一种无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置的制作方法

本实用新型涉及架空电网的安全运行监测领域，尤其涉及一种无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置。

背景技术：

随着我国国民经济的迅猛发展，大气污染逐渐加剧，输电线路沿线的工矿环境日益复杂，这对输电线路的安全运行构成威胁。腐蚀是影响电网运行长期安全性的重要因素，特别是服役30年以上的老式架空电网，其腐蚀程度变得异常严重和复杂，这对其性能的退化和服役期限有着至关重要的影响。架空电网的腐蚀过程是基于水分、氧和污染物离子等参与的电化学过程。以架空地线的钢绞线为例，其腐蚀过程是有水分、氧、二氧化碳、氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子等参与的锌、铁腐蚀过程，这一腐蚀过程中的晶界变化以及腐蚀产物堆积等现象，对钢绞线的剩余寿命有着直接影响。因腐蚀导致架空地线断裂从而引发的跳电事故，会造成巨大经济损失和不良政治影响，而且复电维修急迫、困难，因此架空地线的腐蚀预警极为必要，但传统的腐蚀程度检测方法操作复杂且具有破坏性，如拉伸试验的力学测试。

近几年来，出现了一些架空地线腐蚀程度的简易检测方法。如基于短路电流叠加的接地故障定位技术，但这种方法只有在故障发生后才可以报警，不能在较早阶段预警以便维护；如基于接地电阻扫频的测试技术，可用作防雷检测，但这种方法仅针对雷击时候的泄流能力，对日常老化断裂不能预警；如基于模拟信号反馈的地线直流融冰短接定位技术，但这种方法只针对直流融冰系统的故障；此外还有大量针对光纤复合架空地线的运行监测技术。但在这些现有技术中，并没有对传统架空地线进行在线腐蚀监测预警的报道，也无专利保护。

申请号为201610894367.1的中国专利申请中提出了一种针对架空地线的单根股线进行腐蚀程度无损检测方法，其主要内容是将不同腐蚀时间的力学性能与单根股线的高频交变信号响应频率内在关联，但这种方法只能将作为架空地线的钢绞线拆股进行电信号测试，无法实现无损在线监测。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足之处，本实用新型提供了一种无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置，能够对实际服役的架空地线的腐蚀程度进行无损在线检测，检测方便、分析精准、成本低廉、便于推广。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置，用于对作为架空地线的钢绞线进行在线分段检测，包括：一个高频交变信号发生与探测器1、四根设有外绝缘层和电磁屏蔽层的电极连接线2、四个环形卡夹3、一个绝缘电磁屏蔽罩4和两块绝缘电磁屏蔽板5；

高频交变信号发生与探测器1的参比电极1A、工作电极1B、对电极1C和感应电极1D分别通过一根电极连接线2与不同的环形卡夹3电连接，并且连接参比电极1A的电极连接线2与连接对电极1C的电极连接线2相互缠绕，而连接工作电极1B的电极连接线2与连接感应电极1D的电极连接线2相互缠绕；

连接对电极1C的环形卡夹3与架空地线待测段的左端外侧欧姆接触，连接参比电极1A的环形卡夹3与架空地线待测段的左端内侧欧姆接触，连接感应电极1D的环形卡夹3与架空地线待测段的右端内侧欧姆接触，连接工作电极1B的环形卡夹3与架空地线待测段的右端外侧欧姆接触；架空地线待测段和四个环形卡夹3被罩在绝缘电磁屏蔽罩4的内部，并且绝缘电磁屏蔽罩4的两端采用绝缘电磁屏蔽板5封堵。

优选地，每个环形卡夹3与架空地线待测段的接触面积为15～35cm²。

优选地，连接对电极1C的环形卡夹3与连接参比电极1A的环形卡夹3之间相距0.5～1cm；连接感应电极1D的环形卡夹3与连接工作电极1B的环形卡夹3之间相距0.5～1cm。

优选地，所述绝缘电磁屏蔽罩4的长度为50～500cm。

优选地，所述高频交变信号发生与探测器1的频率范围是1～100000Hz。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置通过将与高频交变信号发生与探测器1连接的四个环形卡夹3按照“连接对电极1C的环形卡夹3、连接参比电极1A的环形卡夹3、连接感应电极1D的环形卡夹3、连接工作电极1B的环形卡夹3”顺序夹在架空地线待测段，并采用绝缘电磁屏蔽罩4将架空地线待测段和四个环形卡夹3罩在其内部，采用绝缘电磁屏蔽板5将绝缘电磁屏蔽罩4的两端封堵，再控制高频交变信号发生与探测器1发出一定频率的交变信号，并接收对应的探测电信号，从而就可以通过将探测电信号与腐蚀前架空地线的探测信号进行对比得出探测电信号偏移程度，再根据预先测得的探测电信号偏离程度与钢绞线腐蚀程度关联即可判断出架空地线待测段的腐蚀程度。本实用新型提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置可以对绝缘电磁屏蔽罩4内的架空地线待测段进行一次快速测试，当一段架空地线待测段测试完成后，可移动至下一段继续测试，从而即可方便地对作为架空地线的钢绞线进行不拆股的逐段精准检测分析。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型所提供无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1实验室加速腐蚀模拟不同周期钢绞线的全谱导纳信号图。

图3为本实用新型实施例1实验室加速腐蚀模拟不同周期钢绞线的低频阻抗信号图。

图4为本实用新型实施例2中钢绞线的全谱导纳信号图。

图5为本实用新型实施例2中钢绞线的低频阻抗信号图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

下面对本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置进行详细描述。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知现有技术。

如图1所示，一种无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置，用于对作为架空地线的钢绞线进行不拆股的在线分段检测，其具体结构包括：一个高频交变信号发生与探测器1、四根设有外绝缘层和电磁屏蔽层的电极连接线2、四个环形卡夹3、一个绝缘电磁屏蔽罩4和两块绝缘电磁屏蔽板5；高频交变信号发生与探测器1的参比电极1A、工作电极1B、对电极1C和感应电极1D分别通过一根电极连接线2与不同的环形卡夹3电连接，并且连接参比电极1A的电极连接线2与连接对电极1C的电极连接线2相互缠绕，而连接工作电极1B的电极连接线2与连接感应电极1D的电极连接线2相互缠绕。连接对电极1C的环形卡夹3与架空地线待测段的左端外侧欧姆接触，连接参比电极1A的环形卡夹3与架空地线待测段的左端内侧欧姆接触，连接感应电极1D的环形卡夹3与架空地线待测段的右端内侧欧姆接触，连接工作电极1B的环形卡夹3与架空地线待测段的右端外侧欧姆接触。架空地线待测段和四个环形卡夹3被罩在绝缘电磁屏蔽罩4的内部，并且绝缘电磁屏蔽罩4的两端采用绝缘电磁屏蔽板5封堵。

其中，该无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置可以包括以下实施方案：

(1)为了实现在不拆股的情况下对实际服役中的作为架空地线的钢绞线进行分段检测，所述环形卡夹3需要直接夹在作为架空地线的钢绞线的多根股线上，并且每个环形卡夹3与架空地线待测段的接触面积最好为15～35cm²，同时最好使用导电膏实现环形卡夹3与架空地线待测段的大面积欧姆接触，这可以有效消除接触电阻。在实际应用中，环形卡夹3的尺寸最好是与作为架空地线的钢绞线的粗细程度相匹配，从而环形卡夹3与架空地线待测段的接触面积主要取决于环形卡夹3与架空地线待测段的接触宽度，而环形卡夹3与架空地线待测段的接触宽度最好为5～10cm。此外，为了方便环形卡夹3夹在架空地线上，环形卡夹3最好采用上下开合的结构。

(2)“连接对电极1C的环形卡夹3与架空地线待测段的左端外侧欧姆接触，连接参比电极1A的环形卡夹3与架空地线待测段的左端内侧欧姆接触，连接感应电极1D的环形卡夹3与架空地线待测段的右端内侧欧姆接触，连接工作电极1B的环形卡夹3与架空地线待测段的右端外侧欧姆接触”这句话中的“左端”、“右端”、“内侧”和“外侧”仅是为了表示一种相对位置关系，也就是说，四个环形卡夹3在架空地线待测段上的位置关系是按照“连接对电极1C的环形卡夹3、连接参比电极1A的环形卡夹3、连接感应电极1D的环形卡夹3、连接工作电极1B的环形卡夹3”顺序排列。连接对电极1C的环形卡夹3与连接参比电极1A的环形卡夹3之间最好相距0.5～1cm，连接感应电极1D的环形卡夹3与连接工作电极1B的环形卡夹3之间最好相距0.5～1cm，这可以凸显四电极法测试的准确性。为了兼顾分段检测的检测准确性和检测效率，所述绝缘电磁屏蔽罩4的长度最好为50～500cm。

(3)为了保证检测结果具有较好的准确度，所述高频交变信号发生与探测器1的频率范围最好是1～100000Hz，并且所述高频交变信号发生与探测器1的探测电信号可以采用阻抗、导纳、电模量、复数电介质中的一种或几种。

(4)架空地线待测段和四个环形卡夹3被罩在绝缘电磁屏蔽罩4的内部，并且绝缘电磁屏蔽罩4的两端采用绝缘电磁屏蔽板5封堵，从而绝缘电磁屏蔽罩4内可以实现完全电磁屏蔽。所述绝缘电磁屏蔽罩4沿轴向设有屏蔽罩开口41，从而使绝缘电磁屏蔽罩4能够直接将实际服役中的架空地线罩在其内部。所述绝缘电磁屏蔽板5的中心设有通孔51，并且所述绝缘电磁屏蔽板5上沿径向设有屏蔽板开口52，从而使所述绝缘电磁屏蔽板5可以套在实际服役中的架空地线上。在实际应用中，所述绝缘电磁屏蔽罩4可以是带有绝缘内衬的电磁屏蔽罩4，所述绝缘电磁屏蔽板5可以是带有绝缘内衬的电磁屏蔽板；所述绝缘电磁屏蔽罩4最好为圆柱形，所述绝缘电磁屏蔽板5最好为圆板。

具体地，当采用该无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置对钢绞线进行检测时，先将四个环形卡夹3按照“连接对电极1C的环形卡夹3、连接参比电极1A的环形卡夹3、连接感应电极1D的环形卡夹3、连接工作电极1B的环形卡夹3”顺序夹在钢绞线待测段，然后采用绝缘电磁屏蔽罩4将钢绞线待测段和四个环形卡夹3罩在其内部，并采用绝缘电磁屏蔽板5将绝缘电磁屏蔽罩4的两端封堵，再控制高频交变信号发生与探测器1发出一定频率范围的交变信号，并接收对应的探测电信号，随后通过将探测电信号与腐蚀前架空地线的探测信号进行对比，可以得出探测电信号偏移程度。预先检测不同腐蚀周期下钢绞线的探测电信号偏移程度，并通过测试不同腐蚀周期下钢绞线的芯部直径损失与抗拉强度损失对钢绞线的腐蚀程度做出判断，从而可以将探测电信号偏离程度与钢绞线腐蚀程度关联，得出钢绞线腐蚀程度的电信号判断依据。在采用该无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置对实际服役的作为架空地线的钢绞线进行不拆股在线分段检测时，可以检测出架空地线待测段的探测电信号偏移程度，再根据探测电信号偏离程度与钢绞线腐蚀程度关联即可判断出架空地线待测段的腐蚀程度。该无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置可以对绝缘电磁屏蔽罩4长度内的架空地线待测段进行一次快速测试，当一段架空地线待测段测试完成后，可移动至下一段继续测试，从而即可方便地对作为架空地线的钢绞线进行不拆股的逐段精准检测分析。

进一步地，该无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置至少具有以下优点：

(1)本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置可以按照绝缘电磁屏蔽罩4的长度一次快速测试，当一段架空地线待测段测试完成后，可移动至下一段继续测试，从而即可方便地对作为架空地线的钢绞线进行不拆股的逐段精准检测分析。

(2)本实用新型提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置采用四线法测试，并通过环形卡夹增加接触面积，从而有效消除了接触电阻影响，提高了准确性。

(3)本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置通过绝缘电磁屏蔽罩4和绝缘电磁屏蔽板5使绝缘电磁屏蔽罩4内实现了完全电磁屏蔽，并且通过将连接参比电极1A的电极连接线2与连接对电极1C的电极连接线2相互缠绕，将连接工作电极1B的电极连接线2与连接感应电极1D的电极连接线2相互缠绕，从而有效消除了电磁干扰，这能够使检测结果更加精准。

综上可见，本实用新型实施例能够对实际服役的架空地线的腐蚀程度进行无损在线检测，检测方便、分析精准、成本低廉、便于推广。

为了更加清晰地展现出本实用新型所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置进行详细描述。

实施例1

采用本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置对已知腐蚀程度的实验室加速腐蚀模拟的钢绞线进行测试，其测试步骤如下：

(1)将本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置与实验室加速腐蚀模拟不同周期的5米长GJ-35型钢绞线连接，待测。

(2)控制高频交变信号发生与探测器1发出10～10000Hz的交变信号，探测钢绞线的全谱导纳信号与低频阻抗信号。

(3)提取每个腐蚀周期下钢绞线的导纳极值频率与直流电阻，并对这两种探测电信号进行综合分析，得出探测电信号与腐蚀前探测电信号的偏离程度；通过测试不同腐蚀周期下钢绞线的芯部直径损失与抗拉强度损失对钢绞线的腐蚀程度做出判断，将探测电信号的偏离程度与钢绞线腐蚀程度关联，得出钢绞线腐蚀程度的电信号判断依据。

具体地，上述测试中的实验室加速腐蚀模拟不同周期的钢绞线的全谱导纳信号可以如图2所示，上述测试中的实验室加速腐蚀模拟不同周期的钢绞线的低频阻抗信号可以如图3所示；由图2和图3可以看出：根据现有技术中微结构与力学测试结果“换线依据是已损失20％抗拉强度，对应腐蚀54个周期的”，而按照本实用新型实施例1中的探测电信号测试计算此时可服役寿命为51个周期，已小于腐蚀周期，应该换线，与力学测试结果高度吻合。

实施例2

采用本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置对未知腐蚀程度的野外实际服役不同时间的钢绞线进行测试，其测试步骤如下：

(1)将本实用新型所提供的无损在线检测架空地线腐蚀程度的检测装置与野外实际服役不同时间(轻度污染环境下服役47年的XF781线、重度污染环境下服役27年的BT631线)的5米长GJ-35型钢绞线连接，待测。

(2)控制高频交变信号发生与探测器1发出10～10000Hz的交变信号，探测钢绞线的全谱导纳信号与低频阻抗信号。

(3)提取每个未知腐蚀程度钢绞线的导纳极值频率与直流电阻，并对这两种探测电信号进行综合分析，得出探测电信号与腐蚀前探测电信号的偏离程度，即可判断出钢绞线的腐蚀程度，预测剩余寿命。

具体地，上述测试中的钢绞线的全谱导纳信号可以如图4所示，上述测试中的钢绞线的低频阻抗信号可以如图5所示；由图4和图5可以看出：根据本实用新型实施例2中的探测电信号测试计算XF781线剩余寿命为39年、BT631线剩余寿命为15年。

综上可见，本实用新型实施例能够对实际服役的架空地线的腐蚀程度进行无损在线检测，检测方便、分析精准、成本低廉、便于推广。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。