一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统及使用方法

本发明属于电力设备电气绝缘检测领域，具体涉及一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统及使用方法。

背景技术：

1、随着近年来高压xlpe绝缘电缆规模的迅速增长，由电缆缓冲层烧蚀引发电缆本体故障的案例陆续出现，其中，由于电缆缓冲层烧蚀而引发的电缆故障占据很大的比例。当电缆缓冲层遇水时，电缆缓冲层的缓冲棉层、阻水粉与铝护套由于电、热等原因会发生一系列的化学反应，在这些化学反应过程中会生成以ch4、c2h6为代表的特征气体。并且，现有研究表明，在不同腐蚀以及烧蚀阶段，产生的特征气体会有所不同。为获得特征气体评估烧蚀程度，前期打孔取气至关重要。

2、武汉钢铁有限公司于2021年提出一种高压电缆波纹铝护套缓冲层取气验潮装置(申请公布号：cn214150068u)，能将缓冲层的气体抽出，连接水分仪进行湿度分析，检测结果可作为电缆验收条件，同时为受潮电缆实施去潮工作提供依据。武汉南瑞有限责任公司提出一种电缆缓冲层烧蚀状态理化检测系统及方法(申请公布号：cn201910824446.9)，涉及取气、抽气、传感、控制等单元，流程大体完整。但以上均为未设计具体的打孔装置，同时无法判断打孔是否会破环缓冲层结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统及使用方法，能够在不破坏缓冲层的情况下实现高压电缆的钻孔和取气，抽取电缆内部缓冲层烧蚀产生的特征气体，可靠性强，现场实用性好。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统，包括取气阀，取气阀设置在高压电缆的电缆波纹铝护套波峰处，取气阀连接抽气泵，取气阀与抽气泵的连接管路上设置有空气端电磁阀，抽气泵的取气端设置有取气端电磁阀，空气端电磁阀和取气端电磁阀均连接继电器，抽气泵和继电器均连接控制系统，抽气泵连接上游系统。

4、本发明进一步的改进在于，抽气泵连接傅里叶变换红外光谱仪，傅里叶变换红外光谱仪连接上位机。

5、本发明进一步的改进在于，还包括自停手电钻。

6、本发明进一步的改进在于，电磁阀采用直通式常闭电磁阀。

7、本发明进一步的改进在于，高压电缆采用高压110kv交联聚乙烯电缆。

8、第二方面，本发明提供一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统的工作方法，包括以下步骤：

9、在高压电缆的特定位置打孔，并打孔处安装取气阀；

10、通过控制系统控制继电器带动空气端电磁阀打开，取气端电磁阀关闭，开启抽气泵，此时为背景气体采集状态；

11、待背景气体采集结束后，通过控制系统控制继电器带动空气端电磁阀关闭，取气端电磁阀打开，开启抽气泵，此时为背景气体采集状态；

12、采集结束后，关闭空气端电磁阀、取气端电磁阀和微型真空气泵。

13、本发明进一步的改进在于，高压电缆的特定位置为高压电缆的电缆波纹铝护套波峰处。

14、本发明进一步的改进在于，在高压电缆的特定位置打孔采用自停手电钻。

15、本发明进一步的改进在于，在高压电缆的特定位置打孔的具体方法如下：

16、在特定位置用电钻加工出一个孔洞，在此孔洞内攻丝，将取气阀旋入，取气阀螺杆部分与孔洞的螺纹之间配合紧密，形成密封。

17、本发明进一步的改进在于，待背景气体采集结束后，将采集的气体送入傅里叶变换红外光谱仪中，傅里叶变换红外光谱仪能够分析不同气体的浓度，并上传至上位机。

18、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、本发明的特征气体采集系统中，通过在电缆波纹铝护套波峰处安装取气阀，在不破坏电缆缓冲层的情况下可靠取气，更加安全可靠，能够用于在运电缆，而且还能够定期抽气检测，本系统能够应用于高压电缆运行现场的打孔和取气，进而通过气体测量分析缓冲层烧蚀缺陷，本系统设置有取气阀。本发明能实现了在运电缆缓冲层烧蚀特征气体的采集，尤其在电缆井下等现场环境中具有独特优势，对分析并研究高压电缆缓冲层烧蚀缺陷具有重要意义。

20、本发明的工作方法中，通过控制系统控制继电器通断从而控制空气端电磁阀和取气端电磁阀的开闭，实现特征气体和背景气体的自动切换，本方法无需人工操作，为后续特征气体分析的提供了可靠的样品气体，提高了缓冲层烧蚀特征气体分析的效率、安全性、准确性、可靠性和稳定性。

技术特征：

1.一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统，其特征在于，包括取气阀(2)，取气阀(2)设置在高压电缆(9)的电缆波纹铝护套波峰处，取气阀(2)连接抽气泵(4)，取气阀(2)与抽气泵(4)的连接管路上设置有空气端电磁阀(3)，抽气泵(4)的取气端设置有取气端电磁阀(10)，空气端电磁阀(3)和取气端电磁阀(10)均连接继电器(5)，抽气泵(4)和继电器(5)均连接控制系统(7)，抽气泵(4)连接上游系统。

2.根据权利要求1所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统，其特征在于，抽气泵(4)连接傅里叶变换红外光谱仪(6)，傅里叶变换红外光谱仪(6)连接上位机(8)。

3.根据权利要求1所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统，其特征在于，还包括自停手电钻(1)。

4.根据权利要求1所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统，其特征在于，电磁阀(3)采用直通式常闭电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统，其特征在于，高压电缆(9)采用高压110kv交联聚乙烯电缆。

6.权利要求1所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统的工作方法，其特征在于，高压电缆(9)的特定位置为高压电缆(9)的电缆波纹铝护套波峰处。

8.根据权利要求6所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统的工作方法，其特征在于，在高压电缆(9)的特定位置打孔采用自停手电钻(1)。

9.根据权利要求6所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统的工作方法，其特征在于，在高压电缆(9)的特定位置打孔的具体方法如下：

10.根据权利要求6所述的一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统的工作方法，其特征在于，待背景气体采集结束后，将采集的气体送入傅里叶变换红外光谱仪(6)中，傅里叶变换红外光谱仪(6)能够分析不同气体的浓度，并上传至上位机。

技术总结
本发明属于电力设备电气绝缘检测领域，公开了一种高压电缆缓冲层烧蚀特征气体采集系统及使用方法，本发明的特征气体采集系统中，通过在电缆波纹铝护套波峰处安装取气阀，在不破坏电缆缓冲层的情况下可靠取气，更加安全可靠，能够用于在运电缆，而且还能够定期抽气检测，本系统能够应用于高压电缆运行现场的打孔和取气，进而通过气体测量分析缓冲层烧蚀缺陷，本系统设置有取气阀。本发明能实现了在运电缆缓冲层烧蚀特征气体的采集，尤其在电缆井下等现场环境中具有独特优势，对分析并研究高压电缆缓冲层烧蚀缺陷具有重要意义。

技术研发人员：汤晓君,李晓杉,陈厚清,李建英,吴彤
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1