本申请适用于电缆安全技术领域，提供了高压电缆应力测量支架、方法和系统，该支架包括：支架本体；支架本体的底部为弧形，以置于待测高压电缆上方；支架本体上具有两个贯穿支架本体的底部和顶部的超声探头通孔，两个超声探头通孔在支架本体的底部的距离小于两个超声探头通孔在支架本体的顶部的距离，两个超声探头通孔分别用于放置超声发射探头和超声接收探头；两个超声探头通孔之间还设置有气隙，以用于在超声探头发射超声波之后，防止超声波进入支架本体。本申请提供了一种非侵入式质量检测方法，能对高压电缆应力进行准确测量。
1、电缆是不同段电缆之间或者电缆与其他电气设备的连接部件。为了改善电场分布，电缆大多采用多层复合绝缘介质。生产制造过程中可能在介质中引入杂质、突起和气泡等；现场安装过程中可能导致表面划痕、应力锥错位等多种问题，因此电缆成为电缆系统的薄弱环节。
2、电缆中冷缩管应力(抱紧力)是电缆系统的重要参数。目前各厂家工艺存在差异，导致安装流程不能完全统一。安装过程中的冷缩管应力缺乏可靠的检测技术，施工过程中严重依赖于肉眼观测、手指触摸等主观方式。带缺陷运行存在严重的潜伏性隐患，可能造成连接部件烧毁、绝缘击穿等问题。有效地保证高压电缆的施工安装工艺水平与质量是保障电力系统稳定运行的关键。但是侵入式质量检测手段，会破坏高压电缆的结构，也就没法再次进行使用，与实际相悖。
5、支架本体上具有两个贯穿支架本体的底部和顶部的超声探头通孔，两个超声探头通孔在支架本体的底部的距离小于两个超声探头通孔在支架本体的顶部的距离，两个超声探头通孔分别用于放置超声发射探头和超声接收探头。
>6、两个超声探头通孔之间还设置有气隙，以用于在超声探头发射超声波之后，防止超声波进入支架本体。7、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，气隙的长度等于支架本体底部的两个超声探头通孔之间的距离；支架本体底部与待测高压电缆完全贴合。
8、或者气隙的长度小于支架本体底部的两个超声探头通孔之间的距离；支架本体底部与待测高压电缆之间存在间隙。
9、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，两个超声探头通孔各自与支架本体底部形成的夹角角度相同，形成的夹角的范围为40°至60°。
10、第二方面，本申请实施例提供了一种高压电缆应力测量方法，包括：
11、获取待测高压电缆的冷缩管在完全放松状态下的初始厚度。
12、基于高压电缆应力测量支架以及放置于高压电缆应力测量支架的超声探头通孔中的超声发射探头和超声接收探头，获取待测高压电缆的冷缩管未放入聚氯乙烯标准件时超声接收探头接收的第一信号的第一幅值，以及待测高压电缆的冷缩管放入聚氯乙烯标准件时超声接收探头接收的第二信号的第二幅值。
13、根据第一幅值和第二幅值，获得冷缩管的相对厚度。
14、根据相对厚度和初始厚度，计算待测高压电缆的应力。
15、结合第二方面，在一些可能的实现方式中，根据第一幅值和第二幅值，获得冷缩管的相对厚度，包括：
16、根据第一幅值和第二幅值，结合第一公式，获得冷缩管的相对厚度。
17、第一公式为：
18、
19、
20、其中，δ表示冷缩管的相对厚度，δ0表示初始厚度，l表示支架本体底部的两个超声探头通孔之间的距离，rpa表示冷缩管-聚氯乙烯界面上反射波声压与入射波声压的比值，rpd表示冷缩管-空气界面上反射波声压与入射波声压的比值，θtb表示耦合剂-冷缩管界面的折射角，a表示第二幅值，a0表示第一幅值，ρ2表示聚氯乙烯的密度，c2表示聚氯乙烯介质中的声速，θia表示冷缩管-聚氯乙烯界面上的声波入射角，ρ1表示冷缩管的密度，c1表示冷缩管中的声速，θta表示冷缩管-聚氯乙烯界面上的声波折射角，ρg表示空气的密度，cg表示在空气中的声速，θid表示冷缩管-空气界面上的声波入射角，θtd表示冷缩管-空气界面上的声波折射角。
21、结合第二方面，在一些可能的实现方式中，根据相对厚度和初始厚度，计算待测高压电缆的应力，包括：
22、根据相对厚度和初始厚度，结合第二公式，计算待测高压电缆的应力。
23、第二公式为：
24、
25、其中，fr表示待测高压电缆的应力，b表示冷缩管纵向长度，e表示杨氏模量，ν表示泊松比，δ表示冷缩管的相对厚度，δ0表示初始厚度。
26、第三方面，本申请实施例提供了一种高压电缆应力测量系统，包括：第一方面任一项的高压电缆应力测量支架、超声发射探头、超声接收探头和信号处理子系统。
27、应力测量时，超声发射探头和超声接收探头放置于高压电缆应力测量支架的超声探头通孔中；高压电缆应力测量支架用于放置在待测高压电缆正上方以与待测高压电缆贴合。
28、高压电缆应力测量支架，用于在测量待测高压电缆时，置于待测高压电缆上方，并放置超声发射探头和超声接收探头。
29、超声发射探头，用于根据信号处理子系统的控制，在待测高压电缆的冷缩管未放入聚氯乙烯标准件时和待测高压电缆的冷缩管放入聚氯乙烯标准件时分别向待测高压电缆发射超声波。
30、超声接收探头，用于在待测高压电缆的冷缩管未放入聚氯乙烯标准件时和待测高压电缆的冷缩管放入聚氯乙烯标准件时分别接收待测高压电缆反射的超声波，并将超声波分别转化为第一电信号和第二电信号发送给信号处理子系统。
31、信号处理子系统用于根据第一电信号得到第一信号，根据第二电信号得到第二信号，并根据第一信号和第二信号执行如第二方面任一项的高压电缆应力测量方法。
32、结合第三方面，在一些可能的实现方式中，信号处理子系统，包括：激励模块、信号调理模块、数据采集模块和控制模块。
33、激励模块，用于产生高压脉冲信号，并将高压脉冲信号作为超声发射探头的控制信号发送给超声发射探头。
34、信号调理模块，用于对第一电信号进行放大和滤波处理，得到第一信号；对第二电信号进行放大和滤波处理，得到第二信号。
35、数据采集模块，用于采集第一信号的第一幅值以及第二信号的第二幅值，并将第一幅值和第二幅值发送至控制模块。
36、控制模块，用于根据第一幅值和第二幅值执行如第二方面任一项的高压电缆应力测量方法。
37、控制模块，还用于产生频率固定的信号，控制激励模块产生控制超声发射探头的控制信号。
38、结合第三方面，在一些可能的实现方式中，信号处理子系统，还包括：数据传输模块。
39、数据传输模块与控制模块连接，用于将高压电缆应力测量系统的数据上传至上位机。
40、结合第三方面，在一些可能的实现方式中，高压电缆应力测量系统，还包括：液体耦合剂。
41、液体耦合剂设置于超声探头通孔与超声发送探头之间的缝隙中，还设置于超声探头通孔与超声接收探头之间的缝隙中。
42、可以理解的是，上述第二方面和第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
...
【技术保护点】
1.一种高压电缆应力测量支架，其特征在于，包括：支架本体；
2.如权利要求1所述的高压电缆应力测量支架，其特征在于，所述气隙的长度等于所述支架本体底部的两个超声探头通孔之间的距离；所述支架本体底部与待测高压电缆完全贴合；
3.如权利要求1所述的高压电缆应力测量支架，其特征在于，所述两个超声探头通孔各自与所述支架本体底部形成的夹角角度相同，形成的夹角的范围为40°至60°。
4.一种高压电缆应力测量方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的高压电缆应力测量方法，其特征在于，所述根据所述第一幅值和所述第二幅值，获得所述冷缩管的相对厚度，包括：
6.如权利要求4所述的高压电缆应力测量方法，其特征在于，所述根据所述相对厚度和所述初始厚度，计算所述待测高压电缆的应力，包括：
7.一种高压电缆应力测量系统，其特征在于，包括：如权利要求1至3任一项所述的高压电缆应力测量支架、超声发射探头、超声接收探头和信号处理子系统；
8.如权利要求7所述的高压电缆应力测量系统，其特征在于，所述信号处理子系统，包括：激励模块、信号调理模块、数据采集模块和控制模块；
9.如权利要求8所述的高压电缆应力测量系统，其特征在于，所述信号处理子系统，还包括：数据传输模块；
10.如权利要求7所述的高压电缆应力测量系统，其特征在于，所述高压电缆应力测量系统，还包括：液体耦合剂；
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【技术特征摘要】
1.一种高压电缆应力测量支架，其特征在于，包括：支架本体；
2.如权利要求1所述的高压电缆应力测量支架，其特征在于，所述气隙的长度等于所述支架本体底部的两个超声探头通孔之间的距离；所述支架本体底部与待测高压电缆完全贴合；
3.如权利要求1所述的高压电缆应力测量支架，其特征在于，所述两个超声探头通孔各自与所述支架本体底部形成的夹角角度相同，形成的夹角的范围为40°至60°。
4.一种高压电缆应力测量方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的高压电缆应力测量方法，其特征在于，所述根据所述第一幅值和所述第二幅值，获得所述冷缩管的相对厚度，包括：
6.如权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏金刚，庞先海，张鹏，黄兴旺，刘宏亮，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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