一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法，该装置包括用于提供施加于缓冲层的电压的工频电压回路单元以及连接于工频电压回路单元上用于模拟缓冲层烧蚀故障的缓冲层实验单元；所述缓冲层实验单元包括缓冲层实验腔以及安装于缓冲层实验腔中的位移组件、旋转组件以及主要由球电极和棒电极构成的电极组件；电缆缓冲层缠绕在棒电极上，位移组件用于控制球电极沿棒电极轴向上的位置，旋转组件用于控制棒电极旋转。本发明专利技术能够对高压电缆缓冲层烧蚀过程进行快速高效模拟，在短时间内制备大量缓冲层烧蚀样本，为高压电缆缓冲层烧蚀特性研究提供便利。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法
本专利技术属于高压输电电缆绝缘特性实验
，涉及人工产生高压电缆阻水缓冲层表面烧蚀缺陷，以分析缺陷部位电气理化特性，进而研究电场作用下阻水缓冲层烧蚀机理及烧蚀产物成分，具体涉及一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法。
技术介绍
随着我国城市电网快速发展，高压输电电缆的桥梁及纽带作用日益突出。据不完全统计，我国已投运的110kV及以上高压电缆线路总长已超过8000km，最高电压等级已达500kV。然而，在实际制造、运输、安装及运行过程中，高压电缆常不可避免地遇到挤压、扭曲甚至过度弯折等情况，上述因素将引起铝护套与阻水缓冲层的过盈接触。在机械压力及电场的共同作用下，缓冲层内部阻水粉将发生化学反应，生成主要成分为Na2CO3、Al(OH)3及Al2O3的白色粉末状物质，该物质将使高压电缆铝波纹管与缓冲层间出现高阻连接，引发烧蚀甚至局部放电。尽管缓冲层故障有如此严重后果，但由于缓冲层烧蚀发生在电缆内部，迄今为止研究人员仍难以掌握其烧蚀特性及烧蚀机理，这无疑为高压电缆的安全生产运行埋下巨大隐患。此外，缓冲层烧蚀过程随机性较强，对其分析往往需要大量样本，这也增加了缓冲层故障的研究难度。申请号为CN201910831033.3的专利申请文件公开了一种电缆缓冲层状态评价方法及系统，该方法及系统可获取被测电缆的透视图，根据被测电缆的透视图，计算得到被测电缆的脱离长度；根据被测电缆的参数，计算得到被测电缆的允许距离，通过对比被测电缆的脱离长度和允许距离，得到被测电缆的评价结果；通过该评价方法及系统能够直观、准确地对缓冲层状态进行评价。申请号为CN201911205046.6的专利申请文件公开了一种基于X光机的电缆缓冲层烧蚀检测系统及方法，该检测系统包括：缓冲层故障电缆、X光机、X光机反射板、调节装置和显示装置；调节装置包括第一调节板、第二调节板和连接杆，第一调节板和第二调节板通过连接杆相连接；缓冲层故障电缆和X光机反射板设置在第一调节板上，且X光机反射板设置在缓冲层故障电缆后侧；X光机发射的X射线光照射在缓冲层故障电缆上时，X射线光透过缓冲层故障电缆投射到X光反射板上，并通过与X光机反射板相连接的显示装置进行密度显示以判断缓冲层故障电缆是否生了烧蚀现象。然而，以上现有缓冲层实验装置及评估方法的主要缺点是：只能实现对少量缓冲层试样的材料特性及电气特性进行测试评估，不能在短时间内制备大量缓冲层烧蚀样本，也不能在实验室模拟真实高压输电电缆内部的铝波纹管-阻水缓冲层结构，不能重现真实工况下的缓冲层烧蚀故障。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术中存在的不足，提供一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法，可对高压电缆缓冲层烧蚀过程进行快速、便捷、高效的模拟，并在短时间内制备大量缓冲层烧蚀样本，从而为后续高压电缆缓冲层烧蚀特性研究提供便利。为了达到上述目的，本专利技术的专利技术思路为：利用棒电极和球电极组成电极组件，电缆缓冲层缠绕在棒电极上，通过球电极与棒电极接触位置向电缆缓冲层施加电压，模拟缓冲层烧蚀故障；通过调整球电极相对于棒电极的位置，可以快速制作多个缓冲层烧蚀样本。基于上述专利技术思路，本专利技术提供的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，包括用于提供施加于缓冲层的电压的工频电压回路单元以及连接于工频电压回路单元上用于模拟缓冲层烧蚀故障的缓冲层实验单元；所述缓冲层实验单元包括缓冲层实验腔以及安装于缓冲层实验腔中的位移组件、旋转组件以及主要由球电极和棒电极构成的电极组件；电缆缓冲层缠绕在棒电极上，位移组件用于控制球电极沿棒电极轴向上的位置，旋转组件用于控制棒电极旋转；所述位移组件包括T型导向件、第一绝缘连接件以及步进电机；T型导向件包括连为一体、且垂直设置的金属导杆和横杆，金属导杆一端固定连接球电极，另一端经高压软导线和缓冲层实验腔外置的套管接入工频电压回路单元；T型导向件的横杆末端通过第一绝缘连接件与步进电机的丝杆同轴固定连接；旋转组件包括旋转电机和第二绝缘连接件；旋转电机的输出轴通过第二绝缘连接件与棒电极一端同轴固定连接；电极组件，还包括接地球以及与之动接触的球窝电极；接地球与棒电极的另一端固定连接；球窝电极经接地线接地。该旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，通过工频电压回路控制施加于带状缓冲层试样的电压，通过旋转电机及步进电机控制高压球电极与缓冲层试样的接触位置，以产生多个缓冲层烧蚀点，烧蚀模拟实验完成后，对烧蚀点进行理化分析，即可掌握高压电缆阻水缓冲层烧蚀特性。具体地，旋转电机通过第二绝缘连接件与包绕带状缓冲层的棒电极的一端连接，可控制棒电极产生步进式旋转，棒电极的另一端与接地球固定连接，接地球与球窝电极产生电气连接，保障棒电极发生旋转，球窝电极经接地引线接地。球电极与T型导向件的金属导杆一端固定连接金属导杆另一端通过高压软导线与套管的高压芯子电相连。步进电机的丝杆经第一绝缘连接件与T型导向件的横杆一端连接，用于控制T型导向件水平位置。由此，旋转电机和步进电机在达到上述目的的前提下，可以采用本领域常规使用的旋转电机及丝杆式步进电机，市售或自制均可。上述旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，所述T型导向件金属导杆与高压软导线连接的一端固定连接有用于均匀金属导杆顶端电场的均压球。套管用于将电压引入缓冲层实验单元；球电极用于向缓冲层施加电压；均压球用于均匀T型导向件顶端电场；T型导向件用于固定球电极和均压球，其采用金属制作而成。上述旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，所述步进电机的驱动开关通过第一连接线与缓冲层实验腔外置的、用于触发步进电机动作的第一按钮连接。所述旋转电机的驱动开关通过第二连接线与缓冲层实验腔外置的、用于触发旋转电机动作的第二按钮连接。通过第一按钮触发步进电机的动作实现步进电机的半自动步进控制，通过第二按钮触发旋转电机的动作实现旋转电机的半自动旋转控制，使装置更具有安全性和操作便利性。上述旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，为便于各部件的安装放置以及装置的进一步电气绝缘，所述步进电机通过底部设置的第一绝缘基座固定于缓冲层实验腔底部，旋转电机通过底部设置的第二绝缘基座固定于缓冲层实验腔底部，所述球窝电极通过与之连接的绝缘支架固定于缓冲层实验腔底部。所述第一绝缘基座、第二绝缘基座以及第三绝缘基座优选采用环氧树脂制作而成。所述第一绝缘连接件和第二绝缘连接件也优选采用环氧树脂制作而成。通过第一绝缘连接件和第二绝缘连接件实现步进电机与高压、旋转电机与地的电气隔离。上述旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，所述缓冲层实验腔包括底座以及安装于底座上的壳体。上述旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，所述工频电压回路单元包括调压器、工频试验变压器、熔断器、电压表及电流表；所述调压器的输入端、输出端分别与220V市电、工频试验变压器的输入端连接，所述工频试验变压器的输出端经熔断器接入缓冲层实验单元，所述电压表并联于缓冲层实验单元两端；电流表串联于缓冲层实验单元的接地引线上。值得说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：包括用于提供施加于缓冲层的电压的工频电压回路单元以及连接于工频电压回路单元上用于模拟缓冲层烧蚀故障的缓冲层实验单元(5)；/n所述缓冲层实验单元(5)包括缓冲层实验腔以及安装于缓冲层实验腔中的位移组件、旋转组件以及主要由球电极(12)和棒电极(28)构成的电极组件；电缆缓冲层缠绕在棒电极(28)上，位移组件用于控制球电极沿棒电极轴向上的位置，旋转组件用于控制棒电极旋转；/n所述位移组件包括T型导向件(13)、第一绝缘连接件(10)以及步进电机(19)；T型导向件(13)包括连为一体、且垂直设置的金属导杆和横杆，金属导杆一端固定连接球电极(12)，另一端经高压软导线(14)和缓冲层实验腔外置的套管(15)接入工频电压回路单元；T型导向件(13)的横杆末端通过第一绝缘连接件(10)与步进电机(9)的丝杆(18)同轴固定连接；/n旋转组件包括旋转电机(19)和第二绝缘连接件(17)；旋转电机(19)的输出轴通过第二绝缘连接件(17)与棒电极(28)一端同轴固定连接；/n电极组件，还包括接地球(26)以及与之动接触的球窝电极(27)；接地球(26)与棒电极的另一端固定连接；球窝电极(27)经接地线(24)接地。/n...

【技术特征摘要】
1.一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：包括用于提供施加于缓冲层的电压的工频电压回路单元以及连接于工频电压回路单元上用于模拟缓冲层烧蚀故障的缓冲层实验单元(5)；
所述缓冲层实验单元(5)包括缓冲层实验腔以及安装于缓冲层实验腔中的位移组件、旋转组件以及主要由球电极(12)和棒电极(28)构成的电极组件；电缆缓冲层缠绕在棒电极(28)上，位移组件用于控制球电极沿棒电极轴向上的位置，旋转组件用于控制棒电极旋转；
所述位移组件包括T型导向件(13)、第一绝缘连接件(10)以及步进电机(19)；T型导向件(13)包括连为一体、且垂直设置的金属导杆和横杆，金属导杆一端固定连接球电极(12)，另一端经高压软导线(14)和缓冲层实验腔外置的套管(15)接入工频电压回路单元；T型导向件(13)的横杆末端通过第一绝缘连接件(10)与步进电机(9)的丝杆(18)同轴固定连接；
旋转组件包括旋转电机(19)和第二绝缘连接件(17)；旋转电机(19)的输出轴通过第二绝缘连接件(17)与棒电极(28)一端同轴固定连接；
电极组件，还包括接地球(26)以及与之动接触的球窝电极(27)；接地球(26)与棒电极的另一端固定连接；球窝电极(27)经接地线(24)接地。


2.根据权利要求1所述的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：所述缓冲层实验腔包括底座以及安装于底座上的壳体。


3.根据权利要求1所述的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：所述T型导向件(13)金属导杆与高压软导线(14)连接的一端固定连接有用于均匀金属导杆顶端电场的均压球(16)。


4.根据权利要求1所述的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：所述步进电机(9)的驱动开关通过第一连接线(8)与缓冲层实验腔外置的、用于触发步进电机(9)动作的第一按钮(7)连接。


5.根据权利要求1所述的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：所述旋转电机(19)的驱动开关通过第二连接线(20)与缓冲层实验腔外置的、用于触发旋转电机(19)动作的第二按钮(21)连接。


6.根据权利要求1所述的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：所述步进电机(9)通过底部设置的第一绝缘基座(23)固定于缓冲层实验腔底部，旋转电机(19)通过底部设置的第二绝缘基座(25)固定于缓冲层实验腔底部，所述球窝电极(27)通过与之连接的绝缘支架(29)固定于缓冲层实验腔底部。


7.根据权利要求6所述的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，其特征在于：所述第一绝缘连接件(10)、第二绝缘连接件(17)、第一绝缘基座(23)、第二绝缘基座(25)以及绝缘支架(29)均采用环氧树脂制作而成。


8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李原，周凯，龚薇，袁豪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51