一種用於電纜絕緣缺陷檢測的複合傳感器的製作方法

2024-02-07 14:51:15 1

本發明涉及電纜絕緣檢測領域，具體地，涉及一種用於電纜絕緣缺陷檢測的複合傳感器。

背景技術：

隨著城市電網用電負荷的不斷增漲，電力電纜的絕緣故障概率也大大增加，在電纜發生絕緣故障之前都會有局部放電產生，通過檢測局部放電信號可以及時發現電纜中存在的絕緣缺陷，避免發生絕緣故障，開展電力電纜局部放電檢測保障對電力系統的安全穩定運行具有重要意義。

當前電力電纜的局部放電檢測方法主要有高頻電磁耦合法、特高頻法、超聲波檢測法等。其中，高頻電磁耦合法通過在電纜本體或接地線上套接高頻傳感器來檢測發生局放時電纜本體或接地線中流過的高頻脈衝電流信號；特高頻法通過在電纜接頭附近放置特高頻傳感器，檢測發生局放時輻射出的特高頻電磁波信號；超聲波法通過在電纜接頭附近放置超聲波傳感器，檢測發生局放時輻射出的超聲波信號。

電力電纜的運行環境複雜，幹擾源較多，採用單一的檢測技術對電纜進行檢測時，由於幹擾的影響，檢測結果的誤判率較高，如電纜附近的手機通訊、汽車發動機點火等都會對特高頻檢測結果產生影響，電纜接頭附近的機械振動噪聲都會被超聲波傳感器檢測到，與電纜電氣迴路相連接的任何設備上有電磁幹擾脈衝都會傳到高頻傳感器上，影響高頻檢測結果。

綜上所述，本申請發明人在實現本申請發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

在現有技術中，現有的電力電纜的局部放電檢測方法採用單一的檢測技術進行檢測，存在檢測不準確的技術問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種用於電纜絕緣缺陷檢測的複合傳感器，解決了現有的電力電纜的局部放電檢測方法採用單一的檢測技術進行檢測，存在檢測不準確的技術問題，實現了通過複合傳感器能夠同時實現多種檢測方法，提高了檢測準確率的技術效果。

由於高頻法、特高頻法和超聲波法檢測的是不同的物理量，檢測原理及檢測頻段相差巨大，因而幹擾源本身也相差較大，即，對於不同的檢測方法，其幹擾源是不同的，同一幹擾源只對一種檢測方法產生影響，而一般不能同時對其它的檢測方法也產生影響。

為了提高電纜現場檢測過程中的抗幹擾性能及提高局放檢測結果的可靠性，有必要結合不同的檢測技術，同步檢測，相互驗證。本發明提供了一種可以支持超聲和高頻信號同步檢測的新型複合傳感器。

本發明提供了一種複合型傳感器，可以同時支持超聲波和高頻信號檢測，此外，在傳感器結構上改變了傳統搭扣鎖緊傳感器的結構，採用內置式鎖扣，此種形式減小了鎖扣的體積，增加了傳感器的美觀，並且鎖緊後有固定作用，有效的解決了合頁3連接後傳感器的晃動問題，提高了傳感器的性能，從而完美的解決了結構本身可能導致傳感器性能不穩定、不一致的問題；在接頭部位設計有一個u形結構，可以有效的保護接頭，避免碰撞或掉落的時候對接頭的損害。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的。

一種用於電纜局放檢測的聲電聯合型傳感器，包括一個金屬屏蔽盒1和盒蓋2，其中，金屬屏蔽盒1整體形狀為一個圓環，在圓環的中心圓孔周圍設有一環形腔形成盒體空間；整個金屬屏蔽盒1從中心分成兩半1.1與1.2，兩半的一端通過採用合頁3連接組合，另一端有一個方形的突起結構，內部安裝內置式鎖扣4進行連接，屏蔽盒1.1與1.2上，分別有一個突出的u形結構，u型結構的底部，分別有一個相同的安裝孔，用來安裝兩個相同的bnc接頭：bnc接頭ⅰ7和bnc接頭ⅱ8；盒蓋2的外形與金屬屏蔽盒保持一致，同樣分為兩半2.1與2.2，分別蓋設在各自一半上；在環形腔底部墊設有由兩個半圓環組成的絕緣墊圈5，在絕緣墊圈5上安放有由兩個半圓環組成的磁芯6，其中一個半圓磁芯6.1上纏繞有一定匝數的金屬線圈，可以接收到高頻信號，所述金屬線圈與bnc接頭ⅰ7連接，bnc接頭ⅰ7用同軸線纜連接測試設備用於高頻信號的輸出；在其中一半的盒蓋2.2上，有一個圓孔2.3，用來安裝一個非接觸式超聲傳感器9，可以接收到超聲信號，非接觸式超聲傳感器9與bnc接頭ⅱ8連接，bnc接頭ⅱ8用同軸線纜連接測試設備用於超聲信號的輸出。

本發明中，在金屬屏蔽盒1端面上開設有螺釘孔，在盒蓋2上對應開設有連接孔，通過採用螺釘將盒蓋2固定蓋在金屬屏蔽盒1上；盒蓋2的中心圓孔邊沿設有固定臺階2.4用於固定絕緣墊圈5；盒蓋2.2上開設有圓孔2.3，用來安裝非接觸式超聲傳感器9。

本發明中，在金屬屏蔽盒1內的圓孔邊沿至環形腔方向設有一支撐環1.3，在絕緣墊圈5中間孔邊沿相應設有一臺階5.1，與屏蔽盒1內的1.3配合使用，固定絕緣墊圈5。

本發明中，在金屬屏蔽盒1.1與1.2內的環形腔中，位於bnc接頭ⅰ7與bnc接頭ⅱ8處分別開設有u型槽，作為兩個bnc接頭的安裝空間。

本發明中，鎖扣4由鎖芯4.1、鎖片4.2、暗扣4.3三部分組成，為內置插入式鎖扣，安裝於金屬屏蔽盒1內部；鎖芯4.1頂部為一個圓錐形狀，圓錐底部連接一個直徑略小的圓柱結構，底部為外螺紋結構，安裝於金屬屏蔽盒1.2的一端；鎖片4.2為片狀結構，中心部位開有圓孔，安裝於金屬屏蔽盒1.1的一端，鎖片4.2的底部壓一個彈簧，鎖芯4.1依靠頂部的圓錐結構插入鎖片4.2的中心孔後，彈簧彈起，卡住圓錐結構底部的圓柱結構，即可鎖緊；暗扣4.3由兩個圓柱連接在一起組成，兩個圓柱體的直徑不同，直徑略大的一頭壓在鎖片4.2上，盒蓋2.1上開有一個圓孔，直徑與暗扣4.3中直徑略小的圓柱體保持一致，暗扣4.3中直徑略小的圓柱體穿過該圓孔，將盒蓋用螺絲固定好後，即可把暗扣(4.3)進行固定，按壓暗扣4.3，鎖片4.2下壓，即可打開鎖芯4.1，從而打開傳感器。

本申請提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

1、市面上現有傳感器一般採用合頁與搭扣的連接方式，由於合頁的製造精度原因，造成的結果是傳感器閉合後，左右兩半結構會晃動，造成測試結果不準確、傳感器性能不穩定、傳感器之間一致性不好等一系列問題，而該發明的內置式鎖扣很好的解決了傳感器左右兩半閉合後晃動的情況，牢固可靠，能穩定，傳感器之間一致性好，並且減小了傳感器的體積，外形小巧美觀。

2、市面上現有的傳感器中，接頭一般都裸露在傳感器的外部，如果傳感器意外掉落或者在測試時有一些碰撞的話，非常容易造成接頭的損壞或者變形，從而造成傳感器的損耗，而該發明就很好避免了這些意外情況對接頭的損壞，在接頭的外部有一道保護裝置，可以有效的保護接頭，不會出現因接頭損壞而造成傳感器無法使用的情況，從而增加了傳感器的使用壽命。

3、市面上現有的傳感器只能測量電纜高頻信號，而本發明具有聲電聯合的功能，在測試高頻信號的同時，也能夠同步測試超聲信號，測試更全面，抗幹擾性能更強，結果更準確，應用更廣泛。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定；

圖1是用於電纜絕緣缺陷檢測的複合傳感器的結構示意圖；

圖2是高頻傳感器整體結構示意圖及沿中心線剖開後的示意圖；

圖3是高頻傳感器內部結構示意圖；

圖4是屏蔽盒結構示意圖；

圖5為盒蓋結構示意圖；

圖6是絕緣墊圈結構示意圖；

圖7是鎖芯及安裝後結構示意圖；

圖8是鎖片、暗扣及安裝後結構示意圖；

圖9是鎖扣鎖緊後結構示意圖；

圖10為非接觸式超聲傳感器示意圖。

具體實施方式

本發明提供了一種用於電纜絕緣缺陷檢測的複合傳感器，解決了現有的電力電纜的局部放電檢測方法採用單一的檢測技術進行檢測，存在檢測不準確的技術問題，實現了通過複合傳感器能夠同時實現多種檢測方法，提高了檢測準確率的技術效果。

為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在相互不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述範圍內的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開的具體實施例的限制。

見圖2，圖3，一種用於電纜局放檢測的聲電聯合型傳感器，包括一個金屬屏蔽盒1和盒蓋2，其中，金屬屏蔽盒1整體形狀為一個圓環，在圓環的中心圓孔周圍設有一環形腔形成盒體空間；整個金屬屏蔽盒1從中心分成兩半1.1與1.2，兩半的一端通過採用合頁3連接組合，另一端有一個方形的突起結構，內部安裝內置式鎖扣4進行連接，屏蔽盒1.1與1.2上，分別有一個突出的u形結構，u型結構的底部，分別有一個相同的安裝孔，用來安裝兩個相同的bnc接頭：bnc接頭ⅰ7和bnc接頭ⅱ8；盒蓋2的外形與金屬屏蔽盒保持一致，同樣分為兩半2.1與2.2，分別蓋設在各自一半上；在環形腔底部墊設有由兩個半圓環組成的絕緣墊圈5，在絕緣墊圈5上安放有由兩個半圓環組成的磁芯6，其中一個半圓磁芯6.1上纏繞有一定匝數的金屬線圈，可以接收到高頻信號，所述金屬線圈與bnc接頭ⅰ7連接，bnc接頭ⅰ7用同軸線纜連接測試設備用於高頻信號的輸出；在其中一半的盒蓋2.2上，有一個圓孔2.3，用來安裝一個非接觸式超聲傳感器9，可以接收到超聲信號，非接觸式超聲傳感器9與bnc接頭ⅱ8連接，bnc接頭ⅱ8用同軸線纜連接測試設備用於超聲信號的輸出。

見圖4，圖5，本發明中，在金屬屏蔽盒1端面上開設有螺釘孔，在盒蓋2上對應開設有連接孔，通過採用螺釘將盒蓋2固定蓋在金屬屏蔽盒1上；盒蓋2的中心圓孔邊沿設有固定臺階2.4用於固定絕緣墊圈5；盒蓋2.2上開設有圓孔2.3，用來安裝非接觸式超聲傳感器9。

見圖4、圖6，本發明中，在金屬屏蔽盒1內的圓孔邊沿至環形腔方向設有一支撐環1.3，在絕緣墊圈5中間孔邊沿相應設有一臺階5.1，與屏蔽盒1內的1.3配合使用，固定絕緣墊圈5。

見圖4，本發明中，在金屬屏蔽盒1.1與1.2內的環形腔中，位於bnc接頭ⅰ7與bnc接頭ⅱ8處分別開設有u型槽，作為兩個bnc接頭的安裝空間。

見圖7，圖8及圖9，本發明中，鎖扣4由鎖芯4.1、鎖片4.2、暗扣4.3三部分組成，為內置插入式鎖扣，安裝於金屬屏蔽盒1內部；鎖芯4.1頂部為一個圓錐形狀，圓錐底部連接一個直徑略小的圓柱結構，底部為外螺紋結構，安裝於金屬屏蔽盒1.2的一端；鎖片4.2為片狀結構，中心部位開有圓孔，安裝於金屬屏蔽盒1.1的一端，鎖片4.2的底部壓一個彈簧，鎖芯4.1依靠頂部的圓錐結構插入鎖片4.2的中心孔後，彈簧彈起，卡住圓錐結構底部的圓柱結構，即可鎖緊；暗扣4.3由兩個圓柱連接在一起組成，兩個圓柱體的直徑不同，直徑略大的一頭壓在鎖片4.2上，盒蓋2.1上開有一個圓孔，直徑與暗扣4.3中直徑略小的圓柱體保持一致，暗扣4.3中直徑略小的圓柱體穿過該圓孔，將盒蓋用螺絲固定好後，即可把暗扣4.3進行固定，按壓暗扣4.3，鎖片4.2下壓，即可打開鎖芯4.1，從而打開傳感器。

本發明在測量時打開鎖扣4，將傳感器「鉗住被測電流」，使其從傳感器的中心通過；利用特徵阻抗為50歐姆的同軸電纜將bnc接頭7的輸出信號連接到輸入阻抗為50歐姆的測量裝置上；通過測量到的電壓信號即可換算得到相應的被測電流信號，詳見圖2。

本發明中，所述金屬屏蔽盒1由較輕質的金屬製成，起屏蔽外部電磁幹擾信號的作用。與市場上現有的傳感器結構相比，該傳感器的金屬屏蔽盒1去掉了搭扣，改為內置插入式鎖扣，此種形式減小了鎖扣的體積，增加了傳感器的美觀，並且鎖緊後有固定作用，有效的解決了合頁3連接後傳感器的晃動問題，提高了傳感器的性能，從而完美的解決了結構本身可能導致傳感器性能不穩定、不一致的問題；另外在接頭部位設計有一個u形結構，可以有效的保護接頭，避免碰撞或掉落的時候對接頭的損害。

本發明中，所述盒蓋2與金屬屏蔽盒1所用材料相同，且與屏蔽盒1的外形一致，同樣起到屏蔽外部電磁幹擾信號的作用。

本發明中，所述絕緣墊圈5材料為絕緣性能良好，且機械性能較好的塑料，從中間分為兩半，分別安放於兩部分屏蔽盒殼體1的底部，用於隔離磁芯6與金屬屏蔽盒1，避免磁芯6與金屬屏蔽盒1直接接觸。

本發明中，所述鎖扣3採用內置插入式鎖扣，按壓下暗扣4.3即可打開或閉合傳感器，非常簡單可靠，造型美觀，詳見圖7、圖8及圖9。

本發明中，所述磁芯6採用採用高磁導率、高線性度的鐵磁材料，形狀為截面是矩形的圓環。將磁芯沿直徑切開後，在其中一半磁芯的矩形斷面上粘貼一個與截面同樣形狀的、厚度固定的絕緣樹脂薄片，這樣在閉合時磁芯6中會形成氣隙。磁芯尺寸略小於屏蔽盒1的內腔體，安裝完成後，腔體內部澆注環氧樹脂，一方面起固定及保護作用，另一方面完全避免磁芯6與金屬屏蔽盒1接觸。

本發明中，所用非接觸式超聲傳感器9為接收型傳感器，型號為fus-40cr，靈敏度高，性能穩定、可靠，詳見圖10。

本發明中，所述兩個bnc接頭為市面上常規的bnc接頭。

高頻傳感器兩半金屬屏蔽盒1的一頭用一個合頁3連接，另一頭用鎖扣4進行鎖緊和打開，兩半絕緣墊圈5安放於金屬屏蔽盒1的內腔體底部，兩個半圓磁芯6的其中一個上纏繞一定匝數的金屬線圈後，安放於金屬屏蔽盒1的內腔體，金屬線圈與bnc接頭7連接，完成後在金屬屏蔽盒1的內腔體裡澆注環氧樹脂，最後蓋上盒蓋2。

本發明所用主要元件詳細情況如下：

金屬屏蔽盒1：一端依靠一個合頁進行連接，另一端用一個鎖扣3進行鎖緊；

絕緣墊圈5：安放於金屬屏蔽盒1的內腔體底部，起絕緣作用；

磁芯6：兩個半圓的磁芯6的其中一半纏繞一定匝數的金屬線圈，安放於絕緣墊圈5上，放置於金屬屏蔽盒1內；

bnc接頭ⅰ7：bnc接頭ⅰ7與磁芯6.1上纏繞的金屬線圈連接。

bnc接頭ⅱ8：bnc接頭ⅱ8與非接觸式超聲傳感器9連接。

現場實際使用過程中，傳感器屏蔽盒套接在電纜本體或接地線上，有超聲傳感器的一面朝向電纜接頭，通過同軸線纜連接傳感器和檢測分析設備即可進行局放超聲波及高頻信號的檢測及分析。

儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。