CN210604862U - 柔性电缆局部放电传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柔性电缆局部放电传感器，设置于电缆外护套表面，其从内向外依次包括内层测量电极、基础防水层、防水护套、外层屏蔽电极、外层防水层；所述内层测量电极为喷涂在电缆外护套表面的导电漆涂层，用于耦合流过电缆屏蔽层的局部放电电压信号；所述外层屏蔽电极为喷涂在防水护套表面的导电漆涂层，用于阻隔外部干扰对内层测量电极的影响；所述内层测量电极与外层屏蔽电极分别引出一根信号引出线。本实用新型传感器以导电漆作为测量电极及屏蔽电极基础材质，采用低介电系数橡胶作为防水护套结构材料构建局部放电传感器，主要部件材质均为柔性、弹性材料，适用于电缆有弧度或不规则部分，便于现场安装及尺寸调整。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统领域，特别是涉及一种柔性电缆局部放电传感器。
背景技术
电缆在长期运行中受电、热、应力的影响，以及施工、安装过程中的不当操作，都有可能导致电缆本体、附件出现局部的绝缘缺陷发生局部放电(简称为局放)。随着局部放电的持续，局部缺陷最终会发展为绝缘整体性击穿。
目前，电缆局放检测一般采用定期检测模式，但定检占用大量的人力，还存在“维修不当”和“过度维修”等问题。国内外技术发展趋势是从定检向基于在线监测数据的状态检修转变，不仅能减少试验/停电次数，而且可以实时掌握电缆运行状态。
电缆局部放电在线监测通过测量放电过程产生电气量及非电气量信号实现的。由于非电气量检测方法量化分析较为困难，电气量检测是当前主要技术发展方向。电缆局部放电传感器是决定检测灵敏度、可靠性的关键，根据原理不同可分为：电感耦合、电容耦合、VHF/UHF(电磁波检测)等。
以罗氏线圈为代表的电感传感器是当前主流的电缆局放传感器，可非接触测量，安装使用简便，但存在以下不足：1)带宽相对较窄，高频段灵敏度不足；2)基于电磁耦合，抗干扰能力较差，受电晕等噪声干扰影响较大，导致了局放检测的高虚警率，影响了局放检测应用效果。
电容传感器具有宽频带、抗干扰性能好等优点，但现有的电容传感器多需切割一段电缆外层护套，或采用预埋方式安装，难以用于既有线路改造和临时检测，制约了电容传感器的推广应用。
近年来，一些文献提出了无需破坏电缆外护套的电容传感器，基本结构是在电缆外护套表面敷设金属极板，“金属极板+电缆外护套”构成电容分压结构，提取流过电缆屏蔽层的局部放电信号。为解决外部干扰的问题，一些文献提出利用金属屏蔽壳抑制外部干扰。但这种结构局部放电传感器存在以下问题：
1)防水性能不佳，浸水后传感器失效；
2)安装不便，现场电缆一般都有弧度，硬质金属极板及金属屏蔽壳安装较为困难，也限制了金属极板的尺寸，进而影响传感器灵敏度；此外，电缆硬质屏蔽壳在运输、安装过程中若因机械冲击导致变形，还会改变传感器特性；
3)在施工过程中，内层金属极板难以做到与电缆外护套层紧密贴合，往往存在气隙，改变了传感器本身的电气特性，对传感器灵敏度有一定影响，进而影响了测量灵敏度。
因此亟需提供一种新型的电缆局部放电传感器来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种柔性电缆局部放电传感器，防水性能好，便于现场安装，适用于带弧度电缆。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种柔性电缆局部放电传感器，设置于电缆外护套表面，其从内向外依次包括内层测量电极、基础防水层、防水护套、外层屏蔽电极、外层防水层；
所述内层测量电极为喷涂在电缆外护套表面的导电漆涂层，用于耦合流过电缆屏蔽层的局部放电电压信号；
所述外层屏蔽电极为喷涂在防水护套表面的导电漆涂层，用于阻隔外部干扰对内层测量电极的影响；
所述内层测量电极与外层屏蔽电极分别引出一根信号引出线，外层屏蔽电极还引出有一根接地线。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述防水护套的纵向长度大于内层测量电极的纵向长度、横向直径尺寸大于电缆外径至少10mm。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述防水护套与基础防水层之间设置有导向框架。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述防水护套的两端采用硅橡胶封堵。
进一步的，所述防水护套的材质为低介电常数的橡胶护套。
在本实用新型一个较佳实施例中，所述基础防水层与外层防水层为防水、防尘、防静电的三防漆。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型以喷涂导电漆的方式构建电缆局部放电传感器的内层测量电极，采用导电漆喷涂方式较好地保证了测量电极与电缆外护套的紧密贴合，提高了传感器灵敏度；
(2)本实用新型采用柔性橡胶材质喷涂导电漆涂层构建电缆局部放电传感器外层护套及外侧屏蔽电极，外护套具有较好的耐冲击及自恢复性，即使在运输、安装过程中受机械冲击，仍可恢复外形及电气特性；
(3)本实用新型主要部件材质均为柔性、弹性材料，适用于电缆有弧度或不规则部分，便于现场安装及尺寸调整。
附图说明
图1是本实用新型柔性电缆局部放电传感器一较佳实施例的侧视图；
图2是所述柔性电缆局部放电传感器的主视图；
图3是所述柔性电缆局部放电传感器的电气原理图。
附图中各部件的标记如下：1、电缆线芯，2、电缆主绝缘层，3、电缆屏蔽层，4、电缆外护套，5、内层测量电极，6、基础防水层，7、防水护套，8、外层屏蔽电极，9、外层防水层，10、信号引出线，11、接地线，12、导向框架。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本实用新型实施例包括：
一种柔性电缆局部放电传感器，设置于电缆外护套表面，所述电缆从内向外依次包括电缆线芯1、电缆主绝缘层2、电缆屏蔽层3、电缆外护套4。该传感器整体呈圆筒形，其从内向外依次包括内层测量电极5、基础防水层6、防水护套7、外层屏蔽电极8、外层防水层9。
所述内层测量电极5为喷涂在电缆外护套4表面的导电漆涂层，用于耦合流过电缆屏蔽层的局部放电电压信号，并引出一根信号引出线10。所述内层测量电极5采用导电漆喷涂方式较好地保证了测量电极5与电缆外护套4的紧密贴合，提高了传感器灵敏度。
在所述内层测量电极5表面喷涂防水、防尘、防静电的三防漆，构成基础防水层6，避免水气渗入导致传感器失效。
所述防水护套7的材质为低介电常数的橡胶护套，优选的，介电常数小于3，例如乙丙橡胶。所述防水护套7的纵向长度大于内层测量电极5的纵向长度、横向直径尺寸大于电缆外径至少10mm。本实施例中，所述防水护套7的纵向长度超过内层测量电极50mm，横向直径尺寸大于电缆外径30mm。防水护套7包裹在电缆外层，在防水护套7两端均采用硅橡胶封堵。当电缆本体存在弧度时，需在内部(即防水护套7与基础防水层6之间)添加导向框架12，适应电缆走向。所述防水护套7具有较好的耐冲击及自恢复性，即使在运输、安装过程中受机械冲击，仍可恢复外形及电气特性。
所述外层屏蔽电极8为喷涂在防水护套7表面的导电漆涂层，用于阻隔外部干扰对内层测量电极的影响，并引出一根信号引出线10及接地线11，接地线11长度宜在1～3米左右。
在所述外层屏蔽电极8表面喷涂防水、防尘、防静电的三防漆，构成外层防水层9，一方面保护屏蔽电极本身，另一方面确保屏蔽电极通过接地线11接地，保证接地电感值的稳定。
结合图2，所述柔性电缆局部放电传感器的测量信号为内层测量电极5与外部屏蔽电极8间电压，其电气原理如图3所示。
1)内层测量电极5与电缆屏蔽层3构成的等效电容C1；
2)内层测量电极5与外层屏蔽电极8构成的等效电容C2，C2为多层(防水层、空气、橡胶)介质电容器，其电容值主要由防水护套7内侧与基础防水层6间空气决定；
3)外层屏蔽电极8接地线11构成的电感L2；
4)电缆屏蔽层3至远端接地点构成的电感L1。
三层结构整体上构成了一个电感电容串联分压器，根据同轴电容计算公式：C＝2πεL/ln(R+d/R)可得C1、C2，通过控制接地线长度可以调节L2。如图3所示，当局部放电信号为U0，通过传感器测量得到局部放电信号U1如式1所示。
由公式1、2可得U1如下式所示
由公式3可知，通过调节C1、C2、L2值可以对传感器传变比进行灵活调节。
本实用新型传感器以导电漆作为测量电极及屏蔽电极基础材质，采用低介电系数橡胶作为防水护套结构材料构建局部放电传感器，主要部件材质均为柔性、弹性材料，适用于电缆有弧度或不规则部分，便于现场安装及尺寸调整，解决了现有电容型电缆传感器在现场遇到的安装、防水及施工问题。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种柔性电缆局部放电传感器，设置于电缆外护套表面，其特征在于，从内向外依次包括内层测量电极、基础防水层、防水护套、外层屏蔽电极、外层防水层；
所述内层测量电极为喷涂在电缆外护套表面的导电漆涂层，用于耦合流过电缆屏蔽层的局部放电电压信号；
所述外层屏蔽电极为喷涂在防水护套表面的导电漆涂层，用于阻隔外部干扰对内层测量电极的影响；
所述内层测量电极与外层屏蔽电极分别引出一根信号引出线，外层屏蔽电极还引出有一根接地线。
2.根据权利要求1所述的柔性电缆局部放电传感器，其特征在于，所述防水护套的纵向长度大于内层测量电极的纵向长度、横向直径尺寸大于电缆外径至少10mm。
3.根据权利要求1所述的柔性电缆局部放电传感器，其特征在于，所述防水护套与基础防水层之间设置有导向框架。
4.根据权利要求1所述的柔性电缆局部放电传感器，其特征在于，所述防水护套的两端采用硅橡胶封堵。
5.根据权利要求1至4任一项所述的柔性电缆局部放电传感器，其特征在于，所述防水护套的材质为低介电常数的橡胶护套。
6.根据权利要求1所述的柔性电缆局部放电传感器，其特征在于，所述基础防水层与外层防水层为防水、防尘、防静电的三防漆。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112557855A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-03-26 | 武汉华威众科电力有限公司 | 在线局放屏蔽式传感器及其实施方法 |
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2019
- 2019-08-26 CN CN201921395891.XU patent/CN210604862U/zh active Active
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