电缆接头健康诊断及热故障预警系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电缆接头保护装置，特别是涉及一种电缆接头健康诊断及热故障预警系统。
【背景技术】
[0002]电缆接头发热乃至爆炸，是电力生产运行中的一种常见故障，不但会造成大量的电能损失，而且会严重影响电气设备的正常工作，轻则线路中工作电流增大，电气设备寿命缩短，重则会使绝缘击穿，形成短路，产生爆炸，会引起火灾，导致设备损坏，中断正在进行中的生产、科研、医疗手术和其它活动，造成难以估量的损失。
[0003]电缆接头发热或爆炸的主要原因包括以下几个方面。(I)机械损伤:由于城市建设管理不严，施工不善等引起，约占电缆事故的50% ； (2)铅包疲劳、龟裂、胀裂:这是由于电缆安装条件不良，制造厂的制造质量差、电缆长期过负荷等原因引起，这多半发生在中间接头盒终端头附近的一段电缆上，也有一些发生在电缆密集散热不良的地方。(3)户外终端头浸水爆炸:大多发生在1KV及以下的线路上，由于施工和运行维护不当，造成终端头凝结水结聚在电缆头内，最终导致绝缘受潮击穿，引起爆炸。(4)电缆中间接头爆炸:这大都是过负荷引起接头盒内绝缘胶膨胀而胀裂壳体，或是导体连接不良使接头过热而爆炸。(5)呼吸作用:电缆负荷或外界温度变化时，终端头中的绝缘胶热胀冷缩，发生“呼吸作用”，形成内外空气交流，从而潮气侵入，凝结在终端头的内壁和空隙部分，使绝缘下降而被击穿。
[0004]从上述原因分析可以看出，电缆接头在出现问题时，表现为温度变化、湿度变化、体积变化，而温度长期过高时，绝缘逐渐损坏的过程还会产生烟、气等现象。因此，从这几方面因素的在线监测和综合分析，可以对电缆的健康状态做出准确的判断，并对可能发生的电缆接头短路、爆炸等故障做出提前的预警。
[0005]目前对电缆接头的保护监测主要是监测温度变化，个别的结合了湿度监测，尚没有进行电缆接头的健康诊断和热故障预警方面的文献。如中国专利“一种用于矿井巷道高压电缆接头状态的监测装置”(申请号:200910074978.1)提出了一种连续采集温度、湿度、电流的装置，主要目的是降低巡检维护的劳动强度、缩短故障判断和处理的时间等；此外，实际上电流是作为电缆接头状态的判断参数是不准确的，因为电缆接头接触电阻增大后，在电流正常时，也可能发生过热乃至爆炸的情况。
[0006]提前预知电缆接头的运行健康状态，在故障前及时预警，能有效的减少设备损坏、保障供电可靠性、减少经济损失和人员伤亡，具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对目前电缆接头发热或爆炸等热故障问题，提供一种结构简单、成本较低、动作灵敏准确的保护预警系统，可在线自动监测电缆接头的健康状态，合理安排检修维护，并在热故障发生或存在爆炸可能性之前提前预警。
[0008]本发明为了解决上述问题采用的技术方案是:电缆接头健康诊断及热故障预警系统包括测量控制模块(I)、通讯模块(2)、显示模块
(3)、报警模块(4)、温度传感器(5)、湿度传感器(6)。
[0009]其中温度传感器(5)测量电缆接头内部的温度，并将数据送给测量控制模块(1)，计算分析温度超过设定限值的时间长度、次数，以及占单位运行时间的比例，当该比例超过设定安全值后，则判断电缆接头处与不健康运行状态。温度超过设定限值的时间长度所占比例越大，电缆接头的老化程度越高；单位时间内温度超过设定限值的的次数越多，电缆接头的绝缘系数越低，越不安全。遇到这种情况时，要提醒运行人员加强巡检力度。传统的电缆接头内部的温度，只进行温度是否超过设定限值的判断，因此只能报警，而无法提前预目O
[0010]其中湿度传感器(6)测量电缆接头内部的湿度，并将数据送给测量控制模块(1)，计算分析湿度是否超过设定的限值，当超过时，则判断电缆接头处于不健康运行状态。当电缆接头里有水汽时，会使得电缆接头运行环境劣化，需要提醒运行人员进行维护处理，以免因绝缘受潮而被击穿，进而因过热发生爆炸。
[0011]进一步的，测量控制模块(I)判断湿度超过设定的限值的同时，如果温度超过设定的临界值，即电缆接头内部有足够的水汽时，如果温度足够高，水汽发生汽化，导致体积膨胀，发生爆炸的可能性很大，则进行爆炸的预警。
[0012]测量控制模块(I)将电缆接头运行的状态、预警及报警信息实时送显示模块(3)显示，驱动报警模块(4)报警，通过通讯模块(2)转存或经网络上传。运行人员也可以现场用手持机、U盘等读取一段时间的数据；当电缆接头处于不正常的运行状态时，发出预警信号；当电缆接头处于故障的运行状态时，发出报警信号，可以现场声光报警，也可以经有线或无线网络报警。
[0013]为了进一步强化功能，所述系统还包括气体传感器(7)、应力传感器(8)、环箍金属带(9)、环境温度传感器(10)、环境湿度传感器(11)。
[0014]其中气体传感器(7)测量电缆接头周围的气体和烟雾及其浓度，测得的数据送给测量控制模块(1)，判断电缆接头是否有绝缘过热产生老化和损坏。电缆接头绝缘过热时，绝缘材料分解，产生甲烷、一氧化碳、二氧化碳和水蒸汽等气体，甚至因其分解物苯乙醇、枯基醇等液体的大量挥发而形成烟雾。当电缆接头周围的甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体的浓度或分解物产生烟雾的浓度超过限定值时，发出预警信号。用来提高健康诊断和预警的准确度。
[0015]其中应力传感器(8)测量电缆接头外部应力变化，测得的数据送给测量控制模块
(1)，计算分析电缆接头的膨胀情况和发生呼吸作用的频度。电缆接头膨胀是指电缆接头绝缘过热时，绝缘材料分解产生大量气体和液态分解物，使电缆接头内部压强变大，进而导致电缆接头的膨胀；呼吸作用是指电缆接头内外部温度发生变化时，接头中的绝缘胶热胀冷缩，形成内外空气交流，从而潮气侵入，凝结在接头的内壁和空隙部分，使绝缘下降而被击穿。
[0016]当电缆接头发生膨胀和呼吸作用时，环箍金属带(9)位于电缆接头外部，辅助应力传感器(8)测量电缆接头外部的应力变化，当电缆接头的压力超过限定值时，发出报警信号；或者呼吸作用的频度过高时，说明电缆接头工作环境恶劣，发出预警信号，都可以提高健康诊断和预警的准确度。
[0017]其中环境温度传感器(10)和环境湿度传感器(11)检测电缆接头工作环境温度和湿度，测得的数据送给测量控制模块(I )，判断环境温度过高或环境湿度过高，则发出预警信号。当环境温度和环境湿度过高时，均说明电缆接头工作环境变差，出问题的可能性增大，需要发出预警信号，提醒运行人员及时改善电缆接头工作环境，同时注意检修和观察。
[0018]所述系统中的显示模块(3)用于显示电缆接头运行的状态、参数、预警及报警信息，报警模块(4)用于发出预警和报警信号。电缆接头运行的状态包括正常、不正常及故障三种状态，当电缆接头处于正常的运行状态时，显示测到的各种正常运行参数；当电缆接头处于不正常也就是不健康的运行状态时，显示当前测到的各种运行参数及不正常原因等，并由报警模块(4)发出预警信号；当电缆接头处于故障的运行状态时，显示当前测到的各种运行参数及故障参数，并由报警模块(4)发出报警信号。
[0019]为了提高工作效率和智能化程度，所述系统还包括控制中心网络服务器(12)，经通讯模块(2)与测量