每一相由被电绝缘体包围的高压导体组成，该电绝缘体又被导电屏蔽件和非金属保护套包围。也就是说，一个相(例如，相A)的导体分段被(也是相A的)屏蔽件的对应分段同心地包围，并且导体和屏蔽件两者沿着高压电缆电路的长度延伸。屏蔽件用于将电应力限制到电缆电绝缘体，并为系统故障电流提供合适的返回路径。

电缆屏蔽件可以在沿着电路长度的多于一个点处接地(多点接地布置)，但是这导致电流在接地点之间的电缆屏蔽件中流动。在屏蔽件中流动的电流量将取决于相导体在管道组内的布置、电缆屏蔽件的电导率和在高压电缆导体中流动的负载电流。这种“感应屏蔽件电流”可能足够高，以在屏蔽件中产生不期望的热损失并限制电缆电路的安培容量(载流容量)。

作为一种选择，电缆屏蔽件可以只在沿着电路长度的一个点处物理地连接到电接地(单点接地配置)。在这种配置中，没有限制电缆安培容量的循环电流。但是在这种单点接地配置中，感应屏蔽件电压随着离接地点的距离而增加。该屏蔽件电压还取决于电缆相和导体负载电流之间的物理分离。即使在正常负载下，感应屏蔽件电压也可以相当高，在故障和瞬态浪涌状态期间达到破坏性水平。为了最小化或避免由于可能因负载开关或闪电击中而时不时出现的高屏蔽件电压造成的损坏，通常将电涌放电器(通常称为屏蔽件电压限制器(SVL))安装在屏蔽件的未接地的更容易接近的端点处。SVL将在屏蔽件与地之间发生的瞬态电势差限制到可接受的水平。SVL由陶瓷金属氧化物块组成，陶瓷金属氧化物块能够被表征为非线性电阻器，当SVL两端的电压增大到超过其导通阈值电压时，该非线性电阻器表现出减小的电阻值。SVL具有各种电压等级和能量容量。它们可以被认为在正常电力操作期间表现如开路，而在SVL两端的电势超过其导通阈值电压时在瞬态浪涌期间表现如短路。如已知的，高压电缆的正常电力操作指在电缆中流动的电流的典型的60Hz或50Hz频率(即电力频率)。

在单点接地配置中，SVL安装在未接地的屏蔽件分段的端部和地之间，以将可能的过电压箝位到远低于电缆保护套的介电强度的水平。因此SVL保护电缆保护套免受由高压瞬态浪涌引起的故障。连接连续的分段的电缆接头包含屏蔽件中断间隙，称为“屏蔽件缺口”，其有效地将各个屏蔽件分段彼此隔离，允许它们在不同的电势下操作。因此，这些间隙应当经受得住瞬态浪涌。

SVL是具有明确定义和理解的特征电压-电流关系的非线性器件。SVL的电阻取决于施加在器件两端的电压。一旦超过SVL的导通阈值电压，电压的任何增加导致电流不成比例地增加。在导通期间给予的能量作为热量由SVL耗散。在其导通阈值电压以下，通过SVL的电流是电容性的，与SVL两端的电压异相并且成比例。该电流具有如此低的水平(小于1毫安)，以致在正常操作期间基本上没有能量被耗散，并且在SVL的表面处没有可检测到得温度升高。但是，随着SVL两端的电压逐渐增加并且超过导通阈值电压电平，SVL表现为电阻性，并且电流呈指数级增加并且向与电压同相的方向移动，产生将导致SVL的表面温度增加的热量。即使SVL在低于其额定能量容量的电压电平下受到非常短持续时间的瞬态浪涌时，也能够观察到该表面温度上升。这是正常的，并且在浪涌消散之后发生冷却。

另外，通过SVL的电流与SVL两端的电压异相。

在交叉接合配置中，在连接(或交叉接合)每个相导体的屏蔽件分段时，从一端到另一端保持屏蔽件接地连续性，以便最小化电缆屏蔽件系统中的电流。在两个检修孔中提供交叉接合，优选地，沿着电路长度在接地点之间位于1/3点和2/3点处的两个检修孔中提供交叉接合。在这种交叉接合配置中，从三相中的每个相感应到屏蔽件中的电压的净矢量和为零，没有电流在电缆屏蔽件中流动，并且在屏蔽件的交叉连接点和地之间几乎不出现可测量的电压。

然而，在故障状态或瞬态电压事件下，电缆屏蔽件电路不是相平衡的，并且所产生的电压和电流将不遵循基于正常电力频率操作的预期。这些事件的持续时间非常短，并且从额定值的角度来看将不是重要的，但是可能导致破坏高屏蔽件电压。

为了促进交叉接合的屏蔽件配置，在交叉接合点处中断围绕每个相导体的电缆屏蔽件的连续性(屏蔽件中断间隙)，以允许一个相的屏蔽件连接到不同相的屏蔽件。这种屏蔽件缺口允许屏蔽件分段在不同的电势下操作，并且应该具有足够的介电强度以经受得住过电压瞬态。SVL用于将屏蔽件电压箝位到电缆保护套和屏蔽件缺口的安全承受水平。尽管在正常操作期间电缆屏蔽件电压通常低于100伏，但由SVL保护的用于瞬态浪涌的部件的介电强度被设计为大于20kV。SVL在安装时将电压箝位到远低于电缆屏蔽件系统部件的承受强度的水平。

由单点接地和交叉接合配置组成的电缆屏蔽件布置能够一起应用在同一电路上，以实现电路的最大安培容量。作为一个示例，以交叉接合屏蔽件布置配置的三个电缆分段或部分也可以包括配置为单点接地屏蔽件分段的后续分段，这将在这四个分段中产生最小的屏蔽件电流或实际上不产生屏蔽件电流。

接线箱是密封的外壳，其封装与电缆屏蔽件和SVL的交叉接合和接地相关的硬件，以用于保护电缆保护套和屏蔽件缺口以免受故障。它们通常包含可移除的导体链路，以便于电缆保护套和屏蔽件缺口间隙的屏蔽件重新配置和停止服务维护测试。保护套、屏蔽件缺口或SVL的介电失效会导致电缆屏蔽件电流和屏蔽件中的相关热损失，其未在电缆的可操作额定中考虑，从而导致高于预期的电缆操作温度。由于持续过电压(SVL导通过渡区中的扩展操作)和暴露于高于SVL可以安全处理的电平的瞬态可能对SVL造成损坏。这些状态导致SVL的内部加热、SVL的退化和可能的故障。

通常在检修孔中发现接线箱，在检修孔中电缆和屏蔽件分段通过接头硬件连接。进入检修孔需要使高压电缆电路断电、去除检修孔内存在的任何水、测试气体、遵守重要的安全预防措施并维护电缆电路和屏蔽件，所有这些都在非常有限的空间内。因此，由周期性“停止服务”检查组成的操作验证(其可包括特定维护测试)是耗时且昂贵的，且很少实践。在许多情况下，在后故障调查期间发现接线箱中的部件故障。在周期性检查和后故障检查期间发现有效地使所有内部部件短路的充满水的接线箱，并不罕见。

用于执行对流过互连的屏蔽件分段的电流、从接线箱流向地的电流、出现在链路导体(或电缆屏蔽件)与地之间的电压、安装的SVL的表面温度或在密封的接线箱外壳内存在的环境状态(压力、温度和湿度)执行原位测量的传感器是公知的并且是商业上可获得的。然而，需要在接线箱外壳的范围内选择和封装这些传感器，将传感器信息从这些位置(通常在地下)传输到以下位置，即，这种信息被处理并被用于执行可操作验证或者状态评估以及针对电缆屏蔽件系统(尤其是系统中的SVL)的潜在异常的诊断的位置。

安装的SVL的状态评估先前已经被限制为在维护停机期间的视觉检查。这需要进入接线箱所位于的检修孔，物理地打开接线箱以观察链路和SVL的状态，然后基于它们的视觉外观来估计SVL的操作“健康”(即，操作完整性)。认识到该过程的缺点，一些公用事业简单地替换并回收SVL，随后的实验室测试证明是操作上合适的。如当前所执行的，现场检查具有边际价值，是劳动密集型的并且充满安全隐患。结果，检查最好以较宽的时间间隔进行；因此限制了它们的价值，尤其是在评估安装的SVL的状态时。

远程监测屏蔽件系统参数以识别错误操作，结合现场测试以验证不需要进入检修孔的安装有接线箱的SVL的操作完整性，这将为公用事业提供安全、低成本的装置和方法，该装置和方法可以直接或间接地表征电缆屏蔽件系统以及特别是安装的SVL的电气行为，从而提供对当前传统实践的显著改进。

发明内容

作为一个优点，本发明提供了一种装置和方法，用于进行“停止服务”维护测试，以确定高压电缆屏蔽件系统及其相关部件(包括SVL)的功能可靠性，并进行所需的修理或替换，然后确认系统操作与设计的一致。电缆屏蔽件系统中的异常的状态评估和诊断是从来自优选地部署在外壳(例如，接线箱)内的传感器的传感器输入(例如，电压、电流、温度)的组合导出的，电缆屏蔽件的各个分段被连接在所述外壳中。

SVL的功能可靠性或者操作功能性可以从其特征电压-电流关系确定。通过在监测流过SVL的电流的同时将斜坡或步进测试电压施加到SVL来测量该电压-电流关系。在SVL的导通阈值电压处，电流指数地增加，导致金属氧化物块的温度增加。这样，SVL的电压-电流特性可以直接测量或者通过其电压-温度特性推断。温度传感器可用于监测SVL的表面温度，从而监测SVL对将SVL驱动到其导电区中的测试协议(即，测试电压)的响应，其中温度传感器可用于在正常操作期间测量SVL表面温度，从而检测异常。表面温度上升可以直接与SVL电流相关，并且因此是评估SVL的功能可靠性或者操作完整性的有效手段。

来自位于接线箱的外壳范围内的传感器的信息被传输，并用于在正常操作期间监测接线箱的状态，所述接线箱外壳可以位于远程位置，包括地下位置。在停止服务的维护测试期间收集的电压、电流和温度信息可以在故障之前识别出SVL异常。

异常状态的提前警告提供了用于预定校正措施的机会。然而，迄今为止，目前还没有简单的警告装置。本发明使得可以在维护测试期间使用传感器来测量和监测接线箱内的操作和环境条件，以验证所安装的SVL的操作特性。

将增加的测试电压电平施加到电缆屏蔽件并且测量通过SVL的电流，这直接或间接产生特征电压-电流或者电压-温度曲线，用于与新的或者参考单元比较。可以利用用于在正常操作期间监测屏蔽件系统的相同传感器来测量这样的SVL特性。本发明采用足够灵敏的原位测试协议以跟踪通过其特征导通过渡区的安装的SVL。

本发明的目的是提供一种系统和方法，以在系统测试期间感测、测试、评估、诊断和/或报告包括外壳的屏蔽件系统的状态，而不需要打开那些外壳的密封盖。这通过以下方式实现：使用各种通信选择(包括LP-WAN)几乎实时地将关于电缆屏蔽件系统(包括其相关部件)的电气和环境状态的传感器输入的集合传输到系统操作员，而不用进入检修孔和打开密封盖(这可能损害那些外壳的环境密封)。

本发明的另一个目的是提供维护测试，以激发指示电缆屏蔽件系统(特别是安装的SVL)的功能结合和接地布置的预期行为的可测量响应。

维护测试响应于提供给电缆屏蔽件分段的外部测试电压来监测SVL两端的电压以及流过SVL的电流。在一个实施例中，SVL电流由SVL耗散的热量表示，并由热传感器感测。

根据本发明的一个方面，在维护测试期间，通过将经受维护测试的电缆屏蔽件分段的所有操作接地点电断开，从而将该分段与地隔离，来确定高压电缆电路的高压电缆屏蔽件系统的状态。将逐渐增加幅值的测试电压供应到被隔离的屏蔽件分段的远离覆盖外壳的一端，所述覆盖外壳容纳连接器链路，未接地的屏蔽件经由屏蔽件电压限制器(SVL)连接到地电位。优选在接线箱内监测并记录SVL两端的电压以及响应于所施加的测试电压而产生的SVL的表面温度。通过将安装的SVL的电压-温度特性与相同或相似的参考SVL或与没有经受相同测试电压的相邻SVL的电压-温度特性进行比较，来确定SVL的状态。

根据本发明的另一个特征，交叉接合连续屏蔽件分段的外壳或接线箱提供了到电缆电路上的多个安装的SVL的电连接。

在一个实施例中，至少一个其它接线箱容纳用于将不同相的屏蔽件连接到另一相的屏蔽件的连接器链路。因此，第一相的屏蔽件通过第一接线箱中的连接器链路电连接到第二相的屏蔽件，并且第二相的屏蔽件通过另一接线箱中的连接器链路连接到第三相的屏蔽件。在该配置中，多个接线箱中的SVL可以同时经受测试电压，而接线箱中的传感器监测相应SVL对该测试电压的本地响应。

作为本发明的另一个特征，在远程位置确定电缆屏蔽件系统的状态，在例行“服务中”操作期间和在“停止服务”维护测试期间，表示SVL的电压、电流和温度的信息被传输到远程位置，用于处理和评估电缆屏蔽件系统的状态。例如，电压、电流和温度信息经由低功率广域网(LP-WAN)或其它无线系统；或者通过光纤电缆被传输到远程位置。该信息可以与来自电缆电路上部署的其它传感器的类似数据组合，并且被分析以建立电缆电路的屏蔽件接合和接地系统的操作完整性。

本发明的各种其它目的和优点将从随后的详细描述中变得显而易见；并且在所附权利要求中将具体指出新颖特征。

附图说明

通过下面接合附图的详细描述将更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了具有屏蔽件连续性断开和SVL的高压电缆电路的典型连接或接头；

图2示出了本发明在其中发现现成应用的具有用于单点屏蔽件接地配置的SVL的三相接线箱的构造；

图3示出了本发明在其中发现现成应用的具有用于交叉接合屏蔽件配置的SVL的三相接线箱；

图4A是安装在三相交叉接合接线箱中的相应屏蔽件分段相上的参数传感器的AC等效电路示意图，其用来提供电缆屏蔽件系统的服务中操作和停止服务维护测试数据；

图4B是安装在三相交叉接合接线箱中的相应屏蔽件分段相上的参数传感器的DC等效电路示意图，其用来提供电缆屏蔽件系统的停止服务维护数据；

图4C是安装在三相交叉接合接线箱中的相应屏蔽件分段相上的参数传感器的等效DC电路示意图，其用来使用霍尔效应电流传感器提供电缆屏蔽件系统的停止服务维护测试数据；

图5示出了包括图4A和图4B中示意性示出的参数传感器的三相交叉接合接线箱；

图6是描述SVL在通过SVL的操作电流的几个幅度上的电压-电流特性的图形表示；

图7A、图7B和图7C图形表示典型SVL的电压-电流特性、电压-温度(表面温度)特性以及电压-功率因数特性，特别示出了导通过渡区；

图8示出了在接地点之间具有三个屏蔽件分段的交叉接合屏蔽件布置的接地和接合配置；

图9示意性地示出了在接地点之间具有三个屏蔽件分段的交叉接合屏蔽件布置上的维护测试配置；

图10示意性地示出了在接地点之间具有三个屏蔽件分段的交叉接合屏蔽件布置上的替代的维护测试配置；

图11是根据本发明的用于测试交叉接合屏蔽件的实施例的简化示意图；

图12是根据本发明的包括状态被评估的两个单点接地电缆分段的电缆屏蔽件系统的正常操作配置的简化示意图；

图13是根据本发明的包括状态被评估的两个单点接地电缆分段的电缆屏蔽件系统的正常操作配置的另一配置的简化示意图；

图14是根据本发明的包括状态被评估的两个单点接地电缆分段的电缆屏蔽件系统的正常操作配置的进一步配置的简化示意图；

图15是包含多于三个交叉接合电缆分段的电缆屏蔽件系统的简化示意图；

图16是用于包含多于三个交叉接合电缆分段的电缆屏蔽件系统的停止服务维护测试配置的简化示意图；

图17是本发明的实施例的示意图，其中在远程位置评估电缆屏蔽件系统的功能可靠性；

图18是用于具有包括三个次要部分的主要部分的电缆屏蔽件系统的另一停止服务维护测试配置的示意图。

具体实施方式

现在转到附图，其中在全文中使用相同的附图标记，图1示出了包括两个分段或部分的高压电缆电路102，其由通过包括在所示的接头硬件中的导体接头103电连接的高压导体104和104’形成。如所理解的，对于高压交流(ac)传输，在典型的3相传输系统中，导体104和104’具有相同的相位，例如相位A。导体绝缘体106包围电缆电路102的所示分段的导体104；绝缘体106又被电缆屏蔽件108同心地包围。同样，绝缘体106’包围拼接的分段的导体104’，并且绝缘体106’被电缆屏蔽件108’同心地包围。电缆保护套112、112’包围电缆电路的每个相应分段。

屏蔽件缺口(或屏蔽件中断间隙)118使屏蔽件分段108与屏蔽件分段108’电绝缘，以中断从屏蔽件分段108到屏蔽件分段108’的电连续性，并防止电缆屏蔽件分段之间的电流流动。屏蔽件缺口消除了循环屏蔽件电流，否则该循环屏蔽件电流将在屏蔽件分段中流动，这将降低电缆安培容量。屏蔽件缺口填充有介电绝缘材料，并允许屏蔽件分段108和108’在不同的电压电势下操作。这些电势差以及存在于相应屏蔽件分段和地之间的电势差在电缆电路的正常操作期间通常较低，但是在电力系统故障或由开关和闪电浪涌引起的瞬态过电压的情况下可能足够大以引起屏蔽件缺口绝缘或电缆保护套的介电故障。屏蔽件缺口或电缆保护套的介电故障(例如，对地短路)会导致电缆屏蔽件分段中的非预期电流，当对电缆进行额定时，该非预期电流未被考虑，从而导致较高的电缆操作温度和可能的电缆故障，这可能由电弧和由电弧引起的表面碳的形成(称为屏蔽件缺口处的屏蔽件分段之间的跟踪(tracking))引发。如已知的，接线箱包含配置电缆屏蔽件分段的接地和接合所需的硬件，包括SVL，安装SVL是为了通过将过电压限制到在不损坏屏蔽件缺口和电缆保护套的情况下能够维持的电平来防止介电故障。

图1示出了物理地连接到电气地124的一个分段(被示为屏蔽件分段108)的接合引线116和通过屏蔽件电压限制器(SVL)100连接到电气地124的另一个拼接的分段(即，屏蔽件分段108’)的接合引线116’。为了简化，附图仅示出了高压电缆电路的三个相中的一个。对于单点屏蔽件接地配置中的每个相，这种电缆屏蔽件连接是典型的。SVL 110容纳在外壳中，优选地容纳在如下所述的接线箱114中。在其它的接线箱配置中，接合的分段的电缆屏蔽件108、108’的接合引线116、116’可以通过连接器链路互连，如将在下面描述的。

图1中所示的电缆屏蔽件系统代表单点电缆屏蔽件接地配置，由此电缆屏蔽件108在接线箱114位置处接地，并且在其(即远离接线箱的)远端不接地(与地的直接连接隔离)。类似地，电缆屏蔽件108’在接线箱114处是不接地(不直接连接到地)，并且在远离接线箱114的点(未示出)处连接到地。在接线箱114中，SVL 110通过接合引线116’连接到屏蔽件108’的非接地点，以在屏蔽件108’和地124之间的电压超过临界值的情况下提供用于放电电流的到地的低电阻电流路径，从而限制屏蔽件和地之间的瞬态电压，并由此确保这样的瞬态不超过电缆保护套112’或屏蔽件缺口118的介电强度。

图2是被配置为支撑图1中所示的屏蔽件接合和接地配置的三相接线箱的图示。如图所示，SVL 110a、110b以及110c通过接合引线116’a、116’b以及116’c分别电连接并且物理连接到电缆屏蔽件108’a、108’b以及108’c(未示出)。图2还示出经由接地引线124连接到外部接地的共同SVL地导体122。如图所示，图2示出了接合引线116a、116b和116c经由内部连接件122到地124的接地。

转到图3，示出了交叉接合接线箱314的示例。接线箱被形成为具有外部接合引线连接器320a、320b、320c的外壳，外部接合引线连接器320a、320b、320c从外壳的内部向外突出(如图3的底部所示)，绝缘接合引线116a、116b和116c通过适当的密封从相A、B和C的屏蔽件(108a、108b和108c，未示出)分别机械和电连接到外部接合引线连接器320a、320b、320c。接合引线连接器又分别连接到连接器链路318a、318b和318c。可替代地，接合引线连接器320a、320b、320c可位于壳体内，绝缘接合引线116a、116b、116c可分别穿过接线箱中的可密封贯穿件进行布线，并分别连接到连接器链路318a、318b和318c。接合引线连接器(未示出)通过适当的密封件从外壳的内部向外突出，接合引线116’a、116’b和116’c(如在图3的上侧所看到的)分别从相A’、B’和C’的屏蔽件(108’a、108’b和108’c，未示出)机械地和电气地连接到该接合引线连接器。连接器链路318a、318b和318c用作交叉接合链路，以分别将接合引线116a连接到接合引线116’b，将接合引线116b连接到接合引线116’c，以及将接合引线116c连接到接合引线116’a。因此，相A的屏蔽件电连接(即，交叉链接)到相B’的屏蔽件；相B的屏蔽件电连接到相C’的屏蔽件；并且相C的屏蔽件电连接到相A’的屏蔽件。因此，相A、B和C的电缆导体分段的屏蔽件分别交叉接合到相B’、C’和A’的电缆导体分段的屏蔽件。相B’、C’和A’的屏蔽件在下一个接线箱中沿电路长度类似地交叉接合到相C”、A”和B”(未示出)，从而分别形成类似长度的三个分段。三个电缆屏蔽件分段的电缆屏蔽件的远端(未示出)接地。在这种布置中，接地的远端和屏蔽件之间的净感应屏蔽件电流将被最小化。

图3还示出了统称为SVL 310的屏蔽件电压限制器(SVL)的连接件。SVL 310a经由链路318a连接到接合引线116a和116’b，从而连接到电缆屏蔽件分段108a和108’b。当SVL导通时，SVL经由所有SVL共用的地连接件322为这些电缆屏蔽件分段提供到地324的低电阻电流路径。同样，SVL 310b连接到电缆屏蔽件108b和108’c，以提供从这些电缆屏蔽件分段到地的低电阻电流路径。SVL 310c连接到电缆屏蔽件108c和108’a以提供从这些电缆屏蔽件分段到地的低电阻电流路径。如上所述，安装SVL以限制当瞬态过电压主要由于开关和闪电浪涌而发生在相应的屏蔽件分段上时的瞬态过电压。

在替代实施例中，接合引线116’b可连接到接合引线连接器320’a，使得如在所示的布置中，连接器链路318a仍然将相A的屏蔽件连接到相B’的屏蔽件。类似地，接合引线116’c可连接到接合引线连接器320’b，使得连接器链路318b仍然将相B的屏蔽件连接到相C’的屏蔽件；并且接合引线116’a可以连接到接合引线连接器310’c，使得连接器链路318c仍然将相C的屏蔽件连接到相A’的屏蔽件。

用于电缆屏蔽件的单点接地配置和用于交叉接合屏蔽件配置的高压电缆屏蔽件电路的适当操作，为了防止或最小化电缆屏蔽件中的电流，至少部分地取决于SVL的适当功能，以防止过电压损坏电缆保护套和屏蔽件缺口。迄今为止，接线箱组件的功能可靠性的确定是基于硬件的周期性的停止服务的视觉和触觉检查以及屏蔽件接合组件的介电承受性测试。该检查过程需要电路中断、交通管制措施和有限空间进入过程，以简单地获得进入接线箱通常所在的检修孔的物理进入，所有这些都发生在接线箱能够被物理打开以进行检查和随后的恢复之前。因此，这些当前的检查方法是劳动密集型的，并且大多数情况下很少执行。结果，退化的、损坏的或故障的组件不会被注意到，直到在由系统故障引起的后续调查期间被发现。如下所述，本发明消除了这些问题，从而改进了对电缆屏蔽件系统的功能可靠性的评估和确定，并因此改进了高压电缆电路的整体可靠性。

图4A是安装在图3所示的交叉接合接线箱中存在的三个接合链路中的每一个上的参数传感器的示意图。为了简单，示出了安装在连接器链路318a和SVL 310a上的传感器。将认识到，相同的传感器安装在连接器链路318b和SVL 310b上以及连接器链路318c和SVL310c上。

在高压电缆的正常连续电路电力频率操作(通常在50Hz至60Hz下操作)期间，流过连接接合引线116a与116’b的导体链路318a的任何电流由电流传感器440a检测，并且在电连接在导体链路318a和地324之间的SVL 310a两端出现的电压由电压传感器442a检测。电流传感器440a可以是常规的电流互感器、Rogowski线圈或任何合适的装置，以量化流过导体链路的电流的大小。电压传感器442a可为电阻性或电容性分压器或其它电压感测装置以量化SVL 310a两端的电压的幅度。优选地，在正常电路操作期间由传感器442a感测到的SVL电压保持低于SVL 310a的导通阈值电压。在这种操作状态下，SVL 310a的表观电阻高，并且通过SVL的电流及其相关的导通损耗可以忽略。SVL表面温度将保持在环境温度。由从SVL和电压传感器的结连接到地的电流传感器444a检测到的到地的电流将仅仅是流过电压传感器442a的电流，其在正常操作电压下是可忽略的。可能的是，在具有毫秒量级的持续时间的电力系统故障期间，由电压传感器442a测量的SVL 310a两端的电压可能达到SVL导通阈值电压，导致流过SVL 310a的电流增加并加热SVL 310a。这种情况更可能发生在图2所示的单点接地屏蔽件布置中，其中SVL位于在其相对端处接地的长电缆屏蔽件分段的未接地端。在这种情况下，由电压传感器442a检测所得到的屏蔽件电压，并且由电流传感器444a检测到由于SVL的导通而流到地的电流。在这个事件期间施加到SVL的能量引起SVL的表面温度增加，这由非接触红外温度传感器446a或者可能的热电偶检测。电压、电流和温度升高可以与安装的SVL的已知电压-电流和电压-温度特性进行比较，从而指示SVL的可操作性，如将要讨论的。

对于由开关操作或闪电击中引起的超过SVL的导通阈值电压的瞬态电涌(以微秒测量)，将预期电流的瞬态增加，并且所产生的热量将导致SVL的表面温度升高并且随后冷却。电压传感器442a和电流传感器444a可以捕获并测量该电压和电流，并且温度传感器446a将捕获表面温度上升和随后的降低。

在电缆屏蔽件接合和接地系统的设计、安装和维护中的普通技术人员将理解，从来自分配给特定电路的每个接线箱的每个相的链路电流传感器440a、地电流传感器444a、电压传感器442a和温度传感器446a获得的服务中数据能够提供服务中电缆屏蔽件系统操作的连续的近实时验证，并且能够检测可能需要进一步调查和潜在补救的异常。

在以上论述中，传感器仅确认或验证接线箱和安装的SVL在操作事件期间正确地响应或尚未正确地响应。尽管与目前的实践相比，这明显增加了价值，但是这里的状态评估依赖于过去的操作事件(即，事实之后的传感器信息)来检测异常。然而，用于检测由于过去发生的诸如瞬态浪涌的事件而导致的异常的这些相同传感器能够用于通过在维护测试期间验证对施加到电缆屏蔽件电路的外部测试电压的正确传感器响应来评估安装的SVL的功能可靠性，如将描述的。

图4B是当经受使用外部施加的直流(DC)电压的停止服务现场维护测试时将出现在电缆屏蔽件分段上的DC电压的DC等效示意图。在DC状态下，电流互感器440a和444a虽然存在但不起作用，因此为了简化附图，在图4B的等效电路中未示出电流互感器440a和444a。在这种情况下，作为外部施加的DC电压的结果，电缆屏蔽件上和SVL两端的DC电压由电压传感器442a检测。在低于SVL导通阈值电压的电压处，可忽略的电流流过SVL，并且温度传感器446a将检测不到可检测的SVL表面温度升高。在超过导通阈值电压的电压处，SVL电流增加并且由SVL 310a耗散的热量增加，导致由传感器446a检测到的表面温度增加。

图4C是直接测量流过SVL的DC电流的实施例的示意图。该附图示出了与SVL 310a串联的霍尔效应器件450a。替代地，霍尔效应器件能够如452a处位于地与SVL和电压传感器442a的结之间，如在与图4A中的电流传感器444a相同的位置中，即，在向外的地连接452a中，在给定与电压感测电路相关联的低电流的情况下仅具有准确度的边际损失。霍尔效应器件是公知的，并且测量磁场的强度以产生成比例的电压输出。因此，霍尔效应器件可以用于低至几毫安的DC和AC电流测量。在一个实施例中，铁磁芯用于聚集该磁场，使得可以检测非常低水平的电流。虽然这些器件通常用于测量几安培和更大量级的电流电平，但是市场上可以购买到将测量到个位数毫安并且能够用于对具有4毫安至20毫安输出的换能器进行校准和故障检修的仪器。霍尔效应器件是上面结合图4A讨论的电流互感器的替代选择，以测量从接线箱到外部地连接的电流。在使用DC电压源施加测试电压的维护测试期间，使用霍尔效应器件是特别有利的。由霍尔效应器件产生的电流信息直接测量通过SVL的电流，消除了对表面温度传感器的需要。随着由电压传感器442a检测到的线段116a上的测试电压增加，由霍尔效应器件450a或替代地由霍尔效应器件452a检测到的通过SVL的电流同样增加，与安装的SVL的特性一致。该电流信息与表示SVL两端的测试电压的大小的电压信息一起被获取，从而建立安装的SVL的电压-电流特性，其可以与新的或者参考SVL的电压-电流特性进行比较。作为该比较的结果，可以确定SVL的功能可靠性。

图5示出图3的接线箱的实施例，其包括图4A中示意性示出的传感器，例如类似于图4A中的电流传感器440以测量链路电流的电流传感器540、类似于图4A中的电流传感器444以测量到地的电流的电流传感器544、类似于图4A中的电压传感器442以测量SVL两端的电压的电压传感器542，以及类似于图4A中的传感器446以测量SVL的表面温度的温度传感器546。诸如接线箱壳体内的温度、压力和湿度的大气状态由安装在印刷电路板548上的一个或多个环境传感器(未示出)测量。作为一个示例，微处理器或其他处理电路安装在印刷电路板上以控制传感器数据的获取和存储。在该示例中，操作传感器的电力由包含在密封的可分离壳体560中的电池提供。图5的实施例还包括耦接到连接器552的光纤通信和控制接口550，用于与远程处理电路(诸如外围控制器)交换操作指令和数据。能够由处理电路单独地或与来自同一接线箱内的其他传感器的数据组合地分析由传感器获取的数据。可以用从与同一电缆电路相关联的其它接线箱中的传感器获取的类似数据来处理该数据，以在连续正常操作下以及在偶然故障状态下(诸如在开关和闪电瞬态事件期间)向公用事业资产管理者提供服务中性能指示符(电压、电流和温度)。

在图5中，通过级联布置的电流互感器540a、540b和540c测量流过导体链路的电流，电流互感器的次级引线形成未示出的互感器的初级引线。电流互感器的这种级联布置将能够高达250安培或更大的有效链路电流减小到毫安量级的可管理信号电平，该可管理信号电平将被发送以由例如微处理器进行处理，以分析可能的故障状态。电流互感器的级联布置还提高了电流测量电路的瞬态电压承受能力。

在图5中所示的实施例中，每个电压传感器由与低电压电阻器串联连接的高电压电阻器形成以形成高电压分压器电路，以将SVL两端的实际电压减小到与通常提供给接收并处理所测量电压的微处理器的输入电平一致的电平。

在所示的实施例中，温度传感器546是非接触红外(IR)传感器，其被布置为接近相应的SVL 310以产生表示SVL的表面温度的输出信号。由温度传感器产生的输出信号被耦接到控制器，诸如布置在接线箱内的印刷电路板(PCB)548上的处理器。替代地，输出信号可耦接到设置在接线箱外部且位于接线箱所处的检修孔中的处理器。温度传感器检测由导致表面温度上升的SVL导通阈值电压以上的操作引起的SVL表面温度增加。

图6中示出了SVL的典型电压-电流关系。从该图可以看出，随着SVL电压在其正常操作范围内(低于导通阈值电压)增加，通过SVL的电流成比例地增加。在导通阈值电压处，SVL电阻随着电压的增加而指数地下降和降低，导致形成SVL的金属氧化物块的更高的电流、更高的电能损耗以及相关的温度增加。超过该点的操作电压被SVL额定限制达越来越短的持续时间，以确保SVL产生的热量能够安全地消散并且避免SVL故障。如图6所示，通过SVL的正常连续操作电流低于1毫安，同时能够箝位微秒持续时间的开关和闪电浪涌，以防止在10kA和更高的闪电放电水平下对屏蔽件缺口和电缆保护套的损坏。该电压-电流关系代表几乎所有SVL，仅通过SVL进入其导通过渡区的电压变化，对于大多数SVL，该电压约为1毫安。

图7A示出了额定3kV的SVL的导通过渡区中的电压-电流(V-I)特性，图7B示出了由于该SVL电流而出现的电压-表面温度特性。如图所示，电能曲线和热能曲线之间的关系非常相似。预期适当运行的额定kV的SVL遵循这些曲线，并且其可操作性可以用原位测试来确认，该原位测试驱动SVL通过其导通阈值区，同时监测所得到的电流或者SVL表面温度。不表现出预期导通过渡曲线的SVL可以被认为具有差的操作完整性。

如图4所示，霍尔效应器件可以用作传感器以提供流过SVL的DC电流的测量。放置在外壳内部的向外的地连接(图4C)中的单个霍尔效应器件452a提供可接受的DC电流测量；并且其它已知的电流感测器件可以用于提供表示流过相应SVL的电流的信息。然而，SVL的电压-温度关系证明实现起来是更稳健的、更容易的并且更便宜。对于图7A和图7B中表示的额定3kV的SVL，低于4.5kV的SVL两端的DC电压不期望产生明显的表面温度上升，而高于4.5kV并且接近5kV的DC电压将以其他方式产生明显的表面温度上升。

迄今为止，接线箱的停止服务原位现场维护检查测试需要进入接线箱所位于的检修孔中，并且打开接线箱以由技术人员进行视觉检查。本发明提供了对当前常规实践的显著改进，并且不需要进入检修孔，因此为公用事业提供了安全、低成本的替代方案，以表征安装的SVL的电气行为，并且因此表征包括该安装的SVL的接线箱的功能可靠性。

图8是示出三个“次要”屏蔽件分段108a、108b、108c如何在接线箱314和815中连接以形成一个完整的“主要”交叉接合屏蔽件分段的简化图。图8示出了通过接线箱314中的连接器链路318a将高压导体104A的相A的屏蔽件分段108a链路连接到高压导体104B的相B的屏蔽件分段108b，以及通过接线箱815中的连接器链路818b将屏蔽件分段108b连接到高压导体104C的相C的屏蔽件分段108c。在该示意图中，每个接线箱可以是图3中所示的类型，并且连接器链路318a和818b可以是图3中所示的连接器链路318的类型。图8还示意性地示出了包括在接线箱314中的SVL 310a，以在SVL 310a两端的电压超过其导通阈值电压时为屏蔽件接合链路318a提供到地的低电阻电流路径。包括在接线箱815中的SVL 810b为屏蔽件接合链路818b提供到地的类似的低电阻电流路径。如常规的那样，在正常操作期间，屏蔽件分段108a在沿着屏蔽件长度的一个点处(优选地在远离(remote from和distant from)接线箱314的点处)连接到电气地。同样，在正常操作期间，屏蔽件分段108c在沿其长度的一个点处(优选地在远离接线箱815的点处)连接到电气地。应注意，为了简化附图，图8中仅示出存在于接线箱314及接线箱815(如图3中所示另外存在)中的三个交叉连接中的一者。

图9是迄今为止使用的一种类型的停止服务维护检查测试过程的示意图。在该测试中，通常连接到地的屏蔽件的分段(例如屏蔽件分段108a)与地电断开。另外，屏蔽件分段108c的通常接地的点与地断开，从而有效地将部分108a、108b和108c与地隔离。在该测试中，电压源924连接到屏蔽件分段108c。根据该测试过程，打开接线箱314和815，并且将SVL310a和810b与连接器链路318a和818b断开连接，从而去除经由连接的SVL的屏蔽件分段108a、108b和108c到地的电流路径，否则，连接的SVL可能潜在地阻止从源924提供给电缆屏蔽件系统的测试电压达到期望的测试电压电平。由于SVL与连接器链路断开连接，所以SVL不经受来自源924的测试电压，并且仅电缆保护套和中断间隙被测试。由于它们没有被电测试，所以SVL被视觉检查，并且在维护测试之后返回使用或者用新的SVL替换。在一些情况下，如果发现SVL是起作用的，则将除去的SVL进行实验台测试并回收。

在前述的维护测试过程中，测试电压(优选地是DC电压)例如以逐步增量的方式增加到期望的测试电平，并且在该测试电平下维持指定的时间段(通常为几分钟)。这将该电压置于与处于测试电压的屏蔽件分段108a、108b和108c相关联的电缆保护套和中断间隙处。在测试完成之后，屏蔽件分段在分段108a和108c的端部重新连接到地，并且另外三个分段(未示出)与地隔离并被类似地测试。

该停止服务维护测试基本上是电缆保护套和中断间隙的介电承受测试，其在高于SVL的额定电压并且低于保护套和中断间隙的设计的承受水平的电压测试水平下进行。如上所述，该测试过程需要打开每个接线箱，并且断开或移除每个SVL，同时视觉检查SVL并连接硬件，即，接线箱的连接器链路、接合引线和接合引线连接器。可以分别地和单独地测试接线箱中的SVL以评估它们的正确功能。这需要专门的设备，并且给检查过程增加了大量的时间。此外，打开然后重新密封接线箱的需要可能导致不适当的密封，该不适当的密封最终腐蚀并且以其它方式损坏容纳在这些接线箱内的部件。

图10中示出了迄今为止用于测试连接到具有图3所示类型的外部接合引线连接的接线箱的电缆屏蔽件系统的替代测试布置，其中接线箱314和815不需要为了测试而打开，并且SVL不需要为了施加测试电压而与连接器链路断开连接(如图9中的情况)。在图10中，图3所示的来自屏蔽件分段的各个相的接合引线116a、116b、116c与接合引线连接器320a、320b、320c断开连接，并且接合引线116’a、116’b、116’c与接合引线连接器320’a、320’b、320’c断开。如图所示，临时跳线1014a和1015b连接屏蔽件分段108a、108b和108c，从而绕过接线箱314、815。结果，三个屏蔽件分段的电缆保护套和中断间隙被一起测试。

如图9中的情况，屏蔽件108a通过断开该屏蔽件分段的通常接地的点而与地电隔离。而且，屏蔽件分段108c的远离接线箱815并通常接地的点与地断开，并且电压源924耦接到屏蔽件分段108c。图10所示的电压源924与图9所示的电压源相同，通常是DC源，但在任一情况下可以是AC电压源。

图10中示意性示出的电缆屏蔽件系统以与先前针对图9的测试过程描述的相同方式被测试。通过逐渐增加由电压源924供应到电缆屏蔽件系统的测试电压来执行测试。尽管该测试配置避免了与打开接线箱314和815的盖相关的缺点，然而技术人员必须进入接线箱所位于的检修孔以断开外部接合引线，应用临时跳线，并且如果接线箱设置有透明盖，则可能执行对包括SVL的封闭硬件的粗略视觉检查。在执行测试之后，移除测试所需的临时跳线，且重新附接并重新密封接合引线。当重新连接接合引线并将密封材料重新施加到接线箱时，该过程也是耗时的并且容易出错。

本发明避免了现有技术的上述缺点和问题。用于测试电缆屏蔽件系统的功能可靠性的本发明的一个实施例具有图11中示意性示出的测试配置。在该图中，与图8中使用的相同的附图标记表示相同的部件。如图所示，相A屏蔽件108a通过接线箱1114中的连接器链路318a连接到相B屏蔽件108b；并且相B屏蔽件108b通过接线箱1115中的连接器链路818b连接到相C屏蔽件108c。接线箱1114包括SVL 310a、适于测量SVL 310a的表面温度的温度传感器1128a、以及适于测量SVL 310a两端的电压的电压传感器1130a。类似地，接线箱1115包括SVL 810b、温度传感器1128b和电压传感器1130b。温度传感器优选地包括热传感器，其与SVL并置并适于感测由SVL耗散的热量。如上所述，先前随着SVL两端的电压增加，通过SVL的电流将线性增加，直到达到SVL导通阈值电压。在该点，电压的增加导致通过SVL的电流不成比例的增加，这进而产生内部加热以及可检测的SVL表面温度的增加。

在一个实施例中，热传感器1128a、1128b包括检测与由SVL 310a和810b耗散的热相关的红外辐射的红外(IR)传感器。合适的IR传感器的一个示例是非接触红外传感器，诸如Melexis model 90614，其基于从SVL表面辐射的热来产生信号。这种SVL加热的检测被测量为当施加的电压达到并超过SVL的导通阈值时发生的更快的表面温度的变化，如图7B所示，这是正常的。检测到表面温度升高到环境温度以上表示SVL在其导通阈值以上操作，如在SVL额定以上的异常服务中操作期间或者在较高电压幅度的瞬态浪涌期间可能发生的。如将论述的，在停止服务维护检验测试期间有意施加的测试电压被设计以引起表面温度上升。如由温度传感器和电压传感器感测的SVL的这种电压和温度特征用于确认电缆屏蔽件系统和SVL的功能。

电压传感器1130a测量出现在接线箱1114中的连接器链路318a和地之间的电压；并且电压传感器1130b测量出现在接线箱1115中的连接器链路818b和地之间的电压。可以看出，所监测的电压是SVL 310a和810b两端感测到的电压。

现在将描述用于评估根据图11所示的本发明实施例的电缆屏蔽件系统的功能可靠性的技术。相A屏蔽件分段108a到地的连接与地断开，并且相C屏蔽件分段108c的连接同样与地断开，由此将屏蔽件分段108a、108b和108c与地隔离。类似于电压源924的电压源1124在任何点(但优选地在可访问的地上位置处)连接到被隔离的屏蔽件分段。在图11中，电压源1124连接到屏蔽件分段108c。

如前所述，电压源被分别施加到例如三个主要部分中的每个，而其它两个部分接地以将测试扩展到包括屏蔽件缺口，并且电压源被依次且分别地施加到所有主要部分。

在电压源1124是DC电压源的实施例中，由该源供应的DC测试电压诸如以逐步的方式逐渐增加。在一个实施例中，电压源被控制，使得在每个步骤，供应给所示电缆屏蔽件系统的DC电压电平是已知的或预定的。替代地，电压源1124可由处理器控制以供应由所述处理器指示的逐渐增加的DC电压电平。例如，电压源1124可以是许多商业上可获得的单元之一，其具有足够的功率以在几分钟内增加电缆屏蔽件电路上电压并支持来自可同时被驱动到其导通过渡区中的SVL的电流需求。在替代方案中，电压源可以是适于向电缆屏蔽件系统提供AC测试电压的AC电压源。如果供应AC测试电压，则通过SVL的电流和SVL两端的电压可以不是同相的，如上所述。SVL电流和电压之间的相位角表示阻抗，并且更具体地，表示当SVL被驱动到其导通过渡区时的阻抗变化。可以测量该相位角；并且相位角测量提供了供应到处理电路的电压和电流信息，以确定电缆屏蔽件系统的功能可靠性。

在一种用于测量SVL电流与电压之间的相位角的技术中，检测流经SVL的电流的过零；并且检测SVL两端的电压的过零。这种过零之间的时间差表示电流和电压之间的相位角或相移该相移与功率因数/>成比例，其随着SVL进入其导通区中而增加。因此，可以通过检测电流和电压过零之间的时间差来测量或感测功率因数。图7C示出了与SVL从电容性行为到电阻性行为的过渡相关联的功率因数增加。如从图7C中看到的，SVL的电压-功率因数特性是SVL的电压-电流和电压-温度特性的良好近似。

随着测试电压增加，电流以逐渐增加电缆屏蔽件分段和连接的SVL中的电压的方式从电压源1124通过分段108c流到导体链路818b、到分段108b、到导体链路318a、到分段108a。链路318a上的电压可以在接线箱1114中由电压传感器1130a本地测量，并且链路818b上的电压可以在接线箱1115中由电压传感器1130b测量。SVL的电压-电流特性是非线性的；并且随着测试电压朝着SVL导通阈值增加，增加幅度的电流开始流动。随着SVL两端的电压进入导通区中，SVL的表观电阻减小并且通过SVL的电流从微安增加到毫安。SVL电流的这种增加导致SVL的表面温度增加。因此，分别通过传感器1128a和1128b来监测或测量由在接线箱1114和1115中的SVL 310a和810b耗散的热量，这提供了一种确定SVL的功能可靠性的手段。

如前面所讨论的以及图7A和图7B中所图示的，SVL的特征电压-温度(V-T)曲线非常类似于其特征电压-电流(V-I)曲线。因此，由传感器1128a和1128b产生的热信息是SVL中流动的电流的良好表示。同样，图7C中所示的SVL的电压-功率因数曲线是SVL电流以及SVL耗散的热量的良好表示。因此，在另一实施例中，温度传感器1128可以由前述的功率因数传感器代替。

如上所述，典型SVL的电压-电流(V-I)关系或者特性通常能够在SVL制造商的技术文献中找到。将不同SVL的V-I特征与这些SVL的制造商和型号相关联的数据库能够容易地从文献或者通过SVL的导通过渡区的简单实验室测试来创建。对应于特定SVL的V-I和V-T特性可以存储在该数据库中。当测试图11中示意性示出的电缆屏蔽件系统时，可以将SVL310a以及810b的V-I特性与存储在数据库中的V-I特性进行比较。如果进行测试的SVL的V-I特性对应于(即非常相似于)存储在数据库中的已知V-I特性，则SVL在功能上可操作并且被识别为“良好”。然而，如果进行测试的SVL的V-I特性不同于存储在数据库中的V-I特性，则存在退化或故障系统部件的清楚指示，并且可以有必要进行进一步的诊断。可以通过使用从接线箱中的配对传感器、电路上的其它接线箱以及从由连接到屏蔽件系统的测试设备(例如电压源1124)提供的电压和电流收集的数据来确定异常的原因，该异常可以是故障的SVL、接头硬件内的短路的中断间隙或者损坏的电缆保护套。此外，电压源能够连接在主要部分的其他位置，以绕过屏蔽件缺口的介电测试，从而将异常与有缺陷的或故障的屏蔽件缺口隔离。因此，可以容易地和有效地确定电缆屏蔽件系统的功能可靠性，而不需要进入检修孔和打开其中的接线箱。

因此，当在所提供的测试电压下通过SVL的电流与SVL的预定V-I特性一致(即，电流和测试电压呈现符合预定参考关系的关系)时，屏蔽件系统的状态被确定为处于功能状态(functional condition)。同样地，当由温度传感器监测的在所供应的测试电压下来自SVL的热量与SVL的预定特性一致时，屏蔽件系统的状态被确定为处于功能状态。换句话说，当由传感器监测的来自SVL的热量与预期行为不一致时，屏蔽件系统的状态可被确定为故障或不合格状态(nonconformance condition)。

利用本发明的实施例可以包括结合图12至图14的示意图描述的屏蔽件接合和接地配置。图12至图14示出了由一个电缆分段组成的电缆屏蔽件系统，其中电缆屏蔽件的一端接地，并且远程未接地端连接到SVL。图12示出了在接头硬件1203中连接的三相高压电缆的单相(例如相A)的导体电缆分段1204和1204’。接头硬件可以类似于图1的接头103。电缆分段1204和1204’由类似于图1的屏蔽件108和108’的屏蔽件1208和1208’包围。屏蔽件1208的一端或点直接连接到地，而另一端或点通过包括在壳体1214中的SVL 1210耦接到地，壳体1214可以是类似于图2的接线箱、接地箱等。在该实施例中，接线箱1214不将屏蔽件分段1208交叉联接或交叉接合到屏蔽件分段1208’。相反，在该实施例中，壳体1214包括将屏蔽件分段1208’连接到地1213的导体。在其远端，屏蔽件分段1208’通过包括在壳体1214’中的SVL 1210’连接到地。壳体1214’可以类似于壳体1214，并且可以包括如图2所示的将另一个屏蔽件分段(未示出)连接到地的另一个导体。另外，如图12所示，地连续性导体1225被安装以在存在故障电流时提供用于故障电流的路径。可以为所有相(即，相A、B和C)安装一个单独的地连续性导体。由于电缆相之间相对紧密的物理分离和地连续性导体的进一步分离，在地连续性导体中感应最小电流，并且因此不存在或存在最小额外加热损失以考虑高压电缆的额定。

根据本发明，测试图12所示的电缆屏蔽件系统，以评估包括安装的SVL的屏蔽件接合及接地系统的功能可靠性或者操作完整性。为了执行该维护测试，高压导体1204、1204’被断电，并且屏蔽件分段1208通过将其远离壳体1214的点与地断开连接而与地隔离。以虚线示出的电压源1224(诸如前述的DC或AC电压源)连接到该点。应当理解，随着由该电压源提供的测试电压的幅度增加到SVL 1210的导通阈值电压或高于该导通阈值电压，流过SVL的电流的幅度以图7A所示的方式增加，并且该电流导致SVL的表面温度增加，如图7B所示。因此，增加通过SVL的电流与表面温度的增加密切相关。SVL的状态评估可以通过随着SVL电压的增加使用合适的电流传感器监测流过SVL的电流来进行；或者优选地通过使用温度传感器1228来监测SVL随着SVL电压增加的表面温度增加来进行。后者是电缆屏蔽件系统中(特别是在SVL 1210中)的故障状态或异常的更稳健和有效的指示符。在维护测试期间由电压传感器1230、电流传感器(未示出)和温度传感器1228获得的电压、电流和温度信息被用于评估电缆屏蔽件接合和接地系统的状态，特别是安装的SVL的功能可靠性。

类似地，测试屏蔽件分段1208’和SVL 1210’以评估它们的状态。断电的高压导体的屏蔽件分段1208’通过将其与壳体1214中的地1213断开而与地隔离。然后，以虚线示出的电压源1224’(诸如上面讨论的DC或AC电压源)在任何可访问的位置处连接到被隔离的屏蔽件分段。可以理解，不需要为了从分段1208’去除地电势的目的而进入壳体1214，因为这能够在壳体1214的外部完成，并且提供足够的间隙以防止通电的导电部件(例如屏蔽件)和未通电的导电部件或表面之间的闪络。在这种情况下，连接到壳体1214中的屏蔽件分段1208’的任何硬件(例如金属支撑结构)将在测试期间被通电。

随着从源1224’供应到分段1208’的测试电压增加，由温度传感器1228’获得来自SVL 1210’的SVL表面温度信息。将进行测试的SVL的结果电压-温度特性与数据库中存储的类似的、起作用的SVL的电压-温度特性进行比较，以确定SVL 1210’的操作完整性。因此，可以简单地通过将安装的SVL(例如SVL 1210、1210’)的电压-温度特性与新的SVL的电压-温度特性进行比较来检测电缆屏蔽件系统中的故障状态或异常。

图13和图14是用于具有地连续性导体1325、1425的单点接地电缆屏蔽件的替代的屏蔽件接地和接合方案。这些替代方案的操作与图12的电缆屏蔽件系统的操作基本相同，区别在于地和SVL连接的位置不同。然而，在测试期间，实现上述相同的过程：使高压电缆电路断电，将包含SVL的进行测试的屏蔽件分段与地隔离，施加增加的测试电压，并监测SVL表面温度。

图13示出了这样的配置，其中三相高压电缆的单相的分段1304和1304’在接头硬件1303(类似于图1的接头103)中连接。电缆分段1304和1304’的屏蔽件分段1308和1308’与图12的屏蔽件分段1208和1208’基本上相同。图13中所示的配置与图12中所示的配置的不同之处在于屏蔽件分段1308’通过壳体1314中的SVL 1310’耦接到地电势。分段1308’的远离壳体1314的另一端接地。

通过使高压导体断电并使分段1308和1308’与地隔离(即断开连接)来测试图13所示的电缆屏蔽件系统。用虚线示出的电压源1324代替地而连接到被隔离的分段1308，并且执行测试。单独的电压源1324’(或替代地，测试电压源1324)被重新定位到分段1308’，并连接到被隔离的分段1308’。根据上述过程测试屏蔽件分段1308和1308’以及与其连接的SVL1310、1310’。在测试期间获得的电压和温度信息用于确定屏蔽件接合和接地系统的功能可靠性。

图14示出了又一种单点接地配置，其中三相高压电缆的单相的分段1404和1404’在接头硬件1403中连接。电缆分段1404和1404’的屏蔽件分段1408和1408’共同耦接到例如在接头硬件的位置处或附近的地1413。屏蔽件分段的远离公共接地连接的点分别经由壳体1414和1414’中的SVL 1410和1410’耦接到地。图14还示出了接地连续性1425，以提供用于可能的故障电流的路径。

通过使高压导体断电并通过将屏蔽件分段与地断开来隔离屏蔽件分段1408和1408’，来测试图14的电缆屏蔽件系统。与上述DC或AC电压源类似并以虚线示出的电压源1424代替接地1413而连接到分段1408和1408’的公共连接。替代地，电压源能够在任何接入点处(包括在接线箱1414或1414’处)连接到被隔离的屏蔽件分段，并且如上所述，地1413与屏蔽件分段断开连接，以隔离屏蔽件分段用于测试。根据上述过程测试屏蔽件分段和与其连接的SVL。利用测试期间获得的SVL表面温度和电压信息来检测电缆屏蔽件系统中的故障状态或异常。

尽管图14描述了用于同时测试分段1408和1408’以及SVL 1410和1410’的测试过程，但是应当理解，如果需要，可以独立地测试段1408和1408’。

上述讨论适用于与交叉接合和单点接地电缆屏蔽件相关的接线箱应用。实际上，当电路由于实际长度最大值而由多于三段的电缆组成时，能够沿电路路径发现若干交叉接合和单点接地配置。发现4英里长的高压电缆电路并不罕见。实际电缆长度通常在2000英尺的量级，这种电路可包括多个主要交叉接合部分，每个主要交叉接合部分包括在公共接地点之间的三个次要部分，如上所述并且如图15中示意性地示出的。如上所述的测试布置可应用于现在所述的任何数量的部分。

图15所示的配置类似于图11所示的配置，但是图15示出了电缆的六个分段，其利用了两个附加的交叉接线箱1514和1515以及一个中心接地箱1536。通过将一个交叉接合电路布置与另一个耦接，这种配置容纳的电路长度是图11配置的两倍。这里，屏蔽件分段108c连接到电接地的点通过可以位于检修孔中的接地箱1536。如图所示，接地箱内的连接器链路1537将分段108c物理地连接到地。作为替代，接地箱1536可以被省略，并且相应的屏蔽件接合引线可以直接接地。

接地箱1536还包括另一个连接器链路1538，其将高压电缆104c的屏蔽件分段1508c物理地连接到电接地。分段1508c类似于分段108c，并且例如是高压导体104c的相C屏蔽件。在图15中，分段1508c经由包括在接线箱1515中的连接器链路1518b耦接到导体104b的相B段1508b。接线箱1515类似于接线箱1115，并且包括类似于SVL 810b的SVL 1510b，以及类似于接线箱1115中的传感器1128b的传感器1528b。接线箱1515还包括类似于图11中的电压传感器1130b的电压传感器1530b，其适于感测SVL 1510b两端的电压。以类似的方式，接线箱1514包括将高压导体104b的相B段1508b电气连接到高压导体104a的相A段1508a的连接器链路1518a。接线箱1514类似于接线箱1114，并且包括类似于SVL 310a的SVL 1510a，以及类似于接线箱1114中的传感器1128a的传感器1528a。接线箱1514还包括类似于图11中的电压传感器1130a的电压传感器1530a，其适于感测SVL 1510a两端的电压。在正常操作期间，相A屏蔽件分段108a和1508a的远离接线箱1114和1514的外端分别连接到电气地。

图16示意性地示出了根据本发明测试图15所示的电缆屏蔽件系统的方式。当测试图15的电缆屏蔽件系统时，在沿着分段108a的电路长度的远离接线箱1114的点处到电气地的物理连接与地断开，如同沿着分段1508a的电路长度的远离接线箱1514的点处那样，从而将段108a和1508a与地隔离。另外，在正常操作期间将分段108c和1508c连接到地的接地箱1536也与地断开，以有效地将在接线箱1114、1115、1514和1515中电连接的屏蔽件分段与地隔离，如1626处所示。可以不需要为了从连接器链路1537和1538移除地的目的而打开壳体1536，因为这能够在壳体外部进行。在该实施例中，连接器链路1537和1538通常不连接到可在壳体1536外部接地的其它屏蔽件分段。

因此，分段108c和1508c与地电隔离。类似于上面结合图11所述的测试配置，图16的电缆屏蔽件系统可以从任何方便的点进行测试。测试电压由电压源1624提供，其可以是类似于图11的电压源1124的DC源或AC源，在此示出为连接在分段108a的终端。测试电压以逐渐增加的幅度被提供给分段108a的电隔离端。测试电压幅度可以以预定步长逐渐增加；或者替代地，作为线性增加的电压。

类似于图11的测试配置，随着电压源1624提供的测试电压增大，分段108a、导体链路318a、SVL 310a、分段108b、导体链路818b、分段108c、导体链路1537和1538、分段1508c、导体链路1518b、分段1508b、导体链路1518a以及最后的分段1508a上的电压也同样增大。随着测试电压增加到SVL的导通阈值之上，当SVL在导通阈值区上操作时，增加幅度的电流流过SVL。如图7A的SVL V-I特性所表示的，当供应的测试电压超过SVL的预定导通阈值电压时，通过该SVL的电流不成比例地增加。由每个SVL耗散的热量与流过SVL的电流相关；并且感测该热量是SVL电流的良好近似。可以是IR传感器的热传感器1128a和1128b检测SVL310a和810b所耗散的热量，而传感器1528a和1528b检测SVL 1510a和1510b所耗散的热量。由热传感器产生的信号因此构成表示流过SVL的电流的信息。SVL两端的电压由电压传感器1130a、1130b、1530a、1530b感测，以产生表示SVL两端的电压的信息。获取该电压和热量(电流的表示)信息以评估电缆屏蔽件系统的功能可靠性。电压源1624可在其他部分接地的同时单独且依次施加到每个隔离部分。

图17是远程监测系统的示意性框图，该远程监测系统用于使用图5中所示的交叉接合配置来评估上述类型的电缆屏蔽件系统的功能可靠性，并且包括接线箱传感器的封装，其包括例如图11的传感器和环境传感器。电压VA、VB和VC分别表示由电压传感器1730a、1730b和1730c感测的SVL 1710a、1710b和1710c两端的电压。这些电压传感器可以类似于图11的电压传感器1130a和1130b。图17还示出了由相应电流传感器1732a、1732b、1732c感测的流过连接器链路的电流IA、IB、IC。电流传感器可以类似于图4A的电流传感器440a。图17还示出了分别由温度传感器1728a、1728b和1728c感测的SVL 1710a、1710b和1710c的表面温度Ta、Tb和Tc。框1734表示用于监测接线箱外壳内的环境状态(诸如，壳体内的环境温度、压力和湿度)的内部环境传感器。如本领域普通技术人员所知，也可以监测其它环境状态。

电压VA、VB和VC表示在SVL两端的被感测或监测的电压。在正常的服务中的操作期间，可以周期性地监测这些电压。根据本发明，在电缆屏蔽件系统的停止服务维护测试期间，可以连续地监测SVL两端的电压。如上结合图11所述，电压传感器1730可以包括电阻分压器，以降低在维护测试期间有意引入的较高电压以及可能由于故障和浪涌而在服务中出现的高电压。电阻分压器将这种SVL电压降低到适合于处理电路(诸如微处理器)的电平。这些过电压事件不应导致包括传感器的监测电路发生故障。电流IA、IB和IC表示在图11所示的交叉接合屏蔽件配置中的每个导体链路中流动的电流。

SVL表面温度Ta、Tb和Tc由温度传感器1728a、1728b和1728c感测，且可在高压电缆的正常服务中操作期间周期性地监测。根据本发明，在停止服务维护测试期间感测SVL表面温度。在一个实施例中，温度传感器能够响应于来自处理电路的命令(诸如对数据的请求)从它们的静止状态被打开或激活。替代地，温度传感器能够响应于由电压传感器和电流传感器产生的信号或响应于电压传感器和电流传感器的信号而被激活，以检测和记录在此所感测的电压和/或电流超过预定电平时的瞬态事件期间发生的SVL表面温度改变。

存在于封闭壳体内的环境状态(诸如环境温度、压力和湿度)也由传感器监测，以感测和监测可能指示有缺陷的密封和松动的内部连接的进水和高壳体温度。壳体内的环境温度还提供了SVL表面温度升高可以与之比较的参考。

在一个实施例中，由传感器产生的信号(例如电流、电压、温度、压力和湿度信号)通过硬线被发送至控制器，其被称为接线箱控制器1735，诸如微处理器或其他处理电路。接线箱控制器可以存储例如用于在预定时间从传感器获取传感器信息的指令。还可以在控制器中或控制器附近提供存储部以存储传感器数据。传感器数据能够以从传感器接收的其原始形式被存储，或者能够被减小(例如，压缩，诸如统计压缩)以节省存储空间。接线箱壳体还可容纳向接线箱控制器和传感器提供电力的电池。传感器数据的数据压缩用于节省电池寿命。在优选实施例中，来自接线箱控制器的传感器数据例如经由低功率广域网(LP-WAN)通信协议被无线地传输到远程中央位置。在另一实施例中，传感器数据经由光纤电缆被传输到远程位置。

在另一个实施例中，远程监测设备控制器1736可以用作接线箱和中央服务器之间的控制和通信接口。在一个实施例中，远程监测设备控制器包括低功率广域网(LP-WAN)发射机，其用于将传感器信息无线地发送到远程处理电路1738。在美国专利10,607,475中描述了合适的低功率广域网的一个示例。接线箱控制器1735和远程监测设备控制器1736可以位于同一检修孔中。替代地，远程监测设备控制器1736可设置在与接线箱的位置分开的位置，诸如在另一地下位置，传感器信息从接线箱控制器1735供应到所述位置。

优选地，接线箱控制器1735响应于可以周期性地或不时地从远程处理电路1738接收的指令，该远程处理电路1738用于测量、计算、比较、存储和传输存储在接线箱控制器中的传感器信息(诸如电压、电流和SVL温度信息)以及环境信息。应当理解，所接收的指令试图平衡用于评估电缆屏蔽件系统的状态(即，当需要时发送数据)的数据的竞争需求与电池消耗，尤其是在数据传输间隔期间。

在又一个实施例中，包括在接线箱控制器1735中的处理电路提供对包括电压、电流和温度的所获取的传感器数据的本地处理和存储，以提供历史数据库，以用于与最近获取的数据进行比较，作为对触发通知的显著异常的例行机载检查。

传感器数据可以被上载到中央服务器，该中央服务器可操作以编译来自同一电缆电路上的其它接线箱的数据，从该数据可以确定难以本地识别的操作异常，从而使得能够评估电路的屏蔽件接合和接地系统的完整性。例如，在正常操作期间，在交叉接合系统的每个链路电缆屏蔽件分段中流动的电流将是相同的。但是任何偏离都将暗示电路中的非预期电流路径或故障。

上述测试过程能够利用反馈到处理电路的SVL电压和表面温度自动进行，该处理电路控制电压增加或降低的速率以考虑到对于每个SVL检测的表面温度变化。将理解，在由上述电压源供应的测试电压上升之后，电压应当降低以允许SVL随时间冷却。自动化的反馈控制通过允许电压增加的较高的初始速率而缩短了测试周期，当测试电压接近SVL导通阈值时，该初始速率可以被减慢，从而防止过冲并且促进导通过渡区中的电压-温度特性的较大测量可重复性。有利地，来自传感器的、被传输到处理电路的温度测量结果能够通过计算机连接或蜂窝电话通信近实时地发送给现场的测试技术人员。

通过感测SVL温度并知道测试电压，容易地检测SVL、电缆保护套、接地系统以及接头硬件中的中断间隙的状态，以预测潜在的问题。例如；通过从电缆端部(在变电站)向电缆屏蔽件系统提供可变的DC测试电压，通过感测随着SVL电流进入导通阈值区作为测试电压的函数的SVL温度上升来确定SVL的可操作性。因此，获得了电缆屏蔽件系统的维护测试，其不需要进入检修孔，断开电缆接合引线或打开接线箱或其它外壳以移除链路以进行测试和维护。

从本发明得出一些实际的诊断。例如，当供应给SVL的测试电压低于其导通阈值并且SVL几乎没有或没有耗散热量，但是SVL在测试电压超过SVL导通阈值时耗散可测量的热量时，确定间隙、保护套、SVL和地连接处于可接受的操作状态并且不需要维护。

另一方面，如果当测试电压高于SVL导通阈值电压时检测不到来自SVL的热量，则可以确定中断间隙和保护套正常操作，但是很可能存在SVL或相关地连接的问题。然而，如果当测试电压低于SVL导通阈值电压时检测到由SVL耗散的显著热量，则中断间隙和保护套的状态很可能是适当的；但是SVL可能被损坏或短路，或者存在不适当的SVL。

作为另一示例，如果由测试电压源供应的电流处于其最大值，但SVL两端的电压仍未达到或超过SVL导通电压，且在SVL的表面处未检测到热量，那么中断间隙或电缆保护套最可能导致测试电路的意外负载，且怀疑出现短路。

下面结合图18更详细地描述这些示例，该图是在高压电缆的主要部分上执行的测试的示意图。

在图17的实施例中，接线箱控制器1735能够记录(例如，简单地存储)传感器信号，但是不传输传感器数据，除非被超过预定电平(例如，超过预设电平的电压数据)的传感器输入触发。这种事件不同于正常操作，并且被认为是未调度的数据传输事件。

电压、电流、温度和环境信息的最近(例如，若干周)历史可以存储在接线箱控制器中的板上，但是长期历史可以(如在远程处理电路1738中)远程存储以表示高压电力电缆电路的行为，并且能够用于设置与该长期行为一致的控制、通知和警报点。这种信息的数据库能够包括许多参数，其包括被监测的SVL的具体细节，诸如制造历史和等级。

因此，可以看出，本发明为系统操作员提供了评估高压电力电缆电路的屏蔽件接合和接地系统的功能可靠性的装置和方法。本发明利用一组传感器来收集远程位置(即检修孔)中的数据，并将该信息近实时地传输到中央服务器，在该中央服务器处能够访问该信息以评估电缆屏蔽件系统的电气和环境操作状态。当电缆电路停止服务并经受本文所述的测试过程时，可获取该信息。

现在转到图18，其中图1和图11中使用的附图标记用于标识类似的部件，测试电压源1124耦接到电缆屏蔽件分段108a，而屏蔽件分段108’b和108’c诸如在它们的电路端处接地。尽管未示出，但是类似于前述电流传感器440的常规电流计耦接到电压源的输出端，以提供由电压源供应给电缆屏蔽件分段的电流的测量。在接线箱1114中的连接器链路318a将相A的屏蔽件分段108a交叉连接到相B的屏蔽件分段108b，并且在接线箱1115中的连接器链路818b将屏蔽件分段108b交叉连接到相C的屏蔽件分段108c。这些是经受测试电压的屏蔽件分段。接线箱1114可以是图3(或图5)中的接线箱314所示的类型。同样，在接线箱1114中，连接器链路318b将相B的屏蔽件分段108’b交叉连接到相C的屏蔽件分段108”c；以及同样，在接线箱1114中的连接器链路318c将相C的屏蔽件分段108’c交叉连接到相A的屏蔽件分段108’a。图18还示出了存在于接头硬件中的将屏蔽件分段108a与相A的屏蔽件分段108’a电隔离的屏蔽件中断间隙118a、存在于接头硬件中的将屏蔽件分段108b与相B的屏蔽件分段108’b隔离的屏蔽件中断间隙118b、以及存在于接头硬件中的将屏蔽件分段108c与相C的屏蔽件分段108’c隔离的屏蔽件中断间隙断开18c。

由于电压源1124连接到屏蔽件分段108a，并且屏蔽件分段108’c接地，所以在不存在异常的情况下，中断间隙118a两端的电压Vgap应当等于由电压源提供的测试电压Vtest。同样，接线箱1114中的连接器链路318a将屏蔽件分段108a处的电压Vtest耦接到屏蔽件分段108b，而段108’b接地，导致在不存在异常的情况下，中断间隙118b两端的电压Vgap等于由电压源提供的测试电压Vtest。在接线箱1114中的连接器链路318b将地电势耦接到屏蔽件分段108”c，并且如上所述，屏蔽件分段108’c接地，导致中断间隙118c两端的电压Vgap为Vgap＝0。可以理解，由于接线箱1115中的连接器链路将处于地电势的屏蔽件分段108”c耦接到屏蔽件分段108”a，因此在将屏蔽件分段108’a与屏蔽件分段108”a隔离的中断间隙Vgap处的所得电势将为零。此外，在不存在异常的情况下，在将屏蔽件分段108b与屏蔽件分段108’b隔离的中断间隙118b处出现的电势以及在将屏蔽件分段108’c与屏蔽件分段108”c隔离的中断间隙118c处出现的电势将是Vtest。

如图18所示，通过将三个屏蔽件分段(例如，屏蔽件分段108a、108b、108c)的一个连接组在其余的三个分段组(屏蔽件分段108’b、108”c、108”a和屏蔽件分段108’c、108’a、108”b)接地的情况下被隔离进行的测试，提供了对与该被隔离的分段相关联的电缆保护套、屏蔽件缺口和SVL的功能测试。测试过程再重复两次或更多次，以隔离屏蔽件分段108’b、108”c、108”a，并隔离屏蔽件分段108’c、108’a、108”b，其中未被隔离的屏蔽件分段接地。

如上所述，SVL、温度传感器和电压传感器包括在每个接线箱内。接线箱1114是代表性的，并且如所示，接线箱1114包含SVL 310a(被图示为可变电阻器)、温度传感器1128a和电压传感器1130a。基本上相同的部件与在接线箱1114中和在诸如接线箱1115的另一接线箱中的其它交叉链接屏蔽件分段相关联。现在将描述可能的测试结果的六个示例。然而，应当理解，本发明不仅限于这些示例，并且本文所述的测试过程可用于其他功能性示例。

示例1：屏蔽件分段108’b和108’c接地，并且测试电压由电压源1124供应到屏蔽件分段108a。在接线箱中通过电压传感器1130a测量出现在SVL 310a两端的电压。测试电压电平增加到电平Vthresh-，其刚好低于SVL 310a的导通阈值电压。在电缆保护套(电缆保护套的阻抗在图18中被标识为电阻Rj)、与屏蔽件分段108a、108b和108c相关联(即，耦接至屏蔽件分段108a、108b和108c)的中断间隙(Vgap)和SVL两端出现该电压。因此，电缆保护套、中断间隙和SVL在该测试电压电平Vthresh-下经受特定时间段的介电承受电压测试。在该电压电平，SVL不导通；并且每个SVL的表观电阻非常高。所得到的通过SVL的电流非常小，并且不期望导致SVL的加热。这里，假设感测的SVL电压V_SVL基本上等于测试电压Vthresh-，并且在SVL的表面处没有检测到温度上升，温度传感器未检测到显著的温度，即温度传感器1128a检测到环境温度。该第一测试示例的结果表明，电缆保护套和中断间隙是功能操作的，并且SVL没有短路并且没有过早地进入其导通过渡区。SVL功能性的确认可以通过下面示例2中描述的另外的测试获得。

示例2：遵循示例1的测试程序，但是用更高的测试电压来驱动SVL进入其导通过渡区，证明SVL是功能性的。在示例2中，由电压源1124供应的测试电压被增加到刚好高于SVL310a的SVL导通阈值电压的电平Vthresh+。如在示例1中，屏蔽件分段108’b和108’c接地。在该电压Vthresh+下，正常操作的SVL的表观电阻减小，从而从测试源1124汲取足够的电流，这引起SVL的加热，导致由温度传感器1128检测的表面温度增加。由于从供应高于导通阈值电压的测试源汲取较高电流，且SVL表面温度高于环境温度，因此可推断SVL正常操作，且中断间隙118a或电缆保护套中不存在故障或缺陷。

示例3：屏蔽件分段108’b和108’c接地，并且由电压源1124供应给屏蔽件分段108a的测试电压增加到电平Vthresh-，刚好低于SVL 310a的导通阈值电压，如在示例1中。如果来自电压源的输出电流(如由电流计测量的，未示出)比由在其导通阈值电压Vthresh以下操作的SVL所预期的高得多，并且接线箱中的电压传感器感测到SVL两端的电压基本上等于测试电压Vthresh电平，并且在环境温度下而不是在环境温度以上感测SVL表面温度，则这指示到SVL外部的地的低电阻路径。这强烈地暗示来自电压源的高电流是由保护套或中断间隙中的缺陷引起的。

示例4：屏蔽件分段108a、108’b和108’c全部与地隔离并且共同连接；并且来自源1124的测试电压(在这种情况下是Vthresh-)被供应给共同连接的分段。由于所有屏蔽件分段处于相同的电压，所以所有中断间隙118a、118b、118c两端的电压Vgap以及中断间隙118’a、118’b、118’c两端出现的电压为零。由于没有电流流过中断间隙，如果没有感测到SVL的表面温度上升的指示，则类似于示例3的情况，但是如果从电压源1124汲取过多的电流，则很可能存在保护套缺陷。替代地，如果从源1124汲取的电流与功能屏蔽件系统预期的一致，例如低于SVL导通的电平(Ithresh-)，则缺陷可能与中断间隙之一相关联。

示例5：在根据示例1执行测试的过程中，在将测试电压升高到Vthresh-的同时，电流I高于在接线箱中的SVL两端出现的电压的预期，即SVL两端的电压是Vthresh--(明显低于导电阈值电压)，并且电流是Ithresh或更高，并且SVL的表面温度被感测为高于接线箱的环境温度。这表明已经安装了表示受损SVL或者可能尺寸不足的SVL的过早导通。

示例6：在示例2中执行测试的过程中，在将测试电压升高到Vthresh++(显著高于SVL的导通阈值电压)时，电流I远低于在接线箱中的SVL两端出现的电压的预期(如，I≤Ithresh--)，并且SVL的表面温度基本上等于接线箱中的环境温度。这表明已经安装了损坏或尺寸不适当的SVL。

因此，应当理解，安装的传感器、测试程序和诊断不仅可以用于评估电缆屏蔽件系统的整体功能，而且可以隔离和定位有缺陷或损坏的部件。

上述示例总结于下表中：

--远低于

-略低于

+略高于

++远高于

*共同连接的屏蔽件分段108a、108’b、108’c

尽管已经参照优选实施例示出和描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于这些精确的实施例。在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以在形式和细节上进行其他修改和变化。

Claims (30)

1.一种测试用于高压电缆电路的电缆屏蔽件系统的功能可靠性的方法，所述高压电缆电路包括沿着电缆路线的至少一个分段，所述电缆屏蔽件系统包括导电屏蔽件的至少一个分段，其同心地包围所述高压电缆的对应分段的相，所述导电屏蔽件沿着电路长度延伸并且在正常操作期间至少在沿着所述电路长度的一个点处物理地连接到电气地，所述导电屏蔽件通过屏蔽件电压限制器经由带盖的外壳内的连接器链路在至少在一个未接地的点处连接到地，所述方法包括：

沿着所述电路长度将所述导电屏蔽件的分段与地电隔离；

向所述屏蔽件电压限制器供应幅度逐渐增加的测试电压；

响应于供应的测试电压来监测所述屏蔽件电压限制器两端的电压和通过所述屏蔽件电压限制器的电流；以及

根据监测的所述屏蔽件电压限制器两端的电压和通过所述屏蔽件电压限制器的电流，确定所述电缆屏蔽件系统的功能可靠性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述屏蔽件电压限制器两端的电压和通过所述屏蔽件电压限制器的电流由所述外壳中的传感器来监测。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外壳包括热传感器，所述热传感器被设置为感测由所述屏蔽件电压限制器耗散的热量；并且其中，通过检测所耗散的热量来表示流过所述屏蔽件电压限制器的电流。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过向相对于所述外壳的远程位置传输表示所述屏蔽件电压限制器两端的电压的信息和表示通过所述屏蔽件电压限制器的电流的信息，在所述远程位置处确定所述电缆屏蔽件系统的功能可靠性。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，表示通过所述屏蔽件电压限制器的电流的所述信息包括表示感测到的由所述屏蔽件电压限制器耗散的热信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述带盖的外壳是容纳连接器链路的接线箱壳体，所述连接器链路用于将所述高压电缆的相应相的导电屏蔽件物理地连接到不同相的导电屏蔽件和相应的屏蔽件电压限制器；并且其中，将所述导电屏蔽件的分段与地电隔离的步骤包括：在被测试的电缆屏蔽件部分的分段的所有点处、将所述导电屏蔽件与地断开连接。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电缆屏蔽件系统包括第一接线箱和第二接线箱，在所述第一接线箱中，所述高压电缆的第一相的导电屏蔽件电连接到所述高压电缆的第二相的导电屏蔽件，在所述第二接线箱中，所述高压电缆的第二相的导电屏蔽件电连接到所述高压电缆的第三相的导电屏蔽件，并且其中，所述高压电缆的第一相的导电屏蔽件的相对于所述第一接线箱的远点在正常操作期间物理地连接到电气地，并且所述高压电缆的第三相的导电屏蔽件的相对于所述第二接线箱的远点在正常操作期间物理地连接到电气地；并且其中，将所述导电屏蔽件的分段与地电隔离的步骤包括：将所述高压电缆的第一相和第三相的导电屏蔽件的远点与地断开连接。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，向所述屏蔽件分段的已与地隔离的端部供应测试电压的步骤包括：向所述屏蔽件分段的已与地隔离的所述端部提供逐渐增加的直流电压。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，向屏蔽件分段的已与地隔离的端部供应测试电压的步骤包括：向所述屏蔽件分段的已与地隔离的所述端部提供逐渐增加的交流电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过所述屏蔽件电压限制器的电流表现出相对于所述屏蔽件电压限制器两端的电压的相移；以及监测通过所述屏蔽件电压限制器的电流的步骤包括：监测所述电流相对于所述屏蔽件电压限制器两端的电压的相移。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过所述屏蔽件电压限制器的电流相对于所述屏蔽件电压限制器两端的电压的相移与由所述屏蔽件电压限制器展现的功率因数相关，并且监测的相移指示所述屏蔽件电压限制器的功能可靠性。

12.根据权利要求4所述的方法，其中，无线传输用于将电压信息和电流信息从所述外壳传输到所述远程位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述无线传输包括低功率广域网(LP-WAN)。

14.根据权利要求4所述的方法，其中，使用光纤电缆将电压信息和电流信息从所述外壳传输到所述远程位置。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：在设置在所述外壳中或所述外壳附近的存储部中存储表示所述屏蔽件电压限制器两端的电压的信息以及表示感测到的由所述屏蔽件电压限制器耗散的热量的热信息；以及响应于从所述远程位置接收的指令，经由低功率广域网传输存储的电压信息和热信息。

16.根据权利要求4所述的方法，其中，当在所述屏蔽件电压限制器两端的电压下通过所述屏蔽件电压限制器的电流与所述屏蔽件电压限制器的预定特征属性一致时，所述电缆屏蔽件系统的功能可靠性被确定为功能状态。

17.根据权利要求5所述的方法，其中，当在所述屏蔽件电压限制器两端的电压下所述屏蔽件电压限制器的热信息与所述屏蔽件电压限制器的预定特征一致时，所述电缆屏蔽件系统的功能可靠性被确定为功能状态。

18.一种用于测试高压电缆电路的电缆屏蔽件系统的功能可靠性的评估系统，所述高压电缆电路包括沿着电缆路线的至少一个分段，所述电缆屏蔽件系统包括导电屏蔽件的至少一个分段，其同心地包围所述高压电缆的对应段的相，所述导电屏蔽件沿着电路长度延伸并且在正常操作期间至少在沿着所述电路长度的一个点处物理地连接到电气地，所述导电屏蔽件连接到包括连接器链路的接线箱，所述连接器链路用于通过屏蔽件电压限制器将所述高压电缆的一个相的屏蔽件电气地连接到地，所述评估系统包括：

电压源，用于在测试期间供应幅度逐渐或逐步增加的测试电压；

连接器，其用于将所述测试电压从所述电压源供应到屏蔽件分段的远离所述接线箱并且已经与地隔离的一端，从而供应所述屏蔽件电压限制器两端的电压；

至少一个传感器，其设置在所述接线箱内，用于响应于所述测试电压而提供表示所述屏蔽件电压限制器两端的电压的信息及所述屏蔽件电压限制器中流动的电流的信息；

发射器，其用于将传感器信息发射到远离所述接线箱的位置；以及

处理器，其被提供有在所述测试期间获取的来自所述接线箱的传感器信息，以用于根据电压信息和电流信息来确定所述电缆屏蔽件系统的功能可靠性。

19.根据权利要求18所述的评估系统，其中，当所述屏蔽件电压限制器两端的电压超过导通电压阈值时，通过所述屏蔽件电压限制器的电流不成比例地增加。

20.根据权利要求18所述的评估系统，其中，所述至少一个传感器包括被设置为感测由所述屏蔽件电压限制器耗散的热量的热传感器；并且电流信息由所感测的热量表示。

21.根据权利要求18所述的评估系统，其中，所述电压源向被隔离的屏蔽件分段提供逐渐增加的直流电压。

22.根据权利要求18所述的评估系统，其中，所述电压源向被隔离的屏蔽件分段提供逐渐增加的交流电压。

23.根据权利要求22所述的评估系统，其中，通过所述屏蔽件电压限制器的电流表现出相对于所述屏蔽件电压限制器两端的电压的相移；并且所述传感器包括电路，其用于感测所述电流相对于所述屏蔽件电压限制器两端的电压的相移并且作为所述屏蔽件电压限制器的功能可靠性的指示。

24.根据权利要求18所述的评估系统，其中，所述发射器包括无线发射器。

25.根据权利要求24所述的评估系统，其中，所述无线发射器包括低功率广域网(LP-WAN)。

26.根据权利要求18所述的评估系统，其中，所述发射器包括光纤发射器。

27.根据权利要求24所述的评估系统，还包括设置在所述接线箱中或所述接线箱附近的存储部，以存储所述传感器信息和电压信息，并且其中，所述发射器无线地传输所述传感器信息和所述电压信息。

28.根据权利要求18所述的评估系统，其中，当所述屏蔽件电压限制器两端的电压处的所述传感器信息与所述屏蔽件电压限制器的预定特征属性一致时，所述处理器确定所述屏蔽件系统的功能状态。

29.根据权利要求18所述的评估系统，其中，当所述屏蔽件电压限制器两端的电压超过所述导通电压阈值时，当所述传感器信息小于预定量时，所述处理器确定所述屏蔽件系统的非功能状态。

30.根据权利要求20所述的评估系统，其中，当所述屏蔽件电压限制器两端的电压小于所述导通电压阈值时，当感测到的热量大于预定量时，所述处理器确定所述屏蔽件系统的不合格状态。