电缆绝缘检测装置和系统的制作方法

本实用新型涉及电力电缆检测技术领域，具体而言，涉及一种电缆绝缘检测装置和系统。

背景技术：

随着电力事业的飞速发展，电力电缆的使用量发生了惊人的变化。作为城市供电系统的血脉，电力电缆承担着为城市的生产生活输送所需电能的重要任务。一旦电力电缆出现故障，对城市生活造成的影响不可估量。然而，电力电缆在生产制造的过程中，由于制造工艺的限制和添加剂的存在，使得电缆不可避免地引入了缺陷，并且，在长期运行的过程中，由于外在环境的作用，电缆绝缘加速劣化，缺陷不断增多，使得绝缘性能被大大地破坏，造成巨大的经济损失，这给电力系统的安全稳定运行带来了极大的隐患。

由于电容传感器具有测量信号强度可调、成本低廉、结构简单和操作简便的诸多优点，可以用来对电力电缆的绝缘状态进行检测，因此受到国内外专家的广泛关注，很多学者对此进行了一系列的设计和研究。但是电容传感器在应用于电缆的绝缘测量时，电容传感器并不会与电缆的表面完美接触，电容传感器与电缆的表面会存在空腔。由于空腔的存在，会使得电容传感器与被测电缆的距离发生改变，继而产生提离效应的现象，使得电容传感器的测量结果不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电缆绝缘检测装置和系统，能够消除电缆的绝缘测量过程中的提离效应，进而提高电容传感器的测量精度。

本实用新型提供一种技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种电缆绝缘检测装置，包括电容传感器和测试容器，所述测试容器中设置有沉浸液，所述电容传感器套设在待测电缆的表面，所述电容传感器与阻抗分析仪电连接，所述待测电缆及所述电容传感器均沉浸在所述沉浸液中；所述电容传感器用于在接收到所述阻抗分析仪提供的电流信号时，产生电压信号，并将所述电压信号发送至所述阻抗分析仪，以便所述阻抗分析仪根据所述电压信号计算得到所述待测电缆的绝缘层的电容。

在可选的实施方式中，所述沉浸液的介电常数与所述待测电缆的表面材质的介电常数相同或相近。

在可选的实施方式中，所述电缆绝缘检测装置还包括卡箍，所述电容传感器通过所述卡箍固定套设在所述待测电缆的表面。

在可选的实施方式中，所述卡箍包括第一固定层、第二固定层和螺栓，所述第二固定层包裹着所述第一固定层，所述第二固定层上设置有固定耳，所述固定耳上设置有固定孔，在所述电容传感器通过所述卡箍固定套设在所述待测电缆的表面时，所述第一固定层远离所述第二固定层的一面与所述电容传感器的表面贴合，所述螺栓穿过所述固定孔以将所述电容传感器固定在所述待测电缆上。

在可选的实施方式中，所述第一固定层为柔性材质。

在可选的实施方式中，所述第一固定层为聚四氟乙烯材质、聚酰亚胺材质或季戊四醇材质。

在可选的实施方式中，所述电缆绝缘检测装置还包括脱泡处理机，所述脱泡处理机与所述测试容器连接；所述脱泡处理机用于对沉浸液进行脱泡处理得到脱泡后的沉浸液，并将所述脱泡后的沉浸液输送至所述测试容器。

在可选的实施方式中，所述脱泡处理机包括出液管道，所述脱泡处理机通过所述出液管道与所述测试容器连接。

在可选的实施方式中，所述脱泡处理机采用超声波脱泡机或真空脱泡机。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电缆绝缘检测系统，包括阻抗分析仪和如前述实施方式任意一项所述的电缆绝缘检测装置。

本实用新型提供的电缆绝缘检测装置和系统的有益效果是：通过将待测电缆及电容传感器沉浸在沉浸液中进行测量，沉浸液会填充电容传感器和待测电缆之间的空腔，从而使空腔处由空气的介电常数1变为沉浸液的介电常数，由于电容与介电常数密切相关，因此可以消除空腔中的空气对实际测量电容的影响，使得电容传感器的测量结果更加的精准，进而可精准的评估待测电缆的绝缘状态，为电力电缆的更换和维护提供有效的参考。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电缆绝缘检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的卡箍的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的空气空腔的电势及电场分布图；

图4为本实用新型实施例提供的沉浸液填充空腔的电势及电场分布图；

图5为本实用新型实施例提供的无空腔的电势及电场分布图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种电缆绝缘检测系统的结构示意图。

图标：1-电缆绝缘检测系统；10-电缆绝缘检测装置；11-电容传感器；12-测试容器；13-卡箍；131-第一固定层；132-第二固定层；133-螺栓；134-固定耳；135-固定孔；14-脱泡处理机；141-出液管道；142-进液管道；20-阻抗分析仪；2-待测电缆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种电缆绝缘检测系统1，本实施例提供的电缆绝缘检测系统1包括阻抗分析仪20和电缆绝缘检测装置10，电缆绝缘检测装置10包括电容传感器11和测试容器12，测试容器12中设置有沉浸液，电容传感器11套设在待测电缆2的表面，电容传感器11与阻抗分析仪20电连接，待测电缆2及电容传感器11均沉浸在沉浸液中。

在本实施例中，电容传感器11用于在接收到阻抗分析仪20提供的电流信号时，产生电压信号，并将电压信号发送至阻抗分析仪20，以便阻抗分析仪20根据电压信号计算得到待测电缆2的电容。

可以理解，电容传感器11和待测电缆2均沉浸在沉浸液后，工作人员对阻抗分析仪20进行操作，阻抗分析仪20响应工作人员的操作向电容传感器11发送电流信号，电容传感器11根据电流信号产生电压信号，并将该电压信号发送至阻抗分析仪20。阻抗分析仪20根据该电压信号和发送的电流信号计算得到待测电缆2的阻抗，进而可获得待测电缆2的电容。工作人员根据待测电缆2的电容可以判断出待测电缆2的绝缘状态。例如，绝缘状态良好的电缆电容取值范围为a-b，绝缘状态不达标的电缆电容取值范围为c-d。若阻抗分析仪20计算得到的待测电缆2的电容对应的值在a-b范围内，则表明待测电缆2的绝缘状态良好。若阻抗分析仪20计算得到的待测电缆2的电容对应的值在c-d范围内，则表明待测电缆2的绝缘状态不达标。

在本实施例中，电容传感器11可以采用平面电容传感器11，平面电容传感器11包括激励电极和感应电极，激励电极和感应电极分别与阻抗分析仪20电连接。其中，阻抗分析仪20可以通过夹具分别与激励电极和感应电极连接，且夹具与激励电极和感应电极的连接处可以采用套管进行包裹，以使得夹具、激励电极和感应电极与沉浸液隔离。阻抗分析仪20与电容传感器11进行电信号传输时就不会受到沉浸液的影响。

在本实施例中，电容传感器11在接收到阻抗分析仪20提供的电流信号，进行测量时，待测电缆2和电容传感器11可以在测试过程中沉浸在沉浸液中。在另一种实施例中，电容传感器11在接收到阻抗分析仪20提供的电流信号，进行测量之前，待测电缆2和电容传感器11可以从测试容器12中取出，然后再进行测试。

在本实施例中，沉浸液的介电常数与待测电缆2的表面材质的介电常数相同或相近。且为了能够尽可能多的填充电容传感器11与待测电缆2表面的空腔，沉浸液的粘度越小越好，便于流动渗入较小的空腔中。同时，沉浸液还应具有无毒无害，对电容传感器11的电极和待测电缆2的表面无腐蚀性的特点。其中，沉浸液的介电常数与待测电缆2的表面材质的介电常数相近时的偏差不能超过0.5。例如，若待测电缆2的表面材质为聚氯乙烯，那待测电缆2的表面材质的介电常数为5，则沉浸液的介电常数的取值应该在4.5-5.5范围内。

在本实施例中，为了进一步地提高电容传感器11测量的准确性，在电容传感器11套设在待测电缆2的表面之前，可采用无水乙醇或丙酮对电容传感器11的电极和待测电缆2进行清洗，以去除电容传感器11的电极和待测电缆2的表面的用水洗不掉的脂溶性杂质。清洗完成后，可以采用吹风机去除电容传感器11和待测电缆2的表面附着的无水乙醇或丙酮。

进一步地，在本实施例中，电缆绝缘检测装置10还包括卡箍13，电容传感器11通过卡箍13固定套设在待测电缆2的表面。

如图2所示，为卡箍13的一种可实施的结构示意图。卡箍13包括第一固定层131、第二固定层132和螺栓133，第二固定层132包裹着第一固定层131，第二固定层132上设置有固定耳134，固定耳134上设置有固定孔135，在电容传感器11通过卡箍13固定套设在待测电缆2的表面时，第一固定层131远离第二固定层132的一面与电容传感器11的表面贴合，螺栓133穿过固定孔135以将电容传感器11固定在待测电缆2上。

可以理解，在电容传感器11和待测电缆2的表面被无水乙醇或丙酮清洗后，可以将电容传感器11和待测电缆2置于测试容器12中的沉浸液中，再将电容传感器11的电极贴附在待测电缆2的外表面，使用卡箍13将贴附在待测电缆2表面的电容传感器11固定夹紧，使电容传感器11的电极与待测电缆2的表面紧密接触，便于精确测量。

在另一种实施例中，在电容传感器11和待测电缆2的表面被无水乙醇或丙酮清洗后，还可以先将电容传感器11的电极贴附在待测电缆2的外表面，使用卡箍13将贴附在待测电缆2表面的电容传感器11固定夹紧，使电容传感器11的电极与待测电缆2的表面紧密接触，然后再将电容传感器11和待测电缆2置于测试容器12中的沉浸液中。

在本实施例中，第一固定层131为柔性材质。具体地，第一固定层131可以采用聚四氟乙烯材质、聚酰亚胺材质或季戊四醇材质。第二固定层132可以采用金属材质。

其中，第一固定层131采用柔性材质可以让电容传感器11在外在压力下受力均匀，以使得电容传感器11的电极与待测电缆2的表面紧密的贴合在一起，减小空腔的大小。

如图3-5所示，为在有限元仿真软件comsol中构建的测量模型的三种测量结果。在电容传感器11与待测电缆2的接触面上，设置厚度为0.02cm，长度大约为0.1cm的微小空腔缺陷，分别在空腔中设置介质材料介电常数为1(即空气的介电常数)、4.8(即沉浸液的介电常数)和5(及待测电缆2的聚氯乙烯护套的介电常数)，得到如图3-5所示的电势和电场分布图。根据图3所示的空气空腔的电势和电场分布图可以得知，由于空腔中的空气的介电常数与待测电缆2的聚氯乙烯护套的介电常数差异很大，电容传感器11进行测量时产生的电场线不是光滑的曲线，而是发生了畸变，使得电容传感器11的测量值会受到影响。根据图4所示的沉浸液填充空腔的电势及电场分布图和图5所示的无空腔的电势及电场分布图可以得知，由于空腔中填充的沉浸液的介电常数与待测电缆2的聚氯乙烯护套的介电常数相近，电容传感器11进行测量时产生的电场线基本未发生畸变，使得电容传感器11的测量值不会受到影响。可见，采用本实施例提供的电缆绝缘检测装置10能够通过沉浸液间接消除电容传感器11与待测电缆2之间的空腔，还能够通过卡箍13直接减小电容传感器11与待测电缆2之间的空腔，进而能够削弱空腔中的空气对实际测量的影响，进而提高电容传感器11的测量精度。

如图6所示，为本实施例提供的另一种电缆绝缘检测系统1的结构示意图，该电缆绝缘检测系统1在图1所示的电缆绝缘检测系统1的基础上，电缆绝缘检测装置10还包括脱泡处理机14，脱泡处理机14与测试容器12连接。脱泡处理机14用于对沉浸液进行脱泡处理得到脱泡后的沉浸液，并将脱泡后的沉浸液输送至测试容器12。

在本实施例中，脱泡处理机14对沉浸液进行脱泡处理，能够抽去沉浸液中的气泡，能够进一步地提高电容传感器11的测量精度。

在本实施例中，脱泡处理机14包括出液管道141，脱泡处理机14通过出液管道141与测试容器12连接，脱泡处理机14通过出液管道141向测试容器12输送脱泡处理后的沉浸液。

进一步地，在本实施例中，脱泡处理机14还包括进液管道142，未经过处理的沉浸液通过进液管道142输送至脱泡处理机14进行脱泡处理。

在本实施例中，脱泡处理机14可以采用超声波脱泡机或真空脱泡机。在此优先采用超声波脱泡机，超声波脱泡机的工作原理为：超声波脱泡机在接收到高频高压电源后，超声波脱泡机的超声波振子会产生高频振动，该高频振动能够在沉浸液内产生空化作用，由于空化作用会产生冲击力，所以能够使溶解在沉浸液内的气体压破、脱离。

综上所述，本实用新型实施例提供的电缆绝缘检测装置和系统，该电缆绝缘检测装置包括电容传感器和测试容器，测试容器中设置有沉浸液，电容传感器套设在待测电缆的表面，电容传感器与阻抗分析仪电连接，待测电缆及电容传感器均沉浸在沉浸液中；电容传感器用于在接收到阻抗分析仪提供的电流信号时，产生电压信号，并将电压信号发送至阻抗分析仪，以便阻抗分析仪根据电压信号计算得到待测电缆的绝缘层的电容。通过将待测电缆及电容传感器沉浸在沉浸液中进行测量，沉浸液会填充电容传感器和待测电缆之间的空腔，从而使空腔处由空气的介电常数1变为沉浸液的介电常数，由于电容与介电常数密切相关，因此可以消除空腔中的空气对实际测量电容的影响，使得电容传感器的测量结果更加的精准，进而可精准的评估待测电缆的绝缘状态，为电力电缆的更换和维护提供有效的参考。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。