一种检测在运电缆的绝缘和屏蔽性是否降低的方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种检测在运电缆绝缘性及屏蔽性是否降低的方法，该方法包括：用电磁测量装置对在运电缆的不同位置的电磁场大小进行测量；对测量不同点的电磁场Bi进行比较，若某点的电磁场Bi比附近某一点大，则电缆该点的屏蔽性或绝缘性降低。所述装置包括电磁场探头、电磁场传感模块、微处理器及显示模块。本发明可实现绝缘电阻的在线监测，方便掌握电力缆绝缘性能状态量，为在运电力电缆是否需要停运检修或更换提供可靠依据；不影响用电企业的正常运行和居民日常生活。
【专利说明】一种检测在运电缆的绝缘和屏蔽性是否降低的方法及设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电缆绝缘性和屏蔽性状况的检测方法及设备，特别是一种检测在 运电缆的绝缘和屏蔽性是否降低的方法及设备。
【背景技术】
[0002] 电缆输电工程主要属于地下工程，表面无法实时观测，能监测其"绝缘程度"就尤 为重要；每一条电缆都承载一定量的用户，线路发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损 失和不良的社会影响。电缆的绝缘电阻和屏蔽性能直接影响到电缆的运行安全。
[0003] 现有技术在检测电缆绝缘电阻时，首先需将在运电缆停运，然后断开电缆两端与 箱体的连接轴头，将电缆两端悬空，再用2500V或5000V绝缘电阻表的正极与电缆一端中的 其中一相连接，负极接地，以此来检测电缆中其中一相与地的绝缘电阻值。重复以上方法检 测其它两相与地的绝缘电阻值，三相全部检测完成后，绝缘阻值最小的即为电缆的绝缘电 阻值。检测完成，判断电缆绝缘阻值正常后，再恢复电缆与电缆设施的连接。
[0004] 现有技术存在以下缺点：现有技术需要停运电力电缆才能检测电缆的绝缘阻值； 无法实现绝缘电阻的在线监测；在运电力电缆停运检查会减少用电企业的经济效益，影响 居民日常生活；当电缆较长且运行年限较久时，标示牌往往会缺失，需要在不同电缆设施中 查找对应电缆较为困难；检测时需要断开电缆与电缆设施的连接，完成后还需要恢复连接， 作业时间长，工作量大；无法准确或有针对性的查找绝缘薄弱点；轴头的反复拆接、电缆的 来回搬动，会在一定程度上损伤电缆的绝缘强度；三相需要逐相检测，才能判断电缆主绝缘 电阻是否正常，费时费力；当在电缆一端加电压时，另一端需做好防护措施，且需安排人员 看守，人力投入量大。看守或操作失误，会有触电危险。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足而提供一种能够 在电缆运行状态下对电缆进行的绝缘性能、屏蔽性能进行检测的方法及设备，它能在不影 响电缆运行的情况下，对电缆的绝缘电阻和屏蔽性能能进行准确检测，并判断绝缘电阻降 低或屏蔽性能能减弱的部位。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种检测在运电缆绝缘性及屏蔽性是否降低的 方法，该方法包括：
[0007] 步骤一：用电磁测量装置对在运电缆的不同位置的电磁场大小进行测量；
[0008] 步骤二，对测量不同点的电磁场Bi进行比较，若某点的电磁场Bi比附近某一点 大，则电缆该点的屏蔽性或绝缘性降低。
[0009] 按上述方案，还包括步骤三：具体为：当出现某点的电磁场Bi比附近某一点大时， 对该点两侧点再进行检测，以确定该点及两侧的电磁场Bi，并进行对比，判断是绝缘性降低 和/或屏蔽性降低：
[0010] 若，某点的电磁场Bi明显大于两侧点，而两侧点的Bi接近相同，则该点的屏蔽性 降低；
[0011] 若，某点的电磁场B i，与其一侧其他点接近相同，但明显大于另一侧其它点，则该 点的绝缘性降低；
[0012] 若，某点的电磁场Bi明显大于两侧点，且其一侧其它点明显大于另一侧其它点， 则该点的绝缘性和屏蔽性均降低。
[0013] 按上述方案，在检测时，两相邻检测点的间距大于等于50厘米。
[0014] 一种检测在运电缆绝缘性或屏蔽性是否降低的装置，包括：
[0015] 定向电磁场探头，用于检测电缆的磁场；
[0016] 电磁场传感模块，用于从定向电磁探头实时的米集电磁场值B，并将信息传给微处 理器；
[0017] 微处理器，用于接收电磁场传感器模块传送的磁场数据，并将不同点的磁场值B 进行比较以判断测试点的屏蔽性和或绝缘性是否降低，并将测试各点的磁场数据及比较结 果传给显示模块；
[0018] 显示模块，用于显示测试点的磁场值及比较结果。
[0019] 作为优选方案，微处理器判断测试点的绝缘性和或屏蔽性是否降低的方法为：
[0020] 若，某点的电磁场Bi明显大于两侧点，而两侧点的Bi接近相同，则该点的屏蔽性 降低；
[0021] 若，某点的电磁场Bi,与其一侧其他点接近相同，但明显大于另一侧其它点，则该 点的绝缘性降低；
[0022] 若，某点的电磁场Bi明显大于两侧点，且其一侧其它点明显大于另一侧其它点， 则该点的绝缘性和屏蔽性均降低。
[0023] 作为优选方案，所述电磁场探头包括磁芯电感器，磁芯电感器外层设置有电磁屏 蔽层。
[0024] 本发明的原理为：
[0025] 基于现有物理定律，可以确定：导线的电磁场强度与流经导线的电流成正比；流 经导线的电流与导线的电阻成反比。通过检测电磁场强度则可以反映导线上流过的电流大 小。电压相同的情况下，电路电流大小可以反映电阻大小。
[0026] 在电压确定的情况下，通过比较在运电力电缆（以下简称电缆）段两端的电流值， 可以计算出该段电缆的绝缘电阻值。同理通过比较电缆段两端的电磁场强度，可以获得该 段电缆的绝缘性能状况，也可以确定该段电缆的屏蔽性能是否均衡。
[0027] 以下关系式可通过电磁场强度推导绝缘性能状态：
[0028] (1) I=BXx
[0029] I:电流；B:电磁场强度测量值；X:电磁场与电流的关系系数，该系数在感应距离 和角度固定的条件下，主要受到电缆电磁屏蔽性能的影响。
[0030] (2)U=RXI
[0031] (3)Rj=U+(Ii - Ιο)
[0032] Rj :绝缘电阻值；U :电压；Ii :输入端电流Ιο :输出端电流
[0033] 式⑴代入式（3)，可得：
[0034] (4) Rj=U+ (Bi X xi_Bo X xo)
[0035] Bi :输入端电磁场强度，xi :输入端关系系数，Bo :输出端电磁场强度，xo :输出端 关系系数
[0036] 在一段性能良好的电缆两端，相同环境下，使用同一设备以相同的方式测量，其两 端的电磁场与电流的关系系数几乎相同，即Xi?X0,则式（4)可变化为：
[0037] (5)Rj=U+(Bi-Bo)+x
[0038] 可得到
[0039] (6)RjXx=U+(Bi-Bo)
[0040] 由此可得出，通过比较电缆两端电磁场差异来确定绝缘和屏蔽性能。
[0041] 通过下面描述的的方法可以确定电缆性能降低的类型。
[0042] 在电缆内外绝缘和电磁屏蔽性能均良好的情况下，可将电缆等效看做一导线，导 线任何部分的电流分布应十分相近。绝缘均匀的电缆在内部电流值分布也十分相近的情 况下，电缆外层绝缘层上所检测到的电场和电磁场也应十分相近，电缆各点磁场模型如图1 所示。
[0043] 在运电缆往往只会在个别点或线段因外力或运行环境的不同，出现绝缘或屏蔽性 能降低的情况。当电缆某点或段的屏蔽或绝缘性能降低时，该部位的电场和电磁场相对正 常部位出现畸变。
[0044] 当电缆上某点出现屏蔽性能降低时(如铠装层螺旋缝隙)，该点会有大量电磁外 泄，其电磁强场度会高于临近其它部位，磁场模拟图如图2所示。
[0045] 取得A、B、C三点的测值，若A、C两点的测量值相近，且匀小于B点测量值，则可以 判断B点为屏蔽性能降低点。
[0046] 当电缆上某点出现绝缘性能降低时，该点在电路上等效于线路负载的并联电阻， 电路结构模拟图如图3所示：Ra :线路负载，Rb :绝缘性能降低时的等效电阻，Ic=Ib+Ia; 即AB段导线的电磁场强度小于BC段导线的电磁场强度。
[0047] 该现象在电缆上的电磁场分布模拟图如图4所示。
[0048] 取得A、B、C三点的测值，当C、B两点测值相近，且均大于A点测值时，则可以判断 B点为绝缘性能降低点。
[0049] 当电缆上某点的屏蔽和绝缘性能都降低时，电缆上的电磁场分布图5所示。
[0050] 取得A、B、C三点的测值，当B点测值大于C点测值，且C点测值大于A点测值时， 则可判断B点为屏蔽和绝缘性能都降低。
[0051] 就近选取运行情况较好的点做为参考点，可以减少测量时间、选点路程、提高效率 以及避免相序测量错误等。
[0052] 本发明的有益效果在于：电缆无需停电；可实现绝缘电阻的在线监测，方便掌握 电力缆绝缘性能状态量，为在运电力电缆是否需要停运检修或更换提供可靠依据；不影响 用电企业的正常运行和居民日常生活；无需其它辅助资料，即到即测，方便查找绝缘电阻薄 弱点；可精细比较同根电缆不同部位的相对绝缘情况；无需改变电缆的运行和连接方式、 触碰电缆外绝缘层即可判断该点电缆绝缘情况，省时省力；单人即可完成检测任务，人力投 入少，安全可靠，无触电危险。
【专利附图】
【附图说明】
[0053] 图1为电缆的屏蔽性和绝缘性都没有被破坏的情况下的电缆磁场模拟图；
[0054] 图2为电缆某点屏蔽性降低的情况下，电缆磁场模拟图；
[0055] 图3为电缆某点绝缘性降低的情况下，电缆绝缘性能降低时的等效电路图；
[0056] 图4为电缆某点绝缘性降低的情况下，电缆磁场模拟图；
[0057] 图5为电缆某点绝缘性和屏蔽性都降低的情况下，电缆磁场模拟图；
[0058] 图6为本发明检测电缆阻抗或屏蔽性是否降低的装置结构示意图；
[0059] 图7为本发明电磁场探头结构示意图。
【具体实施方式】
[0060] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不 用于限制本发明。
[0061] 一种检测在运电缆的绝缘和屏蔽性能的方法及设备：
[0062] 步骤一：用电磁测量装置对在运电缆的不同位置的电磁场大小进行测量；
[0063] 步骤二，对测量不不同点的电磁场Bi进行比较，若某点的电磁场Bi比附近某一点 大，则电缆该点的屏蔽性或绝缘性降低。
[0064] 按上述方案，当出现某点的电磁场Bi比附近某一点大时，再对该点两侧点再进行 检测，以确定该点及两侧的电磁场Bi，并进行对比，判断是绝缘性降低和/或屏蔽性降低： [0065] 若，测量后发现：某点B点的电磁场明显位于B点两侧A、C点，而A、C两点的点磁 场值相同或接近相同，则B点的屏蔽性降低，电缆磁场变化如图2所示；
[0066] 若，测量后发现：沿电缆的电流方向(本实施例电流从C点流向B点，再流向A点)， 从B点开始，电磁场值Bi逐渐降低，然后稳定在某一数值，即C点的电磁场值大于A点的电 磁场值，则B点的绝缘性降低，电缆磁场变化如图4所示；
[0067] 若，测量后发现：沿电缆的电流方向(本实施例电流从C点流向B点，再流向A点)， B点电磁场值大于A、C两点，且C的电磁场值大于A点的电磁场值，则B点的绝缘性和屏蔽 性均降低，电缆磁场变化如图5所示。
[0068] 按上述方案，在检测时，B、C两点的间距及A、B两点沿电缆轴向的间距大于等于50 厘米。
[0069] 一种检测电缆绝缘性或屏蔽性是否降低的装置，包括：
[0070] 定向电磁场探头1，用于检测电缆的磁场；
[0071] 电磁场传感模块2,用于从定向电磁探头实时的米集磁场值B，并将信息传给微处 理器；
[0072] 微处理器3,用于接收电磁场传感器模块传送的磁场数据，并将不同点的磁场值B 进行比较以判断测试点的屏蔽性和或绝缘性是否降低，并将测试各点的磁场数据及比较结 果传给显示模块；
[0073] 显示模块4,用于显示测试点的磁场值及比较结果。
[0074] 作为优选方案，所述电磁场探头1包括磁芯电感器11，磁芯电感器外层设置有电 磁屏蔽层12。
[0075] 作为优选方案，微处理器3判断测试点的绝缘性和或屏蔽性是否降低的方法为：
[0076] 若，测量后发现：某点B点的电磁场明显位于B点两侧A、C点，而A、C两点的点磁 场值相同或接近相同(如图2)，则B点的屏蔽性降低；
[0077] 若，测量后发现：沿电缆的电流方向(本实施例电流从C点流向B点，再流向A点)， 从B点开始，电磁场值Bi逐渐降低，然后稳定在某一数值(如图4)，即C点的电磁场值大于 A点的电磁场值，则B点的绝缘性降低；
[0078] 若，测量后发现：沿电缆的电流方向(本实施例电流从C点流向B点，再流向A点)， B点电磁场值大于A、C两点，且C的电磁场值大于A点的电磁场值(如图5 )，则B点的绝缘 性和屏蔽性均降低。
【权利要求】
1. 一种检测在运电缆绝缘性及屏蔽性是否降低的方法，该方法包括： 步骤一：用电磁测量装置对在运电缆的不同位置的电磁场大小进行测量； 步骤二，对测量不同点的电磁场Bi进行比较，若某点的电磁场Bi比附近某一点大，则 电缆该点的屏蔽性或绝缘性降低。
2. 根据权利要求1所述的检测在运电缆绝缘性及屏蔽性是否降低的方法，其特征在 于：还包括步骤三，具体为，当出现某点的电磁场Bi比附近某一点大时，对该点两侧点再进 行检测，以确定该点及两侧的电磁场Bi，并进行对比，判断是绝缘性降低和/或屏蔽性降 低： 若，某点的电磁场Bi明显大于两侧点，而两侧点的Bi接近相同，则该点的屏蔽性降 低； 若，某点的电磁场Bi,与其一侧其他点接近相同，但明显大于另一侧其它点，则该点的 绝缘性降低； 若，某点的电磁场B i明显大于两侧点，且其一侧其它点明显大于另一侧其它点，则该 点的绝缘性和屏蔽性均降低。
3. 根据权利要求1或2所述的检测在运电缆绝缘性及屏蔽性是否降低的的方法，其特 征在于：在检测时，两相邻检测点的间距大于等于50厘米。
4. 一种检测在运电缆绝缘性或屏蔽性是否降低的装置，包括： 定向电磁场探头，用于检测电缆的磁场； 电磁场传感模块，用于从定向电磁探头实时的采集电磁场值B，并将信息传给微处理 器； 微处理器，用于接收电磁场传感器模块传送的磁场数据，并将不同点的磁场值B进行 比较以判断测试点的屏蔽性和或绝缘性是否降低，并将测试各点的磁场数据及比较结果传 给显示模块； 显示模块，用于显示测试点的磁场值及比较结果。
5. 根据权利要求4所述的一种检测在运电缆绝缘性或屏蔽性是否降低的装置，其特征 在于：微处理器判断测试点的绝缘性和或屏蔽性是否降低的方法为： 若，某点的电磁场Bi明显大于两侧点，而两侧点的Bi接近相同，则该点的屏蔽性降 低； 若，某点的电磁场Bi,与其一侧其他点接近相同，但明显大于另一侧其它点，则该点的 绝缘性降低； 若，某点的电磁场B i明显大于两侧点，且其一侧其它点明显大于另一侧其它点，则该 点的绝缘性和屏蔽性均降低。
6. 根据权利要求4或5所述的一种检测在运电缆绝缘性或屏蔽性是否降低的装置，所 述电磁场探头包括磁芯电感器，磁芯电感器外层设置有电磁屏蔽层。
【文档编号】G01R31/12GK104215885SQ201310221678
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】石从元, 石从永 申请人:石从元