[0001] 本发明涉及电(磁)线电缆产品绝缘检测领域，特别是涉及一种流动水电阻及利用该电阻对电线电缆制品的绝缘性能进行在线检测的装置。

[0002] 在线生产的电(磁)线电缆制品被高温烧结后温度较高，通常需要送进水冷槽通过冷水进行冷却，然后对其绝缘性能进行检测。对电(磁)线电缆产品进行绝缘检测是保证其产品质量的重要环节。进行绝缘检测，通常是检测其绝缘电阻。绝缘电阻是加电压于绝缘介质，经过一定时间极化过程结束后，流过绝缘介质的泄漏电流对应的电阻。绝缘电阻是反映电线电缆产品绝缘特性的主要指标，它反映了电线电缆产品承受电击穿或热击穿能力的大小，与绝缘介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等均存在着极为密切的关系。目前电线电缆产品的绝缘电阻主要取决于所选用的绝缘材料，但工艺水平对绝缘电阻的影响很大，通过对电线电缆绝缘电阻的检测，可以发现工艺的缺陷，对于正生产的产品，在线绝缘检测是判断产品品质变化的重要依据之一。

[0003] 目前国内外电(磁)线电缆产品在线绝缘检测的方法和设备，通常采用带高电压的钢球与被检测的产品表面接触，对被检测的电(磁)线电缆放电的方式进行绝缘性能的在线检测，这种方法和设备存在如下问题：

[0004] 由于高电压的钢球与被检测电线电缆的接触为点接触方式，故钢球放电只能对电线电缆的局部接触点进行绝缘检测，而不能满足对电线电缆进行整体绝缘检测的工艺要求；电线电缆的表面绝缘薄膜绕包铜裸线后在烧结时未到位，传统带高电压的钢球绝缘检测法也无法判断；

[0005] 由于进行在线绝缘检测的电线电缆在制造时是移动的，所以钢球与电线电缆接触时二者间存在着表面摩擦，这对线的表面绝缘薄膜会造成磨损，对钢球的表面也有损耗，钢球需要周期性的更换，而且还会遗留微量的残渣于检测后的电线电缆制品。

[0006] 本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种对电(磁)线电缆制品进行绝缘检测的装置，可满足对电线电缆进行全面绝缘检测的工艺要求，并避免损伤被测产品的表面绝缘薄膜。

[0007] 本发明的思路是：利用水能导电并具有一定电阻这一特性，直接向冷却电线电缆制品的水中施加额定高电压，如果高压互感器总输出电流在额定范围内，说明被测产品的绝缘性能符合要求，如果总输出电流超过额定范围，说明该段被测产品的绝缘性能不符合要求。在线测试制品时，因电线电缆高温会使部分冷却时水被蒸发，另外在运动过程中的电线电缆也会将水带走一部分并有部分水也会从内槽溢出到外槽，因此需要通过补水装置不断向水冷槽中补充冷水。由于水冷槽中的水被施加了高电压，在补水装置和水冷槽之间用水电阻(器)进行连接，确保水槽中的高压电对工作人员和设备不会造成危害。

[0008] 为实现发明目的，本发明首先提供一种流动水电阻器，该流动水电阻器包括由绝缘材料制成的、有一定几何外形、并有进水口和出水口的水电阻载体，以及水电阻液以可控的流速和流量从水电阻载体进水口连续流进、从出水口连续流出时载体内的水电阻液，所述水电阻液是将一定比例的电解质溶于水形成的电解质水溶液。

[0009] 上述水电阻载体的形状可以根据需要或用户的要求定型，如柱型、长方体型、U型、槽型、螺旋管型等形状。

[0010] 为使水电阻液的导电性和电阻值符合要求，可在水冷槽的水液中按设计水电阻值的要求加入0.01％-30％的不同含量的NaCl或其他溶于水而无危害人和产品的可溶盐，配成一定浓度的电解质水液。如被测产品的要求不高，水电阻液也可用自来水，以降低成本。

[0011] 发明的本流动水电阻具有普通固态电阻在电路中的串并联特性，还具 有普通固态电阻没有的可流动特性；利用这种水电阻具有的流动性，既可得到近似于恒阻值的流动水电阻，也可获得变阻值的流动水电阻。

[0012] 当水电阻载体的几何形状及长度、截面积等一定时，在所有的条件(如水电阻液的流量和流速、温度、电解质的成分和浓度等)不变的情况下使水电阻液从进水口连续流入，从出水口连续流出，在载体的某两部位(如进出、水口两端)引出与外部电路相连的导线(导线内端与液体相连接)，通电来测量液态水电阻值时结果其值近似于恒阻值，此时的水电阻器为恒定阻值的流动水电阻器；

[0013] 在上述获得恒定阻值的流动水电阻器的基础上，通过改变水电阻液其一种或多种内、外部因素和条件(如水电阻液的流量、流速，温度、电解质的成分和浓度等因素)便可获得变阻值的流动水电阻器。

[0014] 为实现发明目的，本发明还提供一种利用流动水电阻器进行在线绝缘检测装置，该装置包括水冷槽、带水泵的水箱、流动水电阻器、高压变压器、电压调压器、控制电路、电流检测及报警保护装置，其中水冷槽通过流动水电阻器和带水泵的水箱连接，并且流动水电阻器与水冷槽的连接端连接高压导线(高压探头)，并通过该高压导线(高压探头)连接高压变压器的输出端，高压变压器的输入端连接电压调压器的输出端，电压调压器的输入端连外部提供的电源；电流检测及报警保护装置与电压调压器和高压变压器之间的电路连接；控制电路通过调压驱动电路与电压调压器连接，并且控制电路与电流检测及报警保护装置连接。

[0015] 所述流动水电阻器与水箱的连接端设置有接地线，该装置在检测时，该地线应接地良好。

[0016] 所述流动水电阻器根据它们的功能又可分为进水电阻器和出水电阻器，水箱通过进水电阻器向水冷槽供水，水冷槽内的水通过出水电阻器返回水箱。

[0017] 所述水冷槽通常是由金属材料制成、包括进水槽和出水槽的双层槽，两层之间是通过金属相连接的。

[0018] 根据被检测的产品其绝缘电阻值不同，需要预先计算和设定进水电阻器和出水电阻器的电阻值，通过设定载体的几何形状，包括长度、截面积等，以及控制水电阻液的流量和流速、温度、电解质的成分和浓度等，可使进水电阻器和出水电阻器的电阻值达到设定值。

[0019] 本发明的有益效果是：利用液态水对被测产品的表面及内部的渗透进行全方位的接触，可对电线电缆制品的绝缘性能进行全面检测，弥补了现有技术只能对电线电缆制品进行局部绝缘性能检测的缺陷，而且不会对被测产品表面造成磨损；同时也对前端工序(如烧结效果的好坏)的总结性检测，利用流动水电阻对电线电缆产品进行在线绝缘检测，巧妙地将原来两套设备即水冷设备和耐压检测设备合为一体，不仅简化了设备，节省了工作场地的有效空间，而且通过流动水电阻的隔离，确保在线绝缘检测设备输出在水槽中的高压电对工作人员和设备不会造成危害。附图说明

[0020] 图1是柱型水电阻器结构图

[0021] 图2是螺旋管型水电阻器结构图

[0022] 图3是U型水电阻器结构图

[0023] 图4是槽型水电阻器结构图

[0024] 图5是应用流动水电阻器进行在线绝缘检测装置的结构框图

[0025] 图6是水冷槽的结构示意图

[0026] 图7是一种在线绝缘检测装置实施例的电路图

[0027] 图8是另一种绝缘检测装置实施例的电路图

[0028] 图9是在一种在线绝缘检测装置的控制面板示意图

[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的流动水电阻及应用该流动水电阻进行在线耐压检测的装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0030] 首先对本发明的流动水电阻器及其获得方式进行说明。

[0031] 通常在电路中所使用的电阻无论其阻值大小，都是以固态的硬件形式出现。水通常是酸、碱、盐等物质的溶液(具有类似性能的其它液态物也一样)；水在常温常压下为无色无味的透明液体。纯水有极微弱的导电能力，即其电阻值很大，近似为绝缘体，如果在纯水里加入不同数量级的同种电解质(如：矿物质、溶解大气中二氧化碳形成的碳酸)或多种电解质后其电阻值的大小也发生改变，其导电能力将随其电阻值变化而变化。

[0032] 在常温下用自来水根据电路的设计要求加0.01％-30％的NaCl(或其它无毒和对设备、产品、人员和环境无危害的可溶盐)配成不同浓度电解质的水即可得到水电阻液，这样可降低制造成本，而且无腐蚀影响，(如被测产品的要求不高，水电阻液也可直接用自来水，以降低成本)。如果要得到高精度的水电阻液，用纯净水加0.01％-30％的NaCl(或其它无毒和对设备、产品、人员和环境无危害的可溶盐)配成不同浓度电解质的水即可。

[0033] 根据这一特性，可以用不同几何外形、并有进水口和出水口的固态绝缘体制品制成水电阻器的载体，载体的几何形状可根据需要或根据用户的要求定型，如柱型，长方体型、U型，槽型，螺旋管型等。

[0034] 把含有不同浓度的同种电解质或多种电解质的水溶液连续从进水口流进，从出水口流出，就可得到各种低于纯水阻值的不同电阻值的流动水电阻器。在载体的某两部位(多部位)引出与外部电路相连的导线(导线内端与液体相连接)，测量其电阻值，该电阻值即为该流动水电阻器的阻值。作为具体实施方式，如图1、图2、图3、图4所示，分别为柱型、U型，槽型，螺旋管型流动水电阻器，图中1为进水口，2为出水口，3为测量流动水电阻值的导线，箭头标示进出水的方向。

[0035] 水电阻液的流量和流速是可以控制的，当为确定水电阻器的阻值时，可使水电阻液按一定的流速和流量流进和流出。

[0036] 根据载体的材料可分为柔性和刚性水电阻(器)，如橡胶及尼龙软管等易形变的耐高压绝缘材料作为载体而制成的水电阻器都属柔性水电阻(器)类，它便于工艺布置和安装，如陶瓷、树脂及玻璃等定形的耐高压绝缘材料作为载体而制成的水电阻(器)属刚性水电阻(器)类。

[0037] 水电阻的阻值大小除了与电解质的含量和物质成分有关外，还与两引线的距离、水电阻载体的几何形状(长度、截面积等)及水的温度等有关。液态水电阻具有普通固态电阻在电路中的串并联特性，还具有普通固态电阻没有的可流动特性；利用液态水电阻具有的流动性，既可得到近似于恒阻值的流动液态水电阻，也可获得变阻值的流动液态水电阻。

[0038] 根据载体内部水电阻液是否与外部水电阻液对流又分为流动水电阻器和非流动水电阻器，如：用一根固态绝缘体制成的进、出口大小一致的水管，在所有的条件(如水电阻液的流量和流速、温度、电解质的成分和浓度等)不变的情况下使水电阻液从水管进口连续流入，从水管出口连续流出，这样的水电阻(器)属可流动水电阻(器)类，除此类外属非流动水电阻(器)。

[0039] 当水电阻载体的几何形状及长度、截面积等一定时，在所有的条件(如水电阻液的流量和流速、温度、电解质的成分和浓度等)不变的情况下使水电阻液从水管进口连续流入，从水管出口连续流出，在水管的进出口两端通电来测量液态水电阻值时结果其值近似于恒阻值，此时的水电阻器为恒定阻值的流动水电阻器。

[0040] 若要获得变阻值的流动水电阻(器)，只要通过改变水电阻的水液其内、外部因素和条件之一(如水的流量、流速、温度、电解质的成分和浓度等因素)便可获得。

[0041] 下面结合附图和实施例详细说明本发明应用流动水电阻器进行在线绝缘性能检测的装置。

[0042] 图5所示，是应用流动水电阻器进行在线绝缘检测的装置的一种实施例的结构框图，其包括：水冷槽4、带水泵的水箱6、流动水电阻器7和8、高压变压器10、电压调压器9、控制电路、电流检测及报警保护装置12，其中水冷槽4通过流动水电阻器7和8和带水泵的水箱6连接，并且流动水电阻器与水冷槽的连接端连接高压导线(高压探头)11，并通过该高压导线(高压探头)11连接高压变压器的输出端(由于水冷槽为金属材料制成，图中所示的高压导线(高压探头)连接在水冷槽的底部，效果与连接在水电阻器与水冷槽的连接端等同)，高压变压器的输入端连接电压调压器的输出端，电压调压器的输入端连外部提供的电源；电流检测及报警保护装置12与电压调压器和高压变压器之间的电路连接；本装置还设置有控制电路，其通过调压驱动电路与电压调压器连接，并且控制电路与电流检测及报警保护装置连接。控制电路及其与其他部件的连接电路为公知的通用技术，因此图中对控制电路未示出。另外，本装置还可连接远距离数据接口13，将在线绝缘检测的数据通过计算机网络。

[0043] 检测装置的各部分功能如下：水冷槽4，在线生产的绝缘线5被烧结后，进入其中的冷水中进行降温冷却，同时用带高电压的水介质对绝缘线进行在线绝缘检测；带水泵的水箱6，其通过水泵向水冷槽提供冷却水，回收散热水，并将它冷却，循环使用；流动水电阻器，连接水箱和水冷槽，其对水冷槽中等位高电压通过高阻值的水电阻进行高电压隔离，包括进水电阻器7和出水电阻器8，水箱6内的水通过进水电阻器7进入水冷槽，水冷槽4内的水通过出水电阻器8返回水箱，并且进水电阻器7、出水电阻器8与水箱6的连接端均设置有接地线，为保证安全，将地线可靠接地，可以确保水箱6的进出水为安全用水；电压调压器9，与高压变压器的输入端通过开关进行连接，其可根据被测产品的绝缘要求，通过控制电路的面板输入按键操作人为调节和控制高压变压器所输出的高电压；高压变压器10，其输出端输出提供在线绝缘检测所需要的高压电；高压导线(高压探头)11，其将高压变压器10输出的高电压等电位传递到水冷槽水液中；电流检测和报警保护装置12，检测电路中的泄漏电流，一旦存在被烧结后的绝缘线其绝缘电阻未能达到技术要求，泄漏电流超过设定值，则发出报警信号，并断开整个装置的电源，直到人为将它恢复；远距离数据接口13，其将在线绝缘检测的数据通过计算机网络可以送专家办公室处理；如保存打印等。

[0044] 图6是水冷槽4的结构示意图，所述水冷槽4是由金属材料制成的包括进水槽14和出水槽15的双层槽，两层之间通过金属相连，其进水口16连接进水电阻器，出水口17连接出水电阻器。图中箭头标示进出水的方向。可使进水槽高于出水槽，这样有利于水循环。

[0045] 所述进水电阻器7和出水电阻器8采用的是本发明提供的流动水电阻器。其几何形状可根据需要，采用图1到图4中的某种形状，也可采用其他形状。其阻值可提前设定，阻值的确定方法根据前述提供流动水电阻器的方法进行。在本实施例中，可将其阻值可设定为10兆欧以上。

[0046] 所述水箱的高度通常低于所述水冷槽的高度，有利于水冷槽中的水通过回水管自然返回水箱。如果添加抽水泵，也可使水箱的高度通常高于或等于所述水冷槽的高度，只是增加设备成本。

[0047] 水箱及水冷槽的水是由0.01％-30％的NaCl(或其它无毒和对设备、产品、人员和环境无危害的可溶盐)配成的水电阻液。

[0048] 上述实施方式中采用的流动水电阻器类似于恒阻值流动水电阻器，其主电路原理如图7所示。

[0049] 图7中：T1---调压器 T2---电流互感器(或用其它电流检测装置) T3---高压变压器 R0---限流电阻 R1---进水电阻器(等效)电阻 R2---出水电阻器(等效)电阻 R3---在线被测产品的绝缘电阻 K----受控开关[0050] 根据主电路原理图7可知，当K得电闭合时，把电压调压器T1调到所需的电压，高压变压器T3随之将电压升至在线被测产品标准规定的额定工频耐受电压值，正常水流和环境等条件下，进水电阻器(等效)电阻值R1，出水电阻器(等效)电阻值R2及在线被测产品的绝缘电阻值R3基本是固定不变的，即：通过R1，R2的电流I1、I2和R3的泄露电流I3也基本是固定不变的，输出电流I0＝I1+I2+I3视为恒值，输入电流Ii也为恒值。电流互感器T2的输出信号正常输出。当在线被测产品的某处绝缘出现质量问题时，该处其绝缘电阻值R3变的很小，流过绝缘介质的泄漏电流I3变大，它将导致输入电流Ii放大，电流互感器T2的输出信号也放大，致使受控开关K立即自动断开，并停机、报警，从而实现电线电缆产品的在线绝缘检测。

[0051] 以上为水电阻器并联电路。其中，输出电流I0也可变为直流方式输出。也可设置电流检测装置对主电路的高压输出电流回路进行检测来实现对开关K的控制，同样达到停机和报警的效果，实现电线电缆产品的在线绝缘检测。

[0052] 上述在线绝缘检测装置的工作过程如下：在线电线电缆制品线被300度以上高温烧结后，经过其它工序处理后，通常最后被送进水冷槽冷却并进行绝缘检测，同时水箱中的水泵开始工作，根据水电阻液可流动特性通过其进水电阻器将水箱的冷却水送入水冷槽中，对高温烧结后的绝缘线进行降温冷却处理；利用水冷槽和水箱的水位落差，使水冷槽的水通过出水电阻器回到水箱中；由于进、出水电阻器对水冷槽中等位高电压通过高阻值的水电阻进行高电压隔离，并且进、出水电阻器与水箱的连接端均设置有接地线并可靠接地，可以确保水箱的水为安全用水。具体操作过程中，可在水泵开始工作一段时间，如2秒钟后，根据不同产品其绝缘电阻的技术要求不同，调节电压控制器，电压控制器的输出电压给高压变压器的输入端，通过高压变压器变压在高压变压器的输出端产生检测被测产品所需的高电压，并通过高压探头连接水冷金属槽，使槽中水电阻液处于高压等电位；高电压的范围根据被测产品的耐压要求，可在0-50KV之间调整。预先设定允许流过绝缘介质的泄漏电流的最大值，即报警电流，通过电流检测设备进行检测，当泄漏电流超过规定值时，根据图7所示的电路图，原边电路中的电流将以多倍的电流放大而超过设定值，电流检测设备检测到泄漏电流超过设定值，报警保护装置进行声音和/或红灯报警，并立即切断所有工作设备的总电源，只有在人为确定故障排除后才能正常恢复设备的功能。本在线检测装置还设置有远距离数据接口功能，通过计算机网络可以将在线绝缘检测的数据送专家办公室进行在线实时处理；也可对数据进行保存打印等操作。

[0053] 具体检测过程中，当将待检测的电线电缆制品浸入水冷槽的水液中，应将被测电线电缆制品的裸露端良好接地。

[0054] 上述在线绝缘检测装置用到的控制电路及电流检测和报警保护装置等都是通用电路和设备，属公知技术，如控制电路采用通用的控制电路板，电流检测和报警装置可采用市场上的AI601型高性能电流/电压/功率测量仪，对本领域的技术人员而言是显而易见的，在此不详细描述。

[0055] 作为另一种可实施方式，本发明可提供另一种利用流动水电阻器的在线绝缘检测装置，其通过水电阻器的串联电路，实现电线电缆产品的绝缘性能检测，其电路图如图8所示。

[0056] 图8中：T1---调压器 T2---电流互感器(或用其它电流检测装置) T3---高压变压器 R0---限流电阻 R1---水池中的水(等效)电阻 R2---被测产品的绝缘电阻 K----受控开关

[0057] 如图8所示，本电路为水电阻串联电路，可应用于把已制成的电线或电缆产品整体沉放在装满有水电阻液的水池中进行绝缘检测。正常通电情况下R1很小，而被测产品的绝缘电阻R2很大，流过绝缘介质的泄漏电流I0很小。电流互感器T2(或用其它电流检测装置)的输出信号正常输出。当被测产品的某处绝缘出现质量问题时，该处其绝缘电阻值R2变的很小，流过绝缘介质的泄漏电流I0变大，它将导致输入电流Ii放大，电流互感器T2的输出信号也放大，致使受控开关K立即自动断开，并停机、报警，从而实现电线或电缆产品整体耐压检测。

[0058] 也可设置电流检测装置对主电路的高压输出电流回路进行检测来实现对开关K的控制，同样达到停机和报警的效果，实现电线电缆产品的在线绝缘检测。

[0059] 本发明的检测装置其操作可通过与控制电路连接的操作面板进行。图9是在线检测装置的一种实施例的操作面板示意图，图9中：

[0060] 高压显示仪：显示当前电压，单位：KV

[0061] 漏电显示仪：显示当前初级漏电电流，单位mA，转换为次级电流时，除以45即可。

[0062] 启动：按此按钮，测试启动。

[0063] 停止：按此按钮，测试停止。

[0064] 升压：按此按钮，输出电压上升。

[0065] 降压：按此按钮，输出电压下降。

[0066] 复位：按此按钮，消除报警。

[0067] 急停：按此按钮，所有输出停止，其它按钮无效。

[0068] 报警层灯18：装置停止或报警时红灯闪烁，正常工作时绿灯闪烁，漏电电流与设定值超出一定范围但未达到报警时，黄灯闪烁。

[0069] 旋转报警灯19：设备出现故障或泄漏电流超过上限值或防护罩开启时，旋转报警灯动作，并停止所有输出。

[0070] 其操作方法如下：

[0071] 检查水路。送电时，出水泵工作，调节好进水阀的水流量，以防出水泵欠水工作，断电时，关闭进水阀，以防水外泄。

[0072] 按‘停机’按钮时，红灯闪烁，此时槽内无高压。

[0073] 按‘启动’按钮时，设备正常工作，绿灯闪烁，槽内高压为仪表显示值(单位：KV)。

[0074] 如出现报警时，旋转灯动作，红灯闪烁，此时槽内无高压，并发出报警声音；按‘复位’按钮，报警消除。

[0075] 根据被测产品的工艺要求，通过‘升压’或‘降压’按钮调节设备的输出电压值。

[0076] 报警电流的设置：每种被测产品都有不同的报警电流值，具体设定方法如下：

[0077] 将电压调整到所需值；

[0078] 被测产品在水槽里时，开机，记下此时电流值A1；

[0079] 将报警电流设为‘A1+10’，即在原来的基础上加10。

[0080] 本发明的流动水电阻器及应用该电阻器的在线绝缘检测装置，通过巧妙设计了高阻水电阻器(流动水电阻器)，使得水冷槽的水通过高阻水电阻器的隔离器流回到水箱后又变成人和设备能安全使用的水。本发明改变了传统用小颗粒钢球与绝缘线表面接触，以空气为介质对绝缘线放电的方式只能进行局部绝缘性能在线检测的缺陷；而本设备采用液态水电阻器与绝缘线的绝缘电阻并联且利用液态水对被测产品的表面全方位的渗透能力完成了绝缘线的绝缘性能在线检测，弥补了原有工艺的检测缺陷。其有效地将原来两套设备即水冷设备和在线绝缘检测设备合为一体，节省了工作场地的有效空间。并且本设备拥有远距离数据接口功能，适合在线现代化生产现场管理。总之，本设备独特的设计理念和方法为本行业首创，它带来了巨大的社会效益和经济效益。

[0081] 以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。