CN210181126U - 基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备 - Google Patents

基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备 Download PDF

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Mingzhu Li
李明珠
Mingming Jia
贾明明
Liming Shan
单黎明
Xiaoqing Ding
丁晓青
Na Dai
代娜
Jiawei Song
宋嘉伟
Yang Jiang
姜洋
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Abstract

本申请提供基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备，所述测试电路包括西林电桥主体电路，其包括试品连接端(Cx)，用于连接所述待测电缆的外露于水槽中的水面的一电缆端；所述电缆测试电路用于采样待测电缆的绝缘电容数据，以供计算待测电缆的相对介电常数；以及，所述电缆测试电路用于采样待测电缆的介质损耗数据，以供计算待测电缆的稳定因数。本申请仅需西林电桥主体电路一套设备便可准确且方便地同时进行该两个试验项目，实现电缆多参数的计算，从而节约了电缆测试设备的成本，使得测试便利度大大提升，进而利于行业测试技术提升和电缆质量控制。

Description

基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备
技术领域
本申请涉及电缆测试技术领域，特别是涉及基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备。
背景技术
电缆的介电常数和稳定因数试验是UL标准体系中的常规试验项目。UL产品标准和试验方法标准UL2556和UL1581中测试该两项目至少需要西林电桥主体电路和稳定因数仪等设备。但是，测试设备的数量直接决定了测试的成本，特别是测试采用的是进口设备的情况下，如何能够方便、高效、准确、且低成本地完成电缆的介电常数增率和稳定因数试验成为本领域亟需解决的技术问题。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备，用于解决现有技术中电缆测试需要的设备多且成本高等技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备，待测电缆的中间段浸入水槽中且两端外露于水槽中的水面；所述测试电路包括：西林电桥主体电路，其包括试品连接端(Cx)，用于连接所述待测电缆的外露于水槽中的水面的一电缆端；所述电缆测试电路用于采样待测电缆的绝缘电容数据，以供计算待测电缆的相对介电常数；以及，所述电缆测试电路用于采样待测电缆的介质损耗数据，以供计算待测电缆的稳定因数。
于本申请的一些实施方式中，所述测试电路还包括：高压电源，其高压端连接水槽中的金属电极，其接地端接地；标准电容CN，其分别连接高压电源的CN端和西林电桥主体电路的CN端，且其接地端接地。
于本申请的一些实施方式中，所述测试电路还包括：转换器，其第一端连接西林电桥主体电路的试品连接端(Cx)，其第二端连接待测电缆外露于水槽中的水面的一电缆端，以接于西林电桥主体电路和待测电缆之间。
于本申请的一些实施方式中，所述西林电桥主体电路的类型包括2801西林电桥主体电路。
于本申请的一些实施方式中，所述高压电源的类型包括35KV高压试验仪。
于本申请的一些实施方式中，所述待测电缆包括3根长为5m的线芯；每个线芯的中间长为120in的线芯段浸入水槽中，并将长为30in的线芯端部露出水面。
于本申请的一些实施方式中，所述水槽中的水温保持恒定。
于本申请的一些实施方式中，待测电缆的相对介电常数为：εr＝13600×Cx×log10(DIA/dia)；其中，εr表示待测电缆的相对介电常数，Cx表示待测电缆的浸水部分的绝缘电容值，DIA表示待测电缆的绝缘外径值，dia表示待测电缆的绝缘内径值。
于本申请的一些实施方式中，待测电缆的稳定因数为：
Figure DEST_PATH_GDA0002298212360000021
tgδ表示待测电缆的介质损耗，
Figure DEST_PATH_GDA0002298212360000022
表示待测电缆的功率因数；其中，所述稳定因数为待测电缆在场强为80V/mil和场强为40V/mil情况下的功率因数百分比之差。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种基于西林电桥的电缆测试设备，其包括所述电缆测试电路。
如上所述，本申请的基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备，具有以下有益效果：本申请提供了用于测试电缆介电常数、电缆介电常数增率、以及电缆稳定因数的测试电路，其仅需西林电桥主体电路一套设备便可准确且方便地同时进行该两个试验项目，实现电缆多参数的计算，从而节约了电缆测试设备的成本，使得测试便利度大大提升，进而利于行业测试技术提升和电缆质量控制。
附图说明
图1显示为本申请一实施例中基于西林电桥的电缆测试电路的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
电缆的介电常数和稳定因数试验是UL标准体系中的常规试验项目。相对介电常数是一种表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数，也成为相对电容率，电缆的相对介电常数是电缆材料贮电能力的表征。稳定因数是指测定电缆场强在80V/mil与40V/mil两种情况下的功率因数百分比之差。但是，传统的电缆测试项目通常需要西林电桥主体电路和稳定因数仪等多种设备，这就导致测试成本居高不下，不利于电缆测试。
鉴于上述存在于现有技术中的种种问题，本申请提供基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备。利用本申请提供的电缆测试电路，可以方便高效地测得待测电缆的绝缘电容数据和介质损耗数据，以供分别计算待测电缆的相对介电常数和稳定因数，从而实现仅基于一套测试电路便可同时完成电缆的介电常数和稳定因数试验，大大降低了测试成本。
具体而言，本申请提供的电缆测试电路包括西林电桥主体电路，其包括试品连接端(Cx)，用于连接所述待测电缆的外露于水槽中的水面的一电缆端；所述电缆测试电路用于采样待测电缆的绝缘电容数据，以供计算待测电缆的相对介电常数；以及，所述电缆测试电路用于采样待测电缆的介质损耗数据，以供计算待测电缆的稳定因数。
如图1所示，展示本申请在一实施例中的基于西林电桥的电缆测试电路的示意图。本实施例中的电缆测试电路不仅包括西林电桥主体电路11，还包括高压电源12、转换器13、以及标准电容CN14。所述高压电源12用于提供较高电压等级的电源；转换器13接于西林电桥主体电路11和待测电缆15之间，起到方便连接的作用；电容CN用作标准电容。
西林电桥主体电路11采用2801西林电桥主体电路，高压电源12采用35KV高压试验仪，待测电缆15采用浸入恒温水浴中的线芯。其中，高压电源12的CN端连接标准电容CN14，高压电源12的高压端连接浸入水中的金属电极16，高压电源12的接地端接地。西林电桥主体电路11的试品连接端(Cx)通过转换器13连接水中的待测电缆15，西林电桥主体电路 11的接地端接地。标准电容CN14和转换器13均接地。需要说明的是，西林电桥主体电路的类型包括但不限于2801西林电桥主体电路，还可采用QS1或者QS37等类型的西林电桥主体电路。
本实施例中，选取3根长5m的线芯作为待测电缆，并依据标准要求进行预处理。具体的，将每个试样的中间一段长120in(或3048mm)的线芯段浸入规定温度的水浴中14天，并将长为30in(或762mm)的电缆端部分露出水面并保持干燥作为漏电绝缘，将容器的密封盖直接盖在水面上，水面高度应保持稳定。
需要说明的是，本申请提供的基于西林电桥的电缆测试电路为硬件结构，利用本申请的硬件结构可直接测得待测电缆的绝缘电容数据和介质损耗数据等等。在该些测得的数据的基础上，结合相应的公式便可获得相应的相对介电常数和稳定因数，具体如下文所述。
在一实施例中，利用本申请提供的基于西林电桥的电缆测试电路能够测得待测电缆的绝缘电容数据，该绝缘电容数据能够用于计算待测电缆的相对介电常数。具体的，可采用绝缘监测仪或者电容测量仪等设备直接测得待测电缆的绝缘电容数据。
具体的，待测电缆的相对介电常数为：εr＝13600×Cx×log10(DIA/dia)；其中，εr表示待测电缆的相对介电常数，Cx表示待测电缆的浸水部分的绝缘电容值，DIA表示待测电缆的绝缘外径值，dia表示待测电缆的绝缘内径值。
通过相对介电常数还可获得相对介电常数增加率，例如从第一测试周期的起点到第二测试周期的终点的第一相对介电常数增加率，和/或从第一测试周期的终点到第二测试周期的终点的第二相对介电常数增加率。
令第一测试周期和第二测试周期均为7天，在14天内均匀时间间隔内进行多次测量，例如分别在1天后，7天后，14天后，三次测量计算的平均值作为绝缘电容值。其中，从1天到14天和从7天到14天电容增加的数量分别以1天和7天的电容值作为基数用百分数表示。需要说明的是，每次读数时水浴和试样浸入深度应相同，且每次测量结果优选精确到微法拉，以确保测量计算的准确性和可靠性。
在浸水1天，7天和14天后，采用下列公式分别求出对应的相对介电常数：εr＝13600×Cx×log10(DIA/dia)；其中，εr表示相对介电常数；Cx表示待测电缆浸水的120in或3048mm长部分的电容，单位为微法拉；DIA表示绝缘外径的测量值，单位为in或mm；dia表示绝缘内径的测量值，单位为in或mm。
从1天到14天的第一相对介电常数增加率按下列公式计算：100*(εr 14-εr 1)/εr 1；从7 天到14天的第二相对介电常数增加率按下列公式计算：100*(εr 14-εr 7)/εr 7。其中，εr 1表示待测电缆浸入水槽中第1天的相对介电常数，εr 7表示待测电缆浸入水槽中第7天的相对介电常数，εr 14表示待测电缆浸入水槽中第14天的相对介电常数。
利用电缆测试电路获取待测电缆的介质损耗数据，并根据介质损耗数据计算待测电缆的稳定因数。具体的，利用介质损耗测试仪便可测得介质损耗数据。
待测电缆的功率因数为：
Figure DEST_PATH_GDA0002298212360000051
tgδ表示待测电缆的介质损耗，
Figure DEST_PATH_GDA0002298212360000052
表示待测电缆的功率因数；其中，所述稳定因数为待测电缆在场强为80V/mil和场强为40V/mil 情况下的功率因数百分比之差。
于本实施例中，试验电压频率为60Hz，场强为平均80V/mil和40V/mil或平均3150V/mm 和1575V/mm，每次测量值优选精确到0.1，然后计算试样的稳定因数，即每个试样在场强 3150V/mm和1575V/mm下测试的功率因数百分数的数字差，优选精确到0.1以确保试验的准确性和可靠性。计算每个试样的稳定因数之差，该差值为浸水1天和浸水14天的试样的稳定因数之差，优选精确到0.1。
本申请还提供一种基于西林电桥的电缆测试设备，其包括上文所述的基于西林电桥的电缆测试电路，但因其实施方式与电缆测试电路的实施方式类似，故不再赘述。
综上所述，本申请的基于西林电桥的电缆测试电路、测试设备，提供了用于测试电缆介电常数、电缆介电常数增率、以及电缆稳定因数的测试电路，其仅需西林电桥主体电路一套设备便可准确且方便地同时进行该两个试验项目，实现电缆多参数的计算，从而节约了电缆测试设备的成本，使得测试便利度大大提升，进而利于行业测试技术提升和电缆质量控制。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，待测电缆的中间段浸入水槽中且两端外露于水槽中的水面；所述测试电路包括：
西林电桥主体电路，其包括试品连接端(Cx)，用于连接所述待测电缆的外露于水槽中的水面的一电缆端；所述电缆测试电路用于采样待测电缆的绝缘电容数据，以供计算待测电缆的相对介电常数；以及，所述电缆测试电路用于采样待测电缆的介质损耗数据，以供计算待测电缆的稳定因数。
2.根据权利要求1所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括：
高压电源，其高压端连接水槽中的金属电极，其接地端接地；
标准电容CN，其分别连接高压电源的CN端和西林电桥主体电路的CN端，且其接地端接地。
3.根据权利要求1或2所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括：
转换器，其第一端连接西林电桥主体电路的试品连接端(Cx)，其第二端连接待测电缆外露于水槽中的水面的一电缆端，以接于西林电桥主体电路和待测电缆之间。
4.根据权利要求1所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，所述西林电桥主体电路的类型包括2801西林电桥主体电路。
5.根据权利要求2所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，所述高压电源的类型包括35KV高压试验仪。
6.根据权利要求1所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，所述待测电缆包括3根长为5m的线芯；每个线芯的中间长为120in的线芯段浸入水槽中，并将长为30in的线芯端部露出水面。
7.根据权利要求1所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，所述水槽中的水温保持恒定。
8.根据权利要求1所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，待测电缆的相对介电常数为：εr＝13600×Cx×log10(DIA/dia)；其中，εr表示待测电缆的相对介电常数，Cx表示待测电缆的浸水部分的绝缘电容值，DIA表示待测电缆的绝缘外径值，dia表示待测电缆的绝缘内径值。
9.根据权利要求1所述的基于西林电桥的电缆测试电路，其特征在于，待测电缆的稳定因数为：
Figure DEST_PATH_FDA0002313015690000011
tgδ表示待测电缆的介质损耗，
Figure DEST_PATH_FDA0002313015690000012
表示待测电缆的功率因数；其中，所述稳定因数为待测电缆在场强为80V/mil和场强为40V/mil情况下的功率因数百分比之差。
10.一种基于西林电桥的电缆测试设备，其特征在于，包括如权利要求1所述的电缆测试电路。
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