本发明专利技术公开了基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置及方法，该装置包括通信连接的气体测试仪和计算机，气体测试仪通过开设于电缆中间接头上的测试孔抽取测试气体，并对测试气体中的特征气体含量进行测量，测试孔自防爆盒壳体延伸至接地铜壳，计算机接收气体测试仪发送的测量数据并对测量数据进行处理分析。该方法通过对高压电缆的中间接头处含有的特征气体含量进行监测，以特征气体含量表征高压电缆中间接头的运行状态。本发明专利技术原理简单，在实际电缆运行环境中便于操作对于任何高压电缆的中间接头以及终端头具有普遍的作用，且特征气体含量易于测量，监测精度高，具有良好的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置及方法
本专利技术属于电力电缆
，具体涉及一种基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置及方法。
技术介绍
XLPE电缆以其优异的性能被广泛用于输电线路，然而电缆制作长度一般在1km以下，需要电缆中间接头进行连接，因此电缆中间接头是电力电缆的重要组成部分，同时也是输电线路事故的多发部位，其可靠性直接影响供电系统的安全性。如图1所示，电缆中间接头3通常包括由内至外设置的应力锥33、接地铜壳32以及防爆盒31。防爆盒31一般呈中间大两端缩口的船形结构，一侧设置两个接地线孔。电缆5逐层剥离外护套51、屏蔽层(皱纹铝护套52、缓冲层53)、外半导电层54以及绝缘层55，露出缆芯57，两根电缆的缆芯56通过压接管相连，缆芯56和压接管的外侧包有半导电套层，电缆还通过接地线57接地。应力锥33套设在被剥开部分的缓冲层53上，接地铜壳32和防爆盒31套设在电缆的外护套上。在现场安装过程中，由于操作不当可能会在电缆中间接头中引入多种缺陷。对于现代输配电网络，随着电压等级的提高，电力电缆的应用要求也越来越高，尤其对于高压输配电，对于电缆则提出了更高的技术要求。对于任何电力电缆来说，电缆的中间接头都是电缆最为薄弱的环节之一。当中间接头运行在湿度大的环境或者直接浸泡在水中时，长此以往，水将会逐步透过电缆中间接头的缺陷处进入高压电缆中间接头或与接头相邻的高压电缆本体，使之受潮。现有的研究表明，电缆中间受潮之后将会对电缆的安全运行产生极大的影响，甚至造成击穿停电事故。因此对高压电缆中间接头进行有效的受潮/腐蚀状态评估对与高压电缆的运行维护是非常有帮助的。目前，并没有一种可靠的能在高压电缆中间接头无大损伤的前提下，没有对高压电力电缆的中间接头的运行状态进行评估的有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述问题，提供一种基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置及方法，通过对高压电缆的中间接头处含有的特征气体含量进行监测，绘制特征气体含量变化曲线，通过特征气体含量的变化规律对高压电缆的中间接头进行运行状态评估。本专利技术的思路是：高压电缆中间接头为电缆运行薄弱环节，当其受潮时，水蒸气在电、热、金属材料的共同作用下将会分解产生氢气(H2)，在电热的共同作用下外半导电层以及缓冲层将会受热分解出一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)，由于电缆的结构特点，H2、CO、CO2将会被产生并聚集在电缆中间接头。同时，当电缆中存在水分时，电缆铝护套及径向相邻结构也将会产生不同程度的腐蚀。专利技术人经过大量的现场测试发现，电缆中间接头处的H2、CO、CO2初始浓度可以表征中间接头的受潮状态、与中间接头邻近部分高压电缆外半导电层以及缓冲层的绝缘状态；而通过对氢气浓度进行积分得到的H2总量计算电缆中间接头中铝护套的铝损失量mAl，表征铝护套受损状态，从而对电缆的整体运行状态进行评估。因此，通过对电缆中间接头的H2、CO、CO2含量进行检测，可以对电缆中间接头的运行状态进行有效的评估。为不对电缆中间接头造成大损伤，本专利技术采取在电缆中间接头处开凿测试孔的方式抽取中间接头处的气体作为测试气体，将H2、CO、CO2作为特征气体，通过对测试气体的特征气体含量进行测量，再由计算机对测量数据进行处理分析，从而对中间接头的运行状态作出相应的评估。基于上述专利技术思路，本专利技术提供的基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，包括通信连接的气体测试仪和计算机，所述气体测试仪通过开设于电缆中间接头上的测试孔抽取测试气体，并对测试气体中的特征气体含量进行测量，所述测试孔自防爆盒壳体延伸至接地铜壳，计算机接收气体测试仪发送的测量数据并对测量数据进行处理分析，所述特征气体为H2、CO及CO2。上述基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，气体测试仪的主要作用是通过测试孔抽取测试气体，再对特征气体含量进行测量并将测量数据发送给计算机，因此在达到前述作用的前提下，本专利技术对气体测试仪并没有特殊要求，可以通过市购购买复合要求的气体测试仪，也可以对市购购买的气体测试仪加以改造使其能更便捷的抽取测试气体，还可以组装零件自制气体测试仪。本专利技术中的气体测试仪优选包括气体传感器、抽气泵以及抽气管，所述抽气管的一端端部与抽气泵连接，另一端端部通过开设于电缆中间接头上的测试孔深入至电缆中间接头的防爆盒与接地铜壳之间，所述气体传感器安装于抽气泵上并与计算机通信连接。气体传感器可以为H2、CO、CO2三合一传感器也可以是三个单独的H2、CO、CO2传感器。上述基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，为了便于抽气同时也不对电缆中间接头造成大损伤，所述测试孔的直径略大于抽气管直径即可，一般情况下，测试孔的直径比抽气管的直径大1～2mm。此外，为降低打孔难度，也便于后续封堵处理，所述测试孔自防爆盒壳体垂直延伸至接地铜壳。更进一步地，防爆盒一侧设有两个接地线孔，所述测试孔位于防爆盒壳体上的两个接地线孔之间。本专利技术还提供了一种基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测方法，该方法利用上述装置，具体包括以下步骤：S1、将电缆中间接头的四周空气状态进行充氮处理；S2、在电缆中间接头上开凿测试孔，测试孔自防爆盒壳体延伸至接地铜壳；S3、气体测试仪通过测试孔抽取测试气体，对测试气体中的特征气体含量进行实时测量并将测量数据传送给计算机；S4、对测试孔进行封堵处理，使电缆中间接头恢复至开凿测试孔之前的密封防水状态；S5、计算机对测量数据进行处理分析，对电缆中间接头的运行状态作出评估；每隔设定期限重复一次上述步骤S1-S5，以对同一电缆中间接头的特征气体含量进行测量从而对该电缆中间接头的运行状态进行定期评估。上述基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测方法，步骤S1中，对电缆中间接头的四周空气状态进行充氮处理的目的，一是氮气对环境友好，能够去除空气中的水分、H2、CO、CO2，以免在测量过程中二次引入水分进入电缆中间接头；其次，氮气也可以改善电缆中间接头附近的空气含量，在一定程度上减小特征气体测量时来自周围环境的误差，避免空气中、H2、CO、CO2对测量产生影响，提高特征气体测量数据的可靠性。上述基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测方法，步骤S2中，开凿测试孔时，应该根据现场高压电缆中间接头实际工况，在不伤及绝缘、避开接地线的基础上，满足能够对电缆中间接头中的特征气体含量进行有效测量的条件，在确认打孔位置后用电钻打上合适尺寸的测试孔。上述基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测方法，步骤S4中，在测量完成之后，需要按照高压电缆中间接头的原有结构以及相关的材料，对测试孔进行封堵修复，避免测试孔在之后的运行中发展成为新的缺陷。在恢复的过程中，采取与原有中间接头一致材料，一致结构的原则进行封堵，保证其密封性和防水性。上述基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测方法，步骤S5中，具体操作如下：S5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，其特征在于：包括通信连接的气体测试仪(1)和计算机(2)，所述气体测试仪(1)通过开设于电缆中间接头(3)上的测试孔(4)抽取测试气体，并对测试气体中的特征气体含量进行测量，所述测试孔(4)自防爆盒(31)壳体延伸至接地铜壳(32)，计算机(2)接收气体测试仪(1)发送的测量数据并对测量数据进行处理分析，所述特征气体为H
【技术特征摘要】
1.一种基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，其特征在于：包括通信连接的气体测试仪(1)和计算机(2)，所述气体测试仪(1)通过开设于电缆中间接头(3)上的测试孔(4)抽取测试气体，并对测试气体中的特征气体含量进行测量，所述测试孔(4)自防爆盒(31)壳体延伸至接地铜壳(32)，计算机(2)接收气体测试仪(1)发送的测量数据并对测量数据进行处理分析，所述特征气体为H2、CO及CO2。
2.根据权利要求1所述的基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，其特征在于：所述气体测试仪(1)包括气体传感器(11)、抽气泵(12)以及抽气管(13)，所述抽气管(13)的一端端部与抽气泵(12)连接，另一端端部通过开设于电缆中间接头(3)上的测试孔(4)深入至电缆中间接头(3)的防爆盒(31)壳体与接地铜壳(32)之间，所述气体传感器(11)安装于抽气泵(12)上并与计算机(2)通信连接。
3.根据权利要求1所述的基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，其特征在于：所述测试孔(4)的直径比抽气管(13)的直径大1～2mm。
4.根据权利要求1所述的基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，其特征在于：所述测试孔(4)自防爆盒(31)壳体垂直延伸至接地铜壳(32)。
5.根据权利要求1所述的基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测装置，其特征在于：防爆盒(31)一侧设有两个接地线孔，所述测试孔(5)位于防爆盒(31)壳体上的两个接地线孔之间。
6.一种基于特征气体监测的高压电缆中间接头运行状态检测方法，其特征在于：该方法利用权利要求1-5任一所述装置，具体包括以下步骤：
S1、将电缆中间接头(3)的四周空气状态进行充氮处理；
S2、在电缆中间接头(3)上开凿测试孔(4)，测试孔(4)自防爆盒(31)壳体延伸至接地铜壳(32)；
S3、气体测试仪(1)通过测试孔(4)抽取测试气体，对测试气体中的特征气体含量进行实时测量并将测量数据传送给...
【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，赵琦，孔佳民，李原，孟鹏飞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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