平护套缓冲层体积电阻率检测装置及方法与流程

1.本发明属于高电压与绝缘技术领域，尤其是平护套缓冲层体积电阻率检测装置及方法。


背景技术：

2.近年全国范围内高压电力电缆由于缓冲层烧蚀造成电缆本体击穿的故障屡有发生。缓冲层受潮后体积电阻率增大已被认为是引发故障的必要条件。因此，迫切需要能够实现对高压电力电缆缓冲层体积电阻率开展检测的方法。为防止此类故障持续不断发生，电缆供应商开发了采用平金属护套高压电力电缆。与现有皱纹金属护套电缆相比，平金属护套高压电缆中，缓冲层与金属护套部分贴合更加紧密，电气连接性能更好。但生产环节受潮问题仍有可能造成平金属护套电缆存在缓冲层体积电阻率超标的缺陷。因此开发针对平金属护套高压电力电缆缓冲层的体积电阻率检测方法是十分必要的，将能够防止缺陷电缆入网运行。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出平护套缓冲层体积电阻率检测装置及方法，能够模拟电缆内缓冲层绕包带的搭盖、受潮、受压情况，检测结果更贴近工况，主要用于新生产入网电缆的缓冲层质量监督检验，并能够为在运高压电力电缆运维检修提供重要参考。
4.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
5.平护套缓冲层体积电阻率检测装置，包括检测器以及电极包装，其中检测器包括用户输入终端、显示屏、处理计算单元、存储器、底座、支架、上电极、下电极、传动机构、位置传感器、直流电压源和开关；其中支架安装在底座的上方，支架的置出端安装传动机构，传动机构延支架的置出端垂直方向上下运动，传动机构的下方安装上电极，与上电极安装位置对应的支架上方安装下电极，下电极旁安装位置传感器，支架表面的上方设有输入终端，支架表面的下方设有显示屏和开关，支架内部设有处理计算单元、存储器、直流电压源、电压计、电流计和保护电阻。
6.而且，所述电极包装上方设有密封口，下方设有真空抽气口，电极包装内部装入缓冲层。
7.而且，所述存储器连接处理计算单元用于存储数据，处理计算单元分别连接电流计和电压计。
8.而且，所述上电极串联保护电阻、开关连接连接直流电压源的正极，直流电压源的负极串联电流计和下电极，上电极和下电极之间通过电极包装连接，上电极和下电极的两端并联电压计。
9.而且，所述底座为绝缘底座。
10.一种平护套缓冲层体积电阻率检测装置的检测方法，包括以下步骤：
11.步骤1、根据电缆出厂试验报告或实测结果，得到电缆参数；
12.步骤2、对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，将绕包搭盖的缓冲层快速切割，放入电极包装中进行密封，制成标准缓冲层试样以及被测缓冲层试样；
13.步骤3、打开开关，在用户输入终端输入电缆参数以及短路阈值、通路阈值、通路电流阈值和充电电流时间，并将参数存储至存储器；
14.步骤4、将标准缓冲层试样放置在上电极和下电极之间通过直流电压源施加低压直流电压，并且通过传动机构控制上电极缓慢下降；
15.步骤5、当电流计读数超过短路阈值时，读取电流计测量值i1，上电极下电极和标准缓冲层试样充分接触，读取位置传感器上电极和下电极的距离d1；
16.步骤6、停止施加低压直流电压，通过传动机构控制上电极缓慢上升至初始位置；
17.步骤7、将被测缓冲层试样放置在上电极和下电极之间通过直流电压源施加低压直流电压，并且通过传动机构控制上电极缓慢下降，并获取电流计测量值i2，当电流计测量值i1和电流计测量值i2的相对误差小于通路阈值时，上电极下电极和被测缓冲层试样充分接触，读取位置传感器上电极和下电极的距离d2；
18.步骤8、控制传动机构上电极以更慢的速度缓慢下降，传感器连续读取两电极之间距离dc，当满足时，传动机构使上电极保持静止，此时缓冲层弹性形变幅度与在电缆内部时形变幅度一致，上电极保持静止；
19.步骤9、逐步升高上电极和下电极之间的直流电压，直到电流计检测到的电流i到达通路电流阈值，满足i＞i
valid
时保持直流电压不变并保持时间t秒，剔除充电电流影响；
20.步骤10、读取电压计u、电流计示数i、依据电极面积s计算得到被测缓冲层体积电阻率其中d
al
为平金属护套内侧半径标称值，d
ob
为含绝缘屏蔽电缆外侧半径标称值，t
hc
为缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积标称值；
21.第11步，将被测缓冲层体积电阻率计算结果在显示屏上进行显示，依据相应的标准给出被测缓冲层体积电阻率是否合格的结论。
22.而且，所述步骤1中电缆参数包括：平金属护套内侧半径d
al
标称值，含绝缘屏蔽电缆外侧半径d
ob
标称值，缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积t
hc
标称值。
23.而且，所述步骤2的具体实现方法为：对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，缓冲层保持电缆中绕包搭盖的初始状态，并且表面能够覆盖电极包装两侧的导体电极，对电极包装进行密封后，抽出包装中的空气进行密封保存，作为封装后的缓冲层试样。
24.本发明的优点和积极效果是：
25.本发明通过设置短路阈值、通路阈值、通路电流阈值和充电电流时间，对比测试标准缓冲层试样和被测缓冲层试上下电极之间的距离以及电流计的读数，并根据读数计算得到被测缓冲层体积电阻率。采用本发明设计的方法，能够对平护套高压电力电缆缓冲层体积电阻率进行检测。与已有检测方法与装置不同，该方法能够模拟电缆内缓冲层绕包带的搭盖、受潮、受压情况，检测结果更贴近工况，主要用于新生产入网电缆的缓冲层质量监督检验，并能够为在运高压电力电缆运维检修提供重要参考。
附图说明
26.图1为本发明装置的结构图；
27.图2为本发明装置的内部电路图；
28.图3为本发明电极包装的示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明做进一步详述。
30.平护套缓冲层体积电阻率检测装置，能够模拟电缆内缓冲层绕包带的搭盖、受潮、受压情况，检测结果更贴近工况。装置包括检测器以及电极包装，如图1所述，检测器包括用户输入终端、显示屏、处理计算单元、存储器、底座、支架、上电极、下电极、传动机构、位置传感器、直流电压源和开关；其中底座为绝缘底座实现保护接地，支架安装在底座的上方，支架的置出端安装传动机构，传动机构延支架的置出端垂直方向上下运动，传动机构的下方安装上电极，与上电极安装位置对应的支架上方安装下电极，下电极旁安装位置传感器，支架表面的上方设有输入终端，支架表面的下方设有显示屏和开关，支架内部设有处理计算单元、存储器、直流电压源、电压计、电流计和保护电阻。
31.存储器连接处理计算单元用于存储数据，处理计算单元分别连接电流计和电压计。
32.如图2所示，上电极串联保护电阻、开关连接连接直流电压源的正极，直流电压源的负极串联电流计和下电极，上电极和下电极之间通过电极包装连接，上电极和下电极的两端并联电压计。
33.如图3所示，电极包装上方设有密封口，下方设有真空抽气口，电极包装内部装入缓冲层。
34.一种平护套缓冲层体积电阻率检测装置的检测方法，忽略绝缘线芯在重力作用下与平金属护套圆心的偏离，包括以下步骤：
35.步骤1、根据电缆出厂试验报告或实测结果，得到电缆参数。
36.本步骤的电缆参数包括：平金属护套内侧半径d
al
标称值，含绝缘屏蔽电缆外侧半径d
ob
标称值，缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积t
hc
标称值。
37.步骤2、对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，将绕包搭盖的缓冲层快速切割，放入电极包装中进行密封，制成标准缓冲层试样以及被测缓冲层试样。
38.本步骤的具体实现方法为：对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，缓冲层保持电缆中绕包搭盖的初始状态，并且表面能够覆盖电极包装两侧的导体电极，对电极包装进行密封后，抽出包装中的空气进行密封保存，作为封装后的缓冲层试样。
39.步骤3、打开开关，在用户输入终端输入电缆参数以及短路阈值、通路阈值、通路电流阈值和充电电流时间，并将参数存储至存储器。
40.步骤4、将标准缓冲层试样放置在上电极和下电极之间通过直流电压源施加低压直流电压，并且通过传动机构控制上电极缓慢下降。
41.步骤5、当电流计读数超过短路阈值时，读取电流计测量值i1，上电极下电极和标准缓冲层试样充分接触，读取位置传感器上电极和下电极的距离d1。
42.步骤6、停止施加低压直流电压，通过传动机构控制上电极缓慢上升至初始位置。
43.步骤7、将被测缓冲层试样放置在上电极和下电极之间通过直流电压源施加低压直流电压，并且通过传动机构控制上电极缓慢下降，并获取电流计测量值i2，当电流计测量值i1和电流计测量值i2的相对误差小于通路阈值时，上电极下电极和被测缓冲层试样充分接触，读取位置传感器上电极和下电极的距离d2。
44.步骤8、控制传动机构上电极以更慢的速度缓慢下降，传感器连续读取两电极之间距离dc，当满足时，传动机构使上电极保持静止，此时缓冲层弹性形变幅度与在电缆内部时形变幅度一致，上电极保持静止。
45.步骤9、逐步升高上电极和下电极之间的直流电压，直到电流计检测到的电流i到达通路电流阈值，满足i＞i
valid
时保持直流电压不变并保持时间t秒，剔除充电电流影响。
46.步骤10、读取电压计u、电流计示数i、依据电极面积s计算得到被测缓冲层体积电阻率
47.第11步，将被测缓冲层体积电阻率计算结果在显示屏上进行显示，依据相应的标准给出被测缓冲层体积电阻率是否合格的结论。
48.根据上述一种平护套缓冲层体积电阻率检测装置及方法，通过对220kv高压电力电缆缓冲层体积电阻率进行检测以验证本发明的效果。
49.检测步骤包括以下步骤：
50.第1步，根据电缆出厂试验报告或实测结果，整理得到以下数据：平金属护套内侧半径d
al
标称值，含绝缘屏蔽电缆外侧半径d
ob
标称值，缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积t
hc
标称值，数据如表1所示。
51.表1
[0052][0053]
第2步，对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，将绕包搭盖的缓冲层快速切割为合适的尺寸，并放入图3所示的电极包装中。缓冲层需要保持电缆中绕包搭盖的初始状态，并且表面能够覆盖电极包装两侧的导体电极。对电极包装进行密封后，抽出包装中的空气进行密封保存，作为封装后的缓冲层试样。封装后的缓冲层由于抽真空状态，一方面可以保持绕包搭盖的状态，不会发生松动脱落；另一方面可以防止存放过程中缓冲层受潮。
[0054]
第3步，打开开关，检测装置通过用户输入终端，以及显示屏与用户交互。由用户输入相应的参数。平金属护套内侧半径d
al
标称值，含绝缘屏蔽电缆外侧半径d
ob
标称值，缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积t
hc
标称值，短路阈值ε
sc
，通路阈值ε
loop
，通路电流阈值i
valid
和充电电流时间t等参数，参数如表2所示。待用户确认后，保存至存储器。
[0055]
表2
[0056]
参数ε
sc
(a)ε
loop
(％)i
valid
(a)t(s)数值150.00560
[0057]
第4步，用户在体积电阻率检测装置上下两电极之间放入抽出空气但不含缓冲层
的电极包装，并选择体积电阻率检测装置“归零”功能。显示屏给出提示：“电极已施加电压，请勿触碰，注意安全”，装置上下电极之间开始施加低压直流电压。检测装置通过传动机构控制上电极缓慢下降。
[0058]
第5步，当电流计读数超过短路阈值ε
sc
时，认为上下电极已与电极包装充分接触，位置传感器读取两电极之间距离d1。
[0059]
第6步，停止施加上下电极之间的电压，传动机构控制体积电阻率检测装置上电极缓慢上升至起始位置，显示屏给出提示：“电极包装厚度测量完毕”。
[0060]
第7步，用户在两电极之间放入待测的封装后的缓冲层试样，并选择体积电阻率检测装置“测量”功能，显示屏给出提示：“电极已施加电压，请勿触碰，注意安全”，上下电极之间施加低压直流电压，传动机构控制上电极缓慢下降，当临近时刻取样的两个电流测量值i1与i2的相对误差小于通路阈值，即时，可认为电极与封装后的缓冲层试样已良好接触，位置传感器读取两电极之间距离d2。
[0061]
第8步，传动机构控制上电极以更慢的速度缓慢下降，传感器连续读取两电极之间距离dc，当满足即时，传动机构使上电极保持静止，此时缓冲层弹性形变幅度与在电缆内部时形变幅度一致，上电极保持静止。
[0062]
第9步，逐步升高上下两电极之间的直流电压，直到电流计检测到的电流i到达通路电流阈值，即满足i＞i
valid
时保持直流电压不变并保持时间t秒，以剔除充电电流影响。
[0063]
第10步，读取电压计u、电流计示数i、依据电极面积s等信息计算得到缓冲层体积电阻率
[0064]
第11步，将体积电阻率计算结果在显示屏上进行显示，如表3所示，依据相应的标准给出体积电阻率是否合格的结论。缓冲层体积电阻率检测完毕。
[0065]
表3
[0066]
结果u(v)i(a)s(m2)d2(m)d1(m)σ(ω
·
m)数值4.50.01180.0019630.005990.00031130.60
[0067]
目前jb/t 10259-2014“电缆和光缆用阻水带”中对体积电阻率的要求是不超过1000ω
·
m，所以该电缆缓冲层体积电阻率合格。
[0068]
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

技术特征：
1.平护套缓冲层体积电阻率检测装置，其特征在于：包括检测器以及电极包装，其中检测器包括用户输入终端、显示屏、处理计算单元、存储器、底座、支架、上电极、下电极、传动机构、位置传感器、直流电压源和开关；其中支架安装在底座的上方，支架的置出端安装传动机构，传动机构延支架的置出端垂直方向上下运动，传动机构的下方安装上电极，与上电极安装位置对应的支架上方安装下电极，下电极旁安装位置传感器，支架表面的上方设有输入终端，支架表面的下方设有显示屏和开关，支架内部设有处理计算单元、存储器、直流电压源、电压计、电流计和保护电阻。2.根据权利要求1所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置，其特征在于：所述电极包装上方设有密封口，下方设有真空抽气口，电极包装内部装入缓冲层。3.根据权利要求1所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置，其特征在于：所述存储器连接处理计算单元用于存储数据，处理计算单元分别连接电流计和电压计。4.根据权利要求1所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置，其特征在于：所述上电极串联保护电阻、开关连接连接直流电压源的正极，直流电压源的负极串联电流计和下电极，上电极和下电极之间通过电极包装连接，上电极和下电极的两端并联电压计。5.根据权利要求1所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置，其特征在于：所述底座为绝缘底座。6.一种如权利要求1至5任一项所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据电缆出厂试验报告或实测结果，得到电缆参数；步骤2、对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，将绕包搭盖的缓冲层快速切割，放入电极包装中进行密封，制成标准缓冲层试样以及被测缓冲层试样；步骤3、打开开关，在用户输入终端输入电缆参数以及短路阈值、通路阈值、通路电流阈值和充电电流时间，并将参数存储至存储器；步骤4、将标准缓冲层试样放置在上电极和下电极之间通过直流电压源施加低压直流电压，并且通过传动机构控制上电极缓慢下降；步骤5、当电流计读数超过短路阈值时，读取电流计测量值i1，上电极下电极和标准缓冲层试样充分接触，读取位置传感器上电极和下电极的距离d1；步骤6、停止施加低压直流电压，通过传动机构控制上电极缓慢上升至初始位置；步骤7、将被测缓冲层试样放置在上电极和下电极之间通过直流电压源施加低压直流电压，并且通过传动机构控制上电极缓慢下降，并获取电流计测量值i2，当电流计测量值i1和电流计测量值i2的相对误差小于通路阈值时，上电极下电极和被测缓冲层试样充分接触，读取位置传感器上电极和下电极的距离d2；步骤8、控制传动机构上电极以更慢的速度缓慢下降，传感器连续读取两电极之间距离d
c
，当满足和时，传动机构使上电极保持静止，此时缓冲层弹性形变幅度与在电缆内部时形变幅度一致，上电极保持静止；步骤9、逐步升高上电极和下电极之间的直流电压，直到电流计检测到的电流i到达通路电流阈值，满足i＞i
valid
时保持直流电压不变并保持时间t秒，剔除充电电流影响；
步骤10、读取电压计u、电流计示数i、依据电极面积s计算得到被测缓冲层体积电阻率其中d
al
为平金属护套内侧半径标称值，d
ob
为含绝缘屏蔽电缆外侧半径标称值，t
hc
为缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积标称值；第11步，将被测缓冲层体积电阻率计算结果在显示屏上进行显示，依据相应的标准给出被测缓冲层体积电阻率是否合格的结论。7.根据权利要求6所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤1中电缆参数包括：平金属护套内侧半径d
al
标称值，含绝缘屏蔽电缆外侧半径d
ob
标称值，缓冲层单层厚度与绕包层数的乘积t
hc
标称值。8.根据权利要求6所述的平护套缓冲层体积电阻率检测装置的检测方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：对电缆外护套以及平金属护套进行拆解，缓冲层保持电缆中绕包搭盖的初始状态，并且表面能够覆盖电极包装两侧的导体电极，对电极包装进行密封后，抽出包装中的空气进行密封保存，作为封装后的缓冲层试样。

技术总结
本发明涉及平护套缓冲层体积电阻率检测装置及方法，通过设置短路阈值、通路阈值、通路电流阈值和充电电流时间，对比测试标准缓冲层试样和被测缓冲层试上下电极之间的距离以及电流计的读数，并根据读数计算得到被测缓冲层体积电阻率。采用本发明设计的方法，能够对平护套高压电力电缆缓冲层体积电阻率进行检测。与已有检测方法与装置不同，该方法能够模拟电缆内缓冲层绕包带的搭盖、受潮、受压情况，检测结果更贴近工况，主要用于新生产入网电缆的缓冲层质量监督检验，并能够为在运高压电力电缆运维检修提供重要参考。运维检修提供重要参考。运维检修提供重要参考。


技术研发人员：房晟辰 宋鹏先 朱晓辉 傅兴 方静 李旭 李季 张华 李隆基 林国洲
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司 国家电网有限公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/7/11