高压大电流下电缆附件的电热老化装置及其试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置，其特点是该试验装置包括高压发生单元（1），试验回路单元（2），大电流发生单元（3）和信号测量单元（4）四个功能部分；高压发生单元（1）与试验回路单元（2）连接，将高压引入至试验回路中；试验回路单元（2）穿过大电流发生单元（3），形成磁场耦合，产生大电流，老化实验时，高压发生单元和大电流发生单元同时工作，实现在试验回路单元中施加高电压和通以大电流的目的；信号测量单元（4）装设于试验回路单元（2）中，通过采集检测样本电缆附件中的局部放电等电气特性参量，实现对电缆附件的绝缘老化状态检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于电力电缆的运行维护

技术介绍
近年来，随着我国城市电网的大規模改造，入地电缆逐步替代架空线路构建城市的输电线路和配电网络，各大城市的电缆使用比重迅速提高，电缆附件的使用非常广泛。电カ电缆一般由电缆本体及电缆附件两部分组成，在长期运行过程中，受电热老化作用电カ电缆及其附件逐渐发生绝缘劣化，理化性能下降，最終导致绝缘失效，严重威胁到电カ系统的运行可靠性。特别是电缆附件，因本身结构、制作和安装エ艺及运行条件的复杂性，是电缆系统在实际运行中的故障典型位置。通常加速电缆附件绝缘老化的主要原因为高电压、 强电场引起的电老化；导体电阻损耗带来的热老化；生产装配过程中的机械应カ损伤；环境条件应力，如紫外辐射和水分腐蚀等。其中，长期作用于电缆的电应力、热应カ及其协同作用，是导致电缆附件在实际工作中发生绝缘老化的主要原因。因此，需要一种电缆附件的电热老化装置，有效模拟电缆附件运行时所承受的电、热应力，井能够对不同温度、电压类型、电压等级下的试品电缆附件进行试验，并获取试品老化过程中的电缆状态參数和局部放电信号数据，进而研究电缆附件的绝缘老化过程。鉴于试验变压器容量的限制，老化装置在通过试验变压器引入高压的同时，内部难以通过足够大的电流以模拟真实的负荷情況。为此，国内外老化装置的普遍设计思路为通过光照、弱电、外热等手段加速对绝缘材料、电气元件的老化，均难以实现针对高压电气设备绝缘材料的电热协同老化加速。中国专利CNI01285867A “电气绝缘电热老化试验设备”公开了ー种电热老化方案，将带压的电气绝缘设备置干与外界隔热的温控箱内，通过控制试验箱内的温度来实现对设备绝缘材料的热老化。此方案模拟了电气设备绝缘材料受到高压强电场、电流热效应共同老化作用下的实际エ况，但其属于外热式的电热老化，未从高压设备内部流过电流时的热效应这个角度研究电热共同作用下绝缘材料的老化机理。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现技术的不足而提供一种，其特点是采用本专利技术装置及其试验方法对电缆附件进行绝缘的电热老化试验，对试验样品电缆附件施加高压，模拟实际エ况下电缆附件所处的高压强电场环境；同时在电缆导体线芯中通过大电流，模拟在电缆带负荷运行时电缆附件的工作环境。ニ者相互结合，较为真实地模拟电缆附件在实际运行时所承受的电场、热场应力。在老化过程中，通过采集检测样本电缆及其附件中的局部放电等电气特性參量，实现对电缆附件的绝缘老化状态检测。本专利技术的目的由以下技术方案实现高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置包括高压发生单元，试验回路単元，大电流发生单元和信号测量单元四个功能部分；高压发生単元与试验回路单元连接，将高压引入至试验回路中；试验回路単元穿过大电流发生单元，形成磁场耦合，产生大电流，老化实验时，高压发生単元和大电流发生单元同时工作，实现在试验回路単元中施加高电压和通以大电流的目的。信号测量单元装设于试验回路中，通过采集检测样本电缆附件中的局部放电等电气特性參量，实现对电缆附件的绝缘老化状态检測。所述高压发生单元包括无晕高压试验变压器、输入调压器一、保护电阻和供连接用的高压无晕导线，这里无晕表示设备在高压下不会产生电晕放电。无晕高压试验变压器起高压发生的作用，其输入端与输入调压器ー连接，通过输入调压器一改变变压器输入端的电压类型和大小，相应地控制高压端输出电压。试验变压器高压端与保护电阻连接，保护电阻将限制试验变压器的输出电流，对变压器进行过流保护，保护电阻与无晕导线连接，无晕导线将试验变压器产生的高压引入到试验回路； 所述试验回路单元为四段电カ电缆串联形成的“ ロ”字形金属环路，包括电缆附件试验样本一和试验样本ニ及连接电缆ー和连接电缆ニ，两组电缆附件试验样本的一端制成内部有典型人为安装缺陷的电缆附件，有助于研究典型人为安装缺陷在电热应力下加速绝缘劣化的过程，试验样本的另一端插入电缆试验油终端中，试验油终端内部充满绝缘油，试验油终端的使用将排除样本另一端引入放电干扰，使试验样品的放电信号更加单一；连接电缆ー和连接电缆ニ，将试验样本ー和试验样本ニ连接起来形成电流回路，其中连接电缆ニ穿过电流互感器的中心，形成磁路上的耦合关系，由于穿过电流互感器，连接电缆ニ是整个回路加压后离地电位最近的位置，其表面均匀套上多层硅橡胶绝缘层，利用固体绝缘材料的击穿场强大于空气击穿场强的原理，有效解决绝缘距离的问题；电缆相互连接的部位均采用高压接线端子连接，高压接线端子上固定有均压环，防止回路在加高压后接头处发生电晕放电；所述大电流发生単元包括穿心式电流互感器及其输入调压器。穿心式电流互感器输入エ频电压后，其原边线圈中流过交变电流，通过电磁感应原理在试验回路中产生大电流，起电流源的作用，对整个试验回路施加电流。电流互感器输入端电压受调压器控制，改变输入电压的大小，相应地改变电流互感器原边绕组中流过的电流大小，实现对试验回路电流的控制。大电流发生单元在试验回路中产生的电流通过钳形电流表进行测量。所述信号测量单元是检测电缆附件老化绝缘状态的设备组合包括温度红外成像仪、罗氏线圈、超高频天线、信号处理电路和数字示波器。其中，温度红外成像仪在装置进行老化试验时监测电缆附件表面的温升情况，提供电缆附件表面的温度信息、发热点參数等。罗氏线圈通过电磁耦合法检测电缆附件内的局部放电信号；超高频天线通过感应电缆附件内部放电产生的超高频信号检测局部放电信号。罗氏线圈、超高频天线采集到的局部放电信号通过信号处理电路进行信号放大、滤波处理，输入至数字示波器观察。所述信号处理电路实现信号的放大和滤波功能，其连接方式为其输入端连接控制高频截止频率的电阻R1与电容C1进行高频信号滤波，稳压ニ极管DpD2作为输入过电压保护并联于输入端，信号经高频滤波后与控制运算放大倍数的电阻R2与R3连接，反馈电阻R3并联于运算放大器U1的输入端与输出端之间，经放大后的信号输入控制低频截止频率的电阻R4与电容C2进行低频信号滤波，电容C3将信号中的直流分量滤除后连接至输出端，稳压ニ极管D3、D4作为输出过电压保护支路并联于输出端。高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置的试验方法包括以下步骤I).试验准备在安装电缆附件试验样本一和试验样本ニ时，内部制作人为的绝缘缺陷，加入人为缺陷可以加速电缆附件的绝缘老化，处理试验样本后，连接试验装置中的高压发生単元、试验回路単元、大电流发生单元，将信号测量单元安装于试验回路中，使用通信电缆将測量信号引出，之后进行调试试验，在装置通过耐压试验后，利用高压发生単元加压至局部放电測量电压，通过信号測量单元对预处理后的电缆附件进行局部放电检测，记录初始状态下电缆附件的局部放电參数信息。2).高压大电流老化调节无晕高压试验变压器输入调压器的输出电压，使试验变压器输出额定老化电 压至试验回路単元，改变变压器输入端的电压类型和大小，相应地控制高压端输出电压。调节电流互感器的输入调压器ニ的输出电压，使试验回路単元中流过额定的老化电流。试验变压器和电流互感器同时工作，试验回路中既施加对地高压又通过大电流，进行电缆附件的电热老化试验。在装置进行加压通流老化试验时，调节试验变压器的输入调压器一，増大试验变压器输出电压可模拟电力系统中短时过电压对电缆附件绝缘的老化加速作用；调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置，其特征在于该试验装置包括高压发生单元（1），试验回路单元（2），大电流发生单元（3）和信号测量单元（4）四个功能部分；高压发生单元（1）与试验回路单元（2）连接，将高压引入至试验回路中；试验回路单元（2）穿过大电流发生单元（3），形成磁场耦合，产生大电流，老化实验时，高压发生单元和大电流发生单元同时工作，实现在试验回路单元中施加高电压和通以大电流的目的；信号测量单元（4）装设于试验回路单元（2）中，通过采集检测样本电缆附件中的局部放电等电气特性参量，实现对电缆附件的绝缘老化状态检测。

【技术特征摘要】
1.一种高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置，其特征在于该试验装置包括高压发生单元(1)，试验回路单元(2)，大电流发生单元(3)和信号测量单元(4)四个功能部分；高压发生单元(I)与试验回路单元(2)连接，将高压引入至试验回路中；试验回路单元(2)穿过大电流发生单元(3),形成磁场稱合,产生大电流,老化实验时,高压发生单元和大电流发生单元同时工作，实现在试验回路单元中施加高电压和通以大电流的目的；信号测量单元(4)装设于试验回路单元(2)中，通过采集检测样本电缆附件中的局部放电等电气特性参量，实现对电缆附件的绝缘老化状态检测。2.如权利要求I所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于高压发生单元(I)包括无晕高压试验变压器(5)、输入调压器一(6)、保护电阻(7)和高压无晕导线(8)，无晕高压试验变压器输入端与输入调压器一连接，无晕高压试验变压器输出端与保护电阻连接，保护电阻与无晕导线连接，无晕导线将试验变压器产生的高压引入到试验回路。3.如权利要求I所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于试验回路单元(2)为四段电力电缆串联形成的“口”字形金属环路，包括电缆附件试验样本一(11)和试验样本二(12)及连接电缆一(13)和连接电缆二(14)，两组电缆附件试验样本的一端制成内部有典型安装缺陷的电缆附件(15)，另一端插入电缆试验油终端(16)中，试验油终端内部充满绝缘油，排除样本另一端引入的放电干扰；连接电缆一(13)和连接电缆二( 14)将试验样本一(11)和试验样本二(12)连接起来形成电流回路,连接电缆二(14)穿过电流互感器(9)的中心，形成磁路上的耦合关系，由于穿过电流互感器中心，连接电缆二(14)是整个回路加压后离地电位最近的位置，其表面均匀套上多层硅橡胶绝缘层，利用固体绝缘材料的击穿场强大于空气击穿场强的原理有效解决绝缘距离的问题，电缆相互连接的部位均采用高压接线端子连接，高压接线端子上固定有均压环，防止回路在高压下接头处发生电晕放电。4.如权利要求I所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于大电流发生单元(3)包括穿心式电流互感器(9)，输入调压器二(10)，穿心式电流互感器输入工频电压后，其原边线圈中流过交变电流，通过电磁感应原理在试验回路中产生大电流，电流互感器输入端电压受输入调压器二(10)控制，改变输入电压的大小，相应地改变电流互感器原边线圈中流过的电流大小，实现对试验回路电流的控制，大电流发生单元在试验回路中产生的电流通过钳形电流表(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，万利，李旭涛，赵威，陶霰韬，熊庆，陶文彪，潘荣超，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：