阅读说明：本技术 一种嵌入式电缆用空间电荷检测装置及方法 (Space charge detection device and method for embedded cable ) 是由 吴锴 王世杰 陈嘉欣 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：一种嵌入式电缆用空间电荷检测装置及方法,装置包括接地金属屏蔽盒,接地金属屏蔽盒的内腔当中设置有弹簧,弹簧上方支撑设置声波吸收层,声波吸收层的上表面贴合设置压电薄膜,压电薄膜的上表面贴合设置下电极；下电极与待测电缆接触,通过固定组件将待测电缆进行固定。下电极采用炭黑半导体材料制成,声波吸收层采用有机玻璃制成。固定组件采用绑带。安装方法包括先对待测电缆的表层进行剥离,使其绝缘层露出,并保证被剥离的表层有足够长的距离以防止加压过程中发生沿面放电；再使待测电缆露出的绝缘层与下电极相接触,通过固定组件将待测电缆进行固定。本发明能够对不同厚度和结构的电力电缆进行测量,装置使用方便,易于拆卸和安装。(A space charge detection device and method for an embedded cable comprises a grounding metal shielding box, wherein a spring is arranged in an inner cavity of the grounding metal shielding box, a sound wave absorption layer is supported and arranged above the spring, a piezoelectric film is arranged on the upper surface of the sound wave absorption layer in a pasting mode, and a lower electrode is arranged on the upper surface of the piezoelectric film in a pasting mode; the lower electrode is contacted with the cable to be tested, and the cable to be tested is fixed through the fixing component. The lower electrode is made of carbon black semiconductor material, and the sound wave absorption layer is made of organic glass. The fixing component adopts a binding band. The installation method comprises peeling the surface layer of the cable to be tested to expose the insulating layer, and ensuring that the peeled surface layer has a long enough distance to prevent creeping discharge in the pressurizing process; and then the exposed insulating layer of the cable to be tested is contacted with the lower electrode, and the cable to be tested is fixed through the fixing component. The device can measure the power cables with different thicknesses and structures, is convenient to use and is easy to disassemble and assemble.)

一种嵌入式电缆用空间电荷检测装置及方法

技术领域

本发明属于空间电荷检测领域，具体涉及一种嵌入式电缆用空间电荷检测装置及方法。

背景技术

空间电荷是绝缘材料在高场强、高温等的作用下，内部出现电荷积聚的现象描述。这些空间电荷形成的库伦场和外施电场叠加，使得材料内部的电场严重畸变，最终导致绝缘破坏和失效。用于配电、传输的电力电缆通常包括中间线芯、若干层绝缘层、半导电层以及外部保护层等，其中，绝缘层的运行状态对于电缆的整体安全至关重要，而对于其中空间电荷的测量可以确定电荷聚集状态，评估电缆健康状态。因此，建立相应的适用于电力电缆的空间电荷检测系统对于确保电缆安全运行具有重要意义。电声脉冲法是一种目前被广泛使用的电缆空间电荷检测手段。目前，通常采用铝板作为电极和夹具，通过螺丝夹紧固定，确保电缆和电极的紧密接触。传统的电脉冲法检测装置一般包括2-4根引导螺杆、电缆夹具、下电极铝板、压电薄膜、有机玻璃声波吸收层和接地金属屏蔽盒，其结构如图1所示。

现有技术存在以下缺陷和不足：现有技术将铝板作为电极和夹具，下置屏蔽盒。整个装置巨大，安装和拆卸较为复杂，在现场实际操作中流程繁琐。并且铝电极及夹具的大小与电缆的厚度和形状有关，适用范围较窄，为系统的安装和调试带来困难。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种嵌入式电缆用空间电荷检测装置及方法，装置体积较小，易于拆卸和安装，能够对不同厚度和结构的电力电缆进行测量。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种嵌入式电缆用空间电荷检测装置，包括接地金属屏蔽盒，所述接地金属屏蔽盒的内腔当中设置有弹簧，弹簧上方支撑设置声波吸收层，所述声波吸收层的上表面贴合设置压电薄膜，压电薄膜的上表面贴合设置下电极；下电极与待测电缆接触，通过固定组件将待测电缆进行固定。

作为本发明空间电荷检测装置的一种优选方案，所述的下电极采用炭黑半导体材料制成，所述下电极的厚度为2mm-3mm。

作为本发明空间电荷检测装置的一种优选方案，所述的声波吸收层采用有机玻璃制成。

作为本发明空间电荷检测装置的一种优选方案，所述的固定组件采用绑带，接地金属屏蔽盒的上表面延伸设置有外沿，接地金属屏蔽盒的外沿上开设有用于绑带穿过的通孔。

作为本发明空间电荷检测装置的一种优选方案，所述的接地金属屏蔽盒为圆柱形，其上表面的外沿形成圆形；接地金属屏蔽盒的内腔为正方体结构；所述接地金属屏蔽盒的直径为25mm，高度为20mm，其外沿所形成圆形的直径为40mm，外沿的高度为2mm。

作为本发明空间电荷检测装置的一种优选方案，所述的下电极在初始状态下与接地金属屏蔽盒的上表面平齐。

本发明还提出一种如所述嵌入式电缆用空间电荷检测装置的安装方法，包括以下步骤：

对待测电缆的表层进行剥离，使其绝缘层露出，并保证被剥离的表层有足够长的距离以防止加压过程中发生沿面放电；

使待测电缆露出的绝缘层与下电极相接触，通过固定组件将待测电缆进行固定。

作为本发明安装方法的一种优选方案，在待测电缆露出的绝缘层与下电极之间滴加硅油来提高接触效果。

作为本发明安装方法的一种优选方案，在待测电缆被测量的位置缠绕铝箔，使之与接地金属屏蔽盒形成封闭结构。

相较于现有技术，本发明有如下的有益效果：利用电声脉冲法，绝缘材料内部的空间电荷受脉冲影响产生振动，振动声波通过下电极传递至压电薄膜，转化为电信号。本发明的声波吸收层用来消除多重反射的影响。本发明检测装置的结构简单，能够对不同厚度和结构的电力电缆进行测量，使用非常方便，易于拆卸和安装。

进一步的，本发明的下电极采用炭黑半导体材料制成，通过改换电极材质，重新设计装置结构，大大减小了测量装置的体积，使其更加便携。

进一步的，本发明的固定组件采用绑带，通过固定组件将待测电缆与接地金属屏蔽盒进行固定，相比较原始的夹具和螺杆固定，在安装和拆卸上都更加简单。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作以简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，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传统的电脉冲法空间电荷检测装置结构示意图；

图2本发明嵌入式电缆用空间电荷检测装置结构示意图；

图3本发明接地金属屏蔽盒上表面结构示意图；

附图中：1-待测电缆；2-绑带；3-下电极；4-压电薄膜；5-声波吸收层；6-弹簧；7-接地金属屏蔽盒；8-通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员还可以在没有做出创造性劳动的前提下获得其他实施例。

参见图2，本发明的嵌入式电缆用空间电荷检测装置包括绑带2、下电极3、压电薄膜4、声波吸收层5、弹簧6和接地金属屏蔽盒7。其中，接地金属屏蔽盒7的上表面有四个通孔8，供绑带8通过，通过绑带8将本发明的装置固定在待测电缆1上。

本发明不再采用铝板作为电极，铝板的材质硬，难加工，且所需厚度一般为20mm以上，增大了体积。改用炭黑半导体作为下电极，质软易于加工，成本低廉，所需厚度约为2-3mm即可。本发明的接地金属屏蔽盒7为一个空心的金属屏蔽盒，一般为铝材质，内置一弹簧6传递振动信号。上方依次紧贴设置声波吸收层5、压电薄膜4、下电极3。本发明炭黑半导体制成的下电极3、压电薄膜4和有机玻璃制成的声波吸收层5均是平板结构。

参见图3，本发明的接地金属屏蔽盒7上表面设有通孔8，供绑带2通过。通孔8的直径略大于绑带2的宽度，本发明实施例使用的绑带2的宽度为4mm。待测电缆1依靠绑带2的机械力与下电极3进行紧密的接触。实施例中，接地金属屏蔽盒7为圆柱形，其上表面的外沿形成圆形；接地金属屏蔽盒7的内腔为正方体结构；接地金属屏蔽盒7的直径为25mm，高度为20mm，其外沿所形成圆形的直径为40mm，外沿的高度为2mm。通孔8的位置应在距圆心25-40mm之间，即在接地金属屏蔽盒7的直径范围之外。

本发明的接地金属屏蔽盒7亦可做成其他形状(如截面为矩形等)，下部高度应以能容纳下电极3、压电薄膜4、声波吸收层5、弹簧6为准。

本发明的工作原理为：利用电声脉冲法，绝缘材料内部的空间电荷受脉冲影响产生振动，振动声波通过下电极3，传递至压电薄膜4，转化为电信号，被后续放大器进行放大并记录。有机玻璃制成的声波吸收层5则用来消除多重反射的影响。

本发明还提出一种如所述嵌入式电缆用空间电荷检测装置的安装方法，包括以下步骤：

首先将被测电缆1的保护层及外屏蔽层剥离，露出被测绝缘层，并保证外屏蔽层与电缆断面有足够长的距离以防止加压过程中发生沿面放电。在待测电缆1的被测绝缘层与下电极3之间滴少许硅油来提高接触效果。为了保证电极接地，增强屏蔽效果，可在被测电缆1的被测量位置缠绕一层铝箔，与接地金属屏蔽盒7接触，形成封闭结构。

本发明嵌入式电缆用空间电荷检测装置及方法能够用于任意厚度的直流电缆空间电荷测量领域。通过改换电极材质，重新设计装置结构，大大减小检测装置的体积，使其更加便携。通过绑带2固定，相比较原始的夹具和螺杆固定，在安装和拆卸上都更加简单。下电极3采用炭黑半导体，用料更少，成本低廉，相比于之前的方式也大大降低了制造成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。