电缆中间接头密封性能测试装置和方法与流程

1.本技术涉及配网电缆中间接头技术领域，特别是涉及一种电缆中间接头密封性能测试装置和方法。


背景技术：

2.随着城市化不断扩容、针对市容市貌的要求越来越高、城市内电力线的架设由原来的架空线逐步转为使用地下电缆、电线电缆使用减少了城市蜘蛛网似的的电线，同时安全性能又得到提高。电缆在铺设时经常需要将两段电缆通过做电缆中间头的方式连接起来。电缆中间头的作业质量十分关键、会影响整条线路是否能安全运行的关键。因此，如何对电缆中间接头进行可靠的密封性能测试，是一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述问题，提供一种测试可靠性高的电缆中间接头密封性能测试装置和方法。
4.一种电缆中间接头密封性能测试装置，包括密封结构和试验装置，所述密封结构设置有用于放置电缆中间接头的密封腔；所述试验装置包括控制电路板、真空泵、电磁气阀和数字压力传感器模块，所述电磁气阀的进气口通过气管连接所述真空泵，所述电磁气阀的出气口通过气管连接所述数字压力传感器模块的进气口，所述数字压力传感器模块的出气口通过气管与所述密封腔连通，所述控制电路板通过数据线与所述真空泵、所述电磁气阀和所述数字压力传感器模块连接；
5.所述控制电路板用于控制所述真空泵进行充气或抽气后，将所述电磁气阀关断，并采集所述数字压力传感器模块检测到的气压值，根据所述气压值分析得到电缆中间接头的密封性能测试结果。
6.在其中一个实施例中，所述控制电路板在控制真空泵进行充气或抽气，通过所述数字压力传感器模块检测到气压达到相应的气压阈值后将所述电磁气阀关断，并记录所述数字压力传感器模块在气压保持时间内检测到的气压，根据记录的气压保持时间内的气压变化情况得到电缆中间接头密封性能测试结果。
7.在其中一个实施例中，所述密封结构包括结构本体和气咀，所述结构本体设置有所述密封腔，所述气咀设置于所述结构本体且与所述密封腔连通，所述气咀通过气管连接所述数字压力传感器模块的出气口。
8.在其中一个实施例中，所述结构本体包括第一结构体和第二结构体，所述第一结构体的一侧与所述第二结构体的一侧连接，所述第一结构体的另一侧和所述第二结构体的另一侧均设置有密封齿。
9.在其中一个实施例中，所述密封结构还包括密封圈，所述第一结构体和第二结构体均为半圆筒结构，所述密封圈在所述第一结构体和第二结构体通过密封齿闭合时，设置于所述第一结构体和第二结构体的相对两端；其中，所述密封圈包括与所述第一结构体和
第二结构体匹配的第一密封部，以及与电缆匹配的第二密封部。
10.在其中一个实施例中，所述密封结构还包括夹具，所述夹具用于在所述第一结构体和第二结构体通过密封齿闭合后进行夹持。
11.在其中一个实施例中，所述数字压力传感器模块包括压力传感器和adc接口芯片，所述adc接口芯片连接所述压力传感器和所述控制电路板。
12.在其中一个实施例中，所述试验装置还包括连接所述控制电路板的人机接口面板和储能装置。
13.在其中一个实施例中，所述控制电路板包括控制器、接口电路和充放电管理电路，所述控制器连接所述接口电路，并通过所述充放电管理电路连接所述储能装置，所述接口电路通过数据线连接所述真空泵、所述电磁气阀、所述数字压力传感器模块和所述人机接口面板。
14.一种电缆中间接头密封性能测试方法，基于上述的电缆中间接头密封性能测试装置实现，该方法包括：
15.控制真空泵进行充气或抽气后，将电磁气阀关断；
16.采集数字压力传感器模块检测到的气压值，根据所述气压值分析得到电缆中间接头密封性能测试结果。
17.上述电缆中间接头密封性能测试装置和方法，将电缆中间接头放置在密封结构内部的密封腔中，由控制电路板控制真空泵进行充气或抽气后，将真空泵关断，并采集数字压力传感器模块检测到的气压值，根据气压值分析得到电缆中间接头密封性能测试结果。在利用真空泵进行充气或抽气后，由数字压力传感器模块检测到的气压值可反映密封腔的气压变化，以此来评估电缆中间接头的密封性能，测试可靠性高。
附图说明
18.图1为一实施例中电缆中间接头密封性能测试装置的结构示意图；
19.图2为一实施例中试验装置的结构框图；
20.图3为一实施例中密封结构的正视图；
21.图4为一实施例中密封结构的侧视图；
22.图5为一实施例中密封圈的侧视图；
23.图6为一实施例中密封圈的俯视图。
具体实施方式
24.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
26.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电
路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
27.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。
28.在一个实施例中，如图1和图2所示，提供了一种电缆中间接头密封性能测试装置，包括密封结构110和试验装置120，密封结构110设置有用于放置电缆中间接头210的密封腔112。试验装置120包括控制电路板121、真空泵122、电磁气阀123和数字压力传感器模块124，电磁气阀123的进气口通过气管连接真空泵122，电磁气阀123的出气口通过气管连接数字压力传感器模块124的进气口，数字压力传感器模块124的出气口通过气管与密封结构110的密封腔112连通，控制电路板121通过数据线与真空泵122、电磁气阀123和数字压力传感器模块124连接。控制电路板121用于控制真空泵122进行充气或抽气后，将电磁气阀123关断，并采集数字压力传感器模块124检测到的气压值，根据气压值分析得到电缆中间接头210的密封性能测试结果。其中，真空泵122可采用微型空气压缩泵。
29.具体地，在需要对电缆中间接头210进行密封性能测试时，测试人员先将电缆中间接头210放置在密封结构110的密封腔112中，且电缆220延伸至密封结构110外部，密封结构110上可在电缆220伸出去的开口位置设置密封圈或其他密封材料以防止漏气。通过控制电路板121先将电磁气阀123打开，控制真空泵122进行充气使密封腔112形成正压并关闭电磁气阀123，记录数字压力传感器模块124检测到的气压值。然后控制电路板121打开电磁气阀123，控制真空泵122进行抽气使密封腔112形成负压后关闭电磁气阀123，并记录数字压力传感器模块124检测到的气压值。
30.控制电路板121可以是将密封腔112处于正压和负压时记录的气压值进行显示或打印，以供测试人员根据检测到的气压值分析电缆中间接头是否达标。此外，控制电路板121也可以是自动根据记录的气压值分析密封腔112内气压变化情况，根据气压变化情况确定电缆中间接头210的密封性能是否达标。例如，如果密封腔112形成正压时，检测到密封腔112内的气压下降幅度过大，则可认为是电缆中间接头210密封不达标，密封腔112内的气体从电缆中间接头210泄漏到电缆220，进而排到密封结构110外而导致数字压力传感器模块124检测到的气压下降；如果密封腔112形成负压时，检测到密封腔112内的气压上升幅度过大，则同样可认为是电缆中间接头210密封不达标，密封结构110外部气体通过电缆220从电缆中间接头210进入密封腔112内，导致数字压力传感器模块124检测到的气压上升。
31.进一步地，在一个实施例中，控制电路板121在控制真空泵122进行充气或抽气，通过数字压力传感器模块124检测到气压达到相应的气压阈值后将电磁气阀123关断，并记录数字压力传感器模块124在气压保持时间内检测到的气压，根据记录的气压保持时间内的气压变化情况得到电缆中间接头密封性能测试结果。
32.测试人员可以预先在控制电路板121保存气压阈值、气压保持时间和报警气压值等参数。可以理解，气压阈值、气压保持时间和报警气压值的具体取值并不唯一，可根据实际情况进行设置。具体地，气压阈值包括充气气压阈值和抽气气压阈值，控制电路板121控制真空泵122进行充气达到充气气压阈值后将电磁气阀123关断，记录数字压力传感器模块
124在气压保持时间内检测到的气压。然后，控制电路板121打开电磁气阀123，控制真空泵122进行抽气达到抽气气压阈值时将电磁气阀123关断，记录数字压力传感器模块124在气压保持时间内检测到的气压。根据在正压和负压下记录的气压值，如果控制电路板121分析气压保持时间内的气压变化量均小于或等于报警气压值，则可认为电缆中间接头210的密封性能合格。反之，如果在正压或负压下气压保持时间内的气压变化量大于报警气压值，则可认为电缆中间接头210的密封性能不合格。
33.数字压力传感器模块124的具体结构并不唯一，在一个实施例中，数字压力传感器模块包括压力传感器和adc(analogue-to-digital conversion，模数转换)接口芯片，adc接口芯片连接压力传感器和控制电路板121。具体地，压力传感器可采用高精度压阻式压力传感器,adc接口芯片通过连接排线与控制电路板121相连接，连接线从控制电路板121上提供电源给数字压力传感器模块124供电，数据线是数字压力传感器模块124和控制电路板121上接口电路的通信线，负责数字压力传感器模块124的数据传递。
34.在一个实施例中，继续参照图2，试验装置120还包括连接控制电路板121的人机接口面板125和储能装置126。具体地，人机接口面板125包括显示屏与驱动电路，驱动电路连接显示屏，并通过排线与控制电路板121连接。其中，显示屏可采用触控显示屏，测试人员可通过触控显示屏进行参数设置，例如输入气压阈值、气压保持时间和报警气压值等参数保存在控制电路板121。控制电路板121在记录正压和负压下记录的气压值后，还可根据记录的气压值生成气压监控图表发送至触控显示屏进行显示。此外，人机接口面板125还可包括与控制电路板121连接的按钮，测试人员也可以是通过按钮进行参数设置。
35.进一步地，在一个实施例中，人机接口面板125还可包括连接控制电路板121的报警电路，报警电路具体可包括报警灯、扬声器等。以扬声器为例，控制电路板121在分析在正压或负压下气压保持时间内的气压变化量大于报警气压值时，还可控制扬声器发出报警声，以提醒测试人员本次测试的电缆中间接头210密封性能不合格。进一步地，储能装置126具体可采用蓄电池，用于为控制电路板121、人机接口面板125和数字压力传感器模块124提供电源。
36.在一个实施例中，控制电路板121包括控制器、接口电路和充放电管理电路，控制器连接接口电路，并通过充放电管理电路连接储能装置126，接口电路通过数据线连接真空泵122、电磁气阀123、数字压力传感器模块124和人机接口面板125。其中，控制器具体可采用mcu(micro control unit，微控制单元)。
37.可以理解，密封结构110的具体结构也并不是唯一的，在一个实施例中，如图3和图4所示，密封结构包括结构本体和气咀114，结构本体设置有密封腔，气咀114设置于结构本体且与密封腔连通，气咀114通过气管连接数字压力传感器模块124的出气口。此外，气咀114内还可设置有空气干燥剂，防止湿度过高的空气在高压下由于电缆中间接头210制作不良进入电缆220中间。
38.具体地，结构本体的形状并不唯一，可以是圆筒状，也可以是长方体形或其他形状。在一个实施例中，结构本体包括第一结构体116和第二结构体118，第一结构体116的一侧与第二结构体118的一侧连接，第一结构体116的另一侧和第二结构体118的另一侧均设置有密封齿119。本实施例中，第一结构体116和第二结构体118均为半圆筒结构，第一结构体116的另一侧和第二结构体118的另一侧通过密封齿119闭合后形成圆筒形的密封腔112，
用作放置电缆中间接头210。
39.进一步地，在一个实施例中，如图5和图6所示，密封结构110还包括密封圈117，第一结构体116和第二结构体118均为半圆筒结构，密封圈117在第一结构体116和第二结构体118通过密封齿119闭合时，设置于第一结构体116和第二结构体118的相对两端；其中，密封圈117包括与第一结构体116和第二结构体118匹配的第一密封部1172，以及与电缆220匹配的第二密封部1174。密封圈117的材质并不唯一，本实施例中，密封圈117为高弹性橡胶制作而成。
40.具体地，密封圈117的第一密封部1172的尺寸与第一结构体116和第二结构体118适配，密封圈117的第二密封部1174与电缆220适配。在需要对电缆中间接头210进行测试时，先将密封圈117的第二密封部1174套设在电缆中间接头210两头的电缆220上，将电缆中间接头210放入密封腔112后将第一结构体116和第二结构体118通过密封齿119闭合，并使密封圈117的第一密封部1172位于腔体两侧开口处，从而加强密封腔112两端的密封效果。
41.此外，密封结构110还可包括夹具，夹具用于在第一结构体116和第二结构体118通过密封齿119闭合后进行夹持，进一步提高密封结构110的密封效果，方便对电缆中间接头210进行测试。
42.上述电缆中间接头密封性能测试装置，在利用真空泵122进行充气或抽气后，由数字压力传感器模块124检测到的气压值可反映密封腔112的气压变化，以此来评估电缆中间接头210的密封性能，测试可靠性高。
43.在一个实施例中，还提供了一种电缆中间接头密封性能测试方法，基于上述的电缆中间接头密封性能测试装置实现，该方法包括：控制真空泵进行充气或抽气后，将电磁气阀关断；采集数字压力传感器模块检测到的气压值，根据气压值分析得到电缆中间接头密封性能测试结果。进一步地，在控制真空泵进行充气或抽气，通过数字压力传感器模块检测到气压达到相应的气压阈值后将电磁气阀关断，并记录数字压力传感器模块在气压保持时间内检测到的气压，根据记录的气压保持时间内的气压变化情况得到电缆中间接头密封性能测试结果。
44.上述电缆中间接头密封性能测试方法，在利用真空泵进行充气或抽气后，由数字压力传感器模块检测到的气压值可反映密封腔的气压变化，以此来评估电缆中间接头的密封性能，测试可靠性高。
45.为便于更好地理解上述电缆中间接头密封性能测试装置和方法，下面结合具体实施例进行详细解释说明。
46.正如背景技术所述，电缆在铺设时经常需要将两段电缆通过做电缆中间头的方式连接起来。电缆中间头的作业质量十分关键、会影响整条线路是否能安全运行的关键。电力行业界统计的电缆事故中，90％以上都是由于电缆中间头引发。在电缆中间头的作业规范中，主要是针对作业的工艺要求、如防水胶带的缠绕方式、防潮泥的使用等措施来保证中间头的防水效果。等作业完成后就很难再去发现工艺及实际的密封性能。现有的电缆试验方式是采用振荡波试验、耐压试验及绝缘电阻试验等，但无法检测出电缆中间接头的密封性。
47.为此，本技术设计了一种电缆中间头密封性能试样装置，通过密封腔及试验装置来判断电缆中间头作业完成后对其密封性能进行一个数字化直观试验测试，如果发现密封性能低于指标值，那么需要作业人员对其进行拆除重新施工，避免整条电缆带着安全隐患
运行，降低安全风险，同时也避免了更大的财产损失，提高电网的供电可靠性。
48.具体地，电缆中间头密封性能试验装置中包含密封腔结构、试验装置两大部分。密封腔结构设置有一个气咀，通过连接气管给密封腔内进行充气或放气，密封腔整体结构为两半空心圆柱体，两半空心圆柱体粘合在一起，另外一边是分开的，通过张开口的这一侧可将已做完成的电缆中间头包裹住，然后将开口边通过夹具将其压紧密闭，这样就在电缆中间头周围形成一个密闭腔体，通过对密封腔加气压或抽负压操作，来检验电缆中间头的密封性能。密封腔的两端设置有两个密封圈、由高弹性橡胶制作而成，加强密封腔两端的密封效果。
49.其中，密封腔将电缆中间头包裹起来后，采用快速大力夹夹紧密封结合口，提高密封效果。在密封腔进气咀前接有空气干燥剂，防止湿度过高的空气在高压下由于电缆中间接头制作不良进入电缆中间。
50.试验装置由控制电路板、真空泵、电磁气阀、人机接口面板、蓄电池、数字压力传感器模块、外壳等等单元电路组成。真空泵的出气口通过气管与电磁气阀的进气口相连接，电磁气阀的出气端通过气管与气压传感器进气口相连接，数字压力传感器的出气口通过气管连接接气咀。
51.人机接口面板由显示屏与驱动电路组成，通过排线与控制电路板连接。通过接口面板上的按钮能设置调节充气气压、气压保持时间、报警气压值等参数，通过设置以上参数可以对电缆中间头密封性能自动判别，如果气压保持一定时间后降低量超出了设定阀值，试验装置则发出报警声。
52.数字压力传感器模块包括高精度亚阻式压力传感器和adc接口ic(integrated circuit，集成电路),该模块通过连接排线与控制电路板相连接，连接线从控制电路板上提供电源给模块供电，数据线是该模块和控制电路板上接口电路通信线，负责数字压力传感器模块的数据传递。
53.蓄电池为控制电路板、人机接口面板、数字压力传感器提供电源，蓄电池采用可充电电池，通过充电器可为其充电后反复使用。控制电路板由控制mcu、接口电路、充放电管理电路组成，通过印制电路板将其安装在一起。
54.电缆中间头密封性能试验装置的测试过程如下：
55.1、通过气管将试验装置与密封腔结构上的气咀连接起来，气管连接头采用标准的快速连接头，能快速完成连接。
56.2、打开试验装置的电源开关，启动试验装置，通过人机接口面板设置充气气压、气压保持时间、气压报警阀值等试验参数。
57.3、完成上述设置后，对密封腔进行充气(正压测试)。当气压达到设定值时，控制器控制电磁气阀将气管关断停止充气。数字气压传感器对密封腔内的气压进行监测。
58.4、完成正压测试后，进行负压测试，设置相关参数，然后启动真空泵抽气，将密封腔内的空气抽出排空，让密封腔内的形成负压，气压达到设定值后停止气泵工作，电磁气阀关闭起来，检测密封腔内的气压值，高于设定时发出声光报警提示音。
59.需要说明的是，在制作电缆中间接头之前，需要将密封圈分别先套入未形成连接的两段导线上，当密封腔两半对折之前，将密封圈放置的腔体两侧开口处，加强腔体两端的密封效果。当测试完成后，拆出腔体，将密封圈剪开从电缆上拿开。
60.在电缆中间头作业完成后针对其作业效果即密封性能进行数字化试验评测，通过直接数字化指标来考核电缆中间头连接头是否能达到安全等级要求，而试验测试将不达标的电缆中间头进行返工重新安装、这样就可以降低电缆中间头的安全风险，同时也减少了财产损失。
61.上述电缆中间头密封性能试验装置，具有如下有益效果：
62.1、可快速在作业现场对施工的电缆中间头进行试验测试，测试结果数字化显示、简单直观反映电缆中间头施工工艺是否满合格。
63.2、便携式结构，密封腔体与试验装置为分离式，方便外出携带、使用时通过气管连接起来。试验装置内置微型空气压缩泵、采用蓄电池供电，压缩空气进入密封腔内，轻巧方便，无需外置的空压机作为充气泵。
64.3、经过试验设备检验过的电缆中间头更加安全可靠，相比之前依靠经验和作业时工艺规范要求目测法，判断的准确率更高，更合理。
65.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。