CN117686120B - 一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置和方法，涉及电流测量技术领域。本发明通过测量导电柱两端上的测量电极的电压，可以实时的监测电力线缆的电流变化，进而可以计算出电力线缆的温度变化情况；无需在电力线缆上设置多个温度探头来对整条电力线缆进行监测，这降低了整条线缆的重量，并且有利于穿管布设电力线缆；可以测量直流和交流电路中电力线缆的温度变化，且无需主动切换，并且配合上辅助组件，还能起到辅助测量电流的目的，从而提升整体测量的稳定性。

Description

一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置和方法

技术领域

本发明涉及电流测量技术领域，具体为一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置和方法。

背景技术

在我们的日常生活中，电力线缆着火产生火灾的情况常有发生，严重威胁着人们的生命安全，还通常伴随着重大的财产损失。虽然电力线缆着火的原因众多，如有电线过载、电线接头虚接、电线老化、电线短路等等，但无论什么原因归根结底都是电力线缆过热引发的。尤其是当电力线缆着火时很多情况下电源开关不能及时跳闸，为不清楚火灾原因的施救人员带来触电再次伤亡灾害。

目前在现有技术中，存在一种电路线缆温度检测设备（公告号为CN214748535U的实用新型专利），该专利通过在线缆上安装多个温感探头，各个温感探头能够获取各自对应的温度检测点的温度，实现精准的检测，这直接增加了整条线缆的重量，并且用于穿管布设电力线缆的监测实施难度大。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，所述测量部包括第一绝缘支撑侧板和第二绝缘支撑侧板，第一绝缘支撑侧板和第二绝缘支撑侧板之间固定连接有平行设置的第一测量导电柱和第二测量导电柱，第一测量导电柱和第二测量导电柱的两端均固定安装有测量电极，并且第一测量导电柱和第二测量导电柱的侧方均设置有电极测量片，两个电极测量片朝向第一绝缘支撑侧板和第二绝缘支撑侧板的两个侧面均固定安装有正负极板；还包括辅助组件，所述辅助组件包括旋转支撑盘，旋转支撑盘与其中一个电极测量片设置在同一平面内，所述旋转支撑盘上转动安装有外侧转动管，外侧转动管内壁设置有绝缘管，绝缘管的内部设置有内侧导电柱，所述外侧转动管的其中一端固定安装有测量杆基座，测量杆基座上固定安装有两个对称设置有测量杆，测量杆上固定安装有回路杆，回路杆与内侧导电柱电性连接。

优选地，两个所述电极测量片所在平面与对应的第一测量导电柱和第二测量导电柱的轴线平行设置，使第二测量导电柱和第一测量导电柱产生的磁场垂直穿过对应的电极测量片。

优选地，两个所述电极测量片固定安装在陶瓷支架的两端，所述第一绝缘支撑侧板和第二绝缘支撑侧板之间还固定安装有绝缘壳体，绝缘壳体的外表面通过两个螺柱和螺母与陶瓷支架固定配合，所述陶瓷支架上固定安装有防尘盖板。

优选地，所述测量杆远离测量杆基座的一端与回路杆远离测量杆基座的一端通过电性连接架电性连接，所述测量杆靠近测量杆基座的一端与回路杆靠近测量杆基座的一端通过绝缘连接架绝缘连接。

优选地，所述旋转支撑盘上还固定安装有驱动电极，驱动电极的输出轴与外侧转动管通过传动带传动连接，旋转支撑盘上固定安装有电刷，电刷与外侧转动管和内侧导电柱滑动配合。

优选地，还包括应急切断组件，所述应急切断组件包括防护外壳，防护外壳的两端固定安装有第一防护侧板和第二防护侧板，其中第一防护侧板与第一绝缘支撑侧板固定配合，防护外壳上设置有透气孔，所述第一防护侧板和第二防护侧板之间固定安装有平行设置有第一导电柱和第二导电柱，第一导电柱与第二测量导电柱电性连接。

优选地，所述第二导电柱的内壁上滑动安装有活动触头，活动触头与第二导电柱电性连接，所述活动触头的侧方设置有固定触头，固定触头固定在第一防护侧板上，并且固定触头与第一测量导电柱电性连接，所述活动触头和固定触头的表面环绕设置有防护簧，防护簧的两端分别与活动触头和固定触头固定。

优选地，所述第一防护侧板上还固定安装有两个平行设置的滑动光杆，滑动光杆上滑动安装有限制滑动片，限制滑动片用于限制活动触头在防护簧的作用下远离固定触头，所述限制滑动片与第一防护侧板之间固定安装有玻璃拉扯柱，所述第二防护侧板上螺纹安装有保险螺钉，保险螺钉靠近限制滑动片的一端设置有胶垫。

优选地，所述第一导电柱的表面套设有吸热套管，吸热套管上固定安装有延伸臂，延伸臂远离吸热套管的一端滑动设置有伸缩挤压杆，伸缩挤压杆位于玻璃拉扯柱的中部位置，且伸缩挤压杆靠近玻璃拉扯柱的一端采用尖头设置，所述吸热套管和延伸臂的内部为相贯通的中空设置。

预防电力线缆过热的电流在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：S1、在两个正负极板上施加电压，使电子沿第二测量导电柱的轴线方向通过电极测量片；S2、当有电流通过第一测量导电柱和第二测量导电柱的时候，磁场会穿过电极测量片，使其电极测量片内部的电子受到洛伦兹力的作用发生偏移；S3、测量电极测量片两端的电压，该电压与通过第一测量导电柱和第二测量导电柱的电流大小成正比关系；S4、测量第一测量导电柱或第二测量导电柱上的两个测量电极之间的电压，该电压与通过第一测量导电柱和第二测量导电柱的电流大小成反比关系。

本发明与现有技术相比具备以下有益效果：（1）本发明通过测量导电柱两端上的测量电极的电压，可以实时的监测电力线缆的电流变化，进而可以计算出电力线缆的温度变化情况；（2）本发明无需在电力线缆上设置多个温度探头来对整条电力线缆进行监测，这降低了整条线缆的重量，并且有利于穿管布设电力线缆；（3）本发明设置的测量部，可以测量直流和交流电路中电力线缆的温度变化，且无需主动切换，并且配合上辅助组件，还能起到辅助测量电流的目的，从而提升整体测量的稳定性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明陶瓷支架处结构示意图。

图3为本发明测量电极安装位置图。

图4为本发明旋转支撑盘处结构示意图。

图5为本发明图4中A处结构示意图。

图6为本发明测量杆安装位置图。

图7为本发明图6中B处结构示意图。

图8为本发明回路杆处结构示意图。

图9为本发明应急切断组件结构示意图。

图10为本发明图9中C处结构示意图。

图11为本发明吸热套管结构剖视图。

图12为本发明活动触头处结构示意图。

图中：101-防护外壳；102-第一防护侧板；103-第二防护侧板；104-保险螺钉；105-第一导电柱；106-第二导电柱；107-吸热套管；108-延伸臂；109-伸缩挤压杆；110-滑动光杆；111-限制滑动片；112-胶垫；113-活动触头；114-固定触头；115-防护簧；116-玻璃拉扯柱；201-绝缘壳体；202-第一绝缘支撑侧板；203-第二绝缘支撑侧板；204-第一测量导电柱；205-第二测量导电柱；206-测量电极；207-陶瓷支架；208-电极测量片；209-正负极板；210-螺母；211-防尘盖板；212-螺柱；301-旋转支撑盘；302-驱动电极；303-传动带；304-电刷；305-外侧转动管；306-内侧导电柱；307-绝缘管；308-测量杆基座；309-测量杆；310-回路杆；311-电性连接架；312-绝缘连接架。

具体实施方式

下面结合附图1-图12，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其中测量部包括第一绝缘支撑侧板202和第二绝缘支撑侧板203，第一绝缘支撑侧板202和第二绝缘支撑侧板203之间固定连接有平行设置的第一测量导电柱204和第二测量导电柱205，第一测量导电柱204和第二测量导电柱205的两端均固定安装有测量电极206，并且第一测量导电柱204和第二测量导电柱205的侧方均设置有电极测量片208，两个电极测量片208朝向第一绝缘支撑侧板202和第二绝缘支撑侧板203的两个侧面均固定安装有正负极板209。两个电极测量片208所在平面与对应的第一测量导电柱204和第二测量导电柱205的轴线平行设置，使第二测量导电柱205和第一测量导电柱204产生的磁场垂直穿过对应的电极测量片208。两个电极测量片208固定安装在陶瓷支架207的两端，第一绝缘支撑侧板202和第二绝缘支撑侧板203之间还固定安装有绝缘壳体201，绝缘壳体201的外表面通过两个螺柱212和螺母210与陶瓷支架207固定配合，陶瓷支架207上固定安装有防尘盖板211。

其中辅助组件包括旋转支撑盘301，旋转支撑盘301与其中一个电极测量片208设置在同一平面内，旋转支撑盘301上转动安装有外侧转动管305，外侧转动管305内壁设置有绝缘管307，绝缘管307的内部设置有内侧导电柱306，外侧转动管305的其中一端固定安装有测量杆基座308，测量杆基座308上固定安装有两个对称设置有测量杆309，测量杆309上固定安装有回路杆310，回路杆310与内侧导电柱306电性连接。测量杆309远离测量杆基座308的一端与回路杆310远离测量杆基座308的一端通过电性连接架311电性连接，测量杆309靠近测量杆基座308的一端与回路杆310靠近测量杆基座308的一端通过绝缘连接架312绝缘连接。旋转支撑盘301上还固定安装有驱动电极302，驱动电极302的输出轴与外侧转动管305通过传动带303传动连接，旋转支撑盘301上固定安装有电刷304，电刷304与外侧转动管305和内侧导电柱306滑动配合。

其中应急切断组件包括防护外壳101，防护外壳101的两端固定安装有第一防护侧板102和第二防护侧板103，其中第一防护侧板102与第一绝缘支撑侧板202固定配合，防护外壳101上设置有透气孔，第一防护侧板102和第二防护侧板103之间固定安装有平行设置有第一导电柱105和第二导电柱106，第一导电柱105与第二测量导电柱205电性连接。第二导电柱106的内壁上滑动安装有活动触头113，活动触头113与第二导电柱106电性连接，活动触头113的侧方设置有固定触头114，固定触头114固定在第一防护侧板102上，并且固定触头114与第一测量导电柱204电性连接，活动触头113和固定触头114的表面环绕设置有防护簧115，防护簧115的两端分别与活动触头113和固定触头114固定。第一防护侧板102上还固定安装有两个平行设置的滑动光杆110，滑动光杆110上滑动安装有限制滑动片111，限制滑动片111用于限制活动触头113在防护簧115的作用下远离固定触头114，限制滑动片111与第一防护侧板102之间固定安装有玻璃拉扯柱116，第二防护侧板103上螺纹安装有保险螺钉104，保险螺钉104靠近限制滑动片111的一端设置有胶垫112。第一导电柱105的表面套设有吸热套管107，吸热套管107上固定安装有延伸臂108，延伸臂108远离吸热套管107的一端滑动设置有伸缩挤压杆109，伸缩挤压杆109位于玻璃拉扯柱116的中部位置，且伸缩挤压杆109靠近玻璃拉扯柱116的一端采用尖头设置，吸热套管107和延伸臂108的内部为相贯通的中空设置。

本发明公开的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置的工作原理如下：将第一测量导电柱204和第二测量导电柱205（以及第一导电柱105和第二导电柱106）串联在所需的电路中（此处举例两个第一测量导电柱204和第二测量导电柱205，根据需要选择对应的数量），由于第一测量导电柱204（第一测量导电柱204和第二测量导电柱205是一样的材质）本身具备电阻，所以当有电流经过的时候，第一测量导电柱204上的两个测量电极206可以检测到电压（分压所产生的），所以通过测量测量电极206上的电压即可得出流过第一测量导电柱204的电流大小（因为两个测量电极206之间第一测量导电柱204的阻值是已知确定的）。同时当有电流经过第一测量导电柱204和第二测量导电柱205的时候，会在第一测量导电柱204和第二测量导电柱205的外侧形成环形磁场，该磁场会垂直穿过对应的电极测量片208，当需要给两个正负极板209施加电压，让电子单向沿着第二测量导电柱205的轴向流过电极测量片208，此时电子会受到洛伦兹力的作用偏向于电极测量片208（另外一个电极测量片208也是一样的效果）的上下两端（针对图2所示，需要考虑电流的流动方向），电极测量片208的上下两端则会产生电势差，通过测量该电势差的大小即可判断流过第一测量导电柱204和第二测量导电柱205电流的大小（电流越大磁场的强度越大）。

除此之外，还可以启动驱动电极302，驱动电极302的输出轴通过传动带303带动外侧转动管305转动，外侧转动管305转动会带动测量杆基座308转动，测量杆基座308转动会带动测量杆309转动，测量杆309转动会切割第一测量导电柱204和第二测量导电柱205周围所产生的磁感线，这导致了测量杆309内部有电流产生，同时回路杆310内部也会有电流产生（测量杆309和回路杆310相同材质，测量杆309的电阻小于回路杆310），虽然测量杆309、回路杆310两端所产生的感应电动势与电阻无关，但是测量杆309和回路杆310本身的电阻是不同的，所以测量杆309内部的电流大于回路杆310内部的电流，且测量杆309和回路杆310内部的电流方向是相同的，所以测量杆309和回路杆310内部电流做矢量叠加，即可得出测量杆309和回路杆310一共所产生的电流大小，并且通过外侧转动管305和内侧导电柱306将其引出（设置绝缘管307为了将外侧转动管305和内侧导电柱306绝缘），然后通过电刷304将电流导出，测量杆309的转速可以通过驱动电极302控制，因此当第一测量导电柱204上的电流发生改变的时候，电刷304上导出电流大小也将会改变。

当流过第一测量导电柱204和第二测量导电柱205上电流的大小过大的时候，也就是两个测量电极206、电极测量片208、电刷304上所测得数值达到设定阈值的时候，通过控制单元，控制总电路开关断开，防止火灾的发生。除此之外，当所有电子控制系统设备故障的时候，第一测量导电柱204和第二测量导电柱205上的温度过高时（超出之前设置的阈值时，万不得已的时候），吸热套管107内部（可设置利于膨胀的介质）会受热膨胀，导致伸缩挤压杆109伸出延伸臂108，伸缩挤压杆109会朝向玻璃拉扯柱116移动（玻璃拉扯柱116的中部采用收窄设置），当伸缩挤压杆109挤压到玻璃拉扯柱116的时候，会导致玻璃拉扯柱116破碎（在安装本装置后，需要旋转保险螺钉104，保险螺钉104靠近限制滑动片111的一端将离开限制滑动片111，不再限制限制滑动片111的移动），此时则没有了限制限制滑动片111移动的部件，这将导致活动触头113和固定触头114在防护簧115的作用下分离，从而实现切断电路的目的。

通过测量第一测量导电柱204和第二测量导电柱205上电流的大小进行对比，还可以判断在电路中是否存在漏电的现象。

Claims (8)

1.一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：包括测量部，所述测量部包括第一绝缘支撑侧板（202）和第二绝缘支撑侧板（203），第一绝缘支撑侧板（202）和第二绝缘支撑侧板（203）之间固定连接有平行设置的第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205），第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205）的两端均固定安装有测量电极（206），并且第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205）的侧方均设置有电极测量片（208），两个电极测量片（208）朝向第一绝缘支撑侧板（202）和第二绝缘支撑侧板（203）的两个侧面均固定安装有正负极板（209）；

还包括辅助组件，所述辅助组件包括旋转支撑盘（301），旋转支撑盘（301）与其中一个电极测量片（208）设置在同一平面内，所述旋转支撑盘（301）上转动安装有外侧转动管（305），外侧转动管（305）内壁设置有绝缘管（307），绝缘管（307）的内部设置有内侧导电柱（306），所述外侧转动管（305）的其中一端固定安装有测量杆基座（308），测量杆基座（308）上固定安装有两个对称设置有测量杆（309），测量杆（309）上固定安装有回路杆（310），回路杆（310）与内侧导电柱（306）电性连接，所述测量杆（309）远离测量杆基座（308）的一端与回路杆（310）远离测量杆基座（308）的一端通过电性连接架（311）电性连接，所述测量杆（309）靠近测量杆基座（308）的一端与回路杆（310）靠近测量杆基座（308）的一端通过绝缘连接架（312）绝缘连接，所述旋转支撑盘（301）上还固定安装有驱动电极（302），驱动电极（302）的输出轴与外侧转动管（305）通过传动带（303）传动连接，旋转支撑盘（301）上固定安装有电刷（304），电刷（304）与外侧转动管（305）和内侧导电柱（306）滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：两个所述电极测量片（208）所在平面与对应的第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205）的轴线平行设置，使第二测量导电柱（205）和第一测量导电柱（204）产生的磁场垂直穿过对应的电极测量片（208）。

3.根据权利要求2所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：两个所述电极测量片（208）固定安装在陶瓷支架（207）的两端，所述第一绝缘支撑侧板（202）和第二绝缘支撑侧板（203）之间还固定安装有绝缘壳体（201），绝缘壳体（201）的外表面通过两个螺柱（212）和螺母（210）与陶瓷支架（207）固定配合，所述陶瓷支架（207）上固定安装有防尘盖板（211）。

4.根据权利要求3所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：还包括应急切断组件，所述应急切断组件包括防护外壳（101），防护外壳（101）的两端固定安装有第一防护侧板（102）和第二防护侧板（103），其中第一防护侧板（102）与第一绝缘支撑侧板（202）固定配合，防护外壳（101）上设置有透气孔，所述第一防护侧板（102）和第二防护侧板（103）之间固定安装有平行设置有第一导电柱（105）和第二导电柱（106），第一导电柱（105）与第二测量导电柱（205）电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：所述第二导电柱（106）的内壁上滑动安装有活动触头（113），活动触头（113）与第二导电柱（106）电性连接，所述活动触头（113）的侧方设置有固定触头（114），固定触头（114）固定在第一防护侧板（102）上，并且固定触头（114）与第一测量导电柱（204）电性连接，所述活动触头（113）和固定触头（114）的表面环绕设置有防护簧（115），防护簧（115）的两端分别与活动触头（113）和固定触头（114）固定。

6.根据权利要求5所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：所述第一防护侧板（102）上还固定安装有两个平行设置的滑动光杆（110），滑动光杆（110）上滑动安装有限制滑动片（111），限制滑动片（111）用于限制活动触头（113）在防护簧（115）的作用下远离固定触头（114），所述限制滑动片（111）与第一防护侧板（102）之间固定安装有玻璃拉扯柱（116），所述第二防护侧板（103）上螺纹安装有保险螺钉（104），保险螺钉（104）靠近限制滑动片（111）的一端设置有胶垫（112）。

7.根据权利要求6所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置，其特征在于：所述第一导电柱（105）的表面套设有吸热套管（107），吸热套管（107）上固定安装有延伸臂（108），延伸臂（108）远离吸热套管（107）的一端滑动设置有伸缩挤压杆（109），伸缩挤压杆（109）位于玻璃拉扯柱（116）的中部位置，且伸缩挤压杆（109）靠近玻璃拉扯柱（116）的一端采用尖头设置，所述吸热套管（107）和延伸臂（108）的内部为相贯通的中空设置。

8.利用权利要求1-7任一项所述的一种用于预防电力线缆过热的电流在线测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在两个正负极板（209）上施加电压，使电子沿第二测量导电柱（205）的轴线方向通过电极测量片（208）；

S2、当有电流通过第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205）的时候，磁场会穿过电极测量片（208），使其电极测量片（208）内部的电子受到洛伦兹力的作用发生偏移；

S3、测量电极测量片（208）两端的电压，该电压与通过第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205）的电流大小成正比关系；

S4、测量第一测量导电柱（204）或第二测量导电柱（205）上的两个测量电极（206）之间的电压，该电压与通过第一测量导电柱（204）和第二测量导电柱（205）的电流大小成反比关系。