[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于电力电缆技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的思路是：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。发明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m_Al，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，本发明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。