專利名稱：交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，屬于電纜的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景交聯(lián)聚乙烯電纜憑借其優(yōu)越的電氣、機(jī)械性能以及制造工藝、安裝過程的簡便等原因，在城市電網(wǎng)建設(shè)過程中得到了廣泛使用。在長期運(yùn)行過程中，交聯(lián)聚乙烯電纜及其附件絕緣逐漸發(fā)生老化，電氣性能下降，最終導(dǎo)致絕緣擊穿，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。特別是電纜附件因本身結(jié)構(gòu)、制作和安裝工藝以及運(yùn)行條件的復(fù)雜性，成為了電纜系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中較為的薄弱環(huán)節(jié)。通常促使交聯(lián)聚乙烯電纜附件絕緣老化的主要原因?yàn)楦邏弘妶鱿碌碾娎匣?；?dǎo)體電阻損耗帶來的熱老化；生產(chǎn)裝配過程中的機(jī)械應(yīng)力損傷；環(huán)境條件應(yīng)力，如紫外輻射和水分腐蝕等。其中，電纜附件長期承受的電、熱協(xié)同作用，是導(dǎo)致電力電纜在實(shí)際工作中發(fā)生絕緣老化的主要原因。因此，需要一種電纜附件電熱共同老化的試驗(yàn)裝置，有效模擬電纜附件運(yùn)行時(shí)所承受的電、熱應(yīng)力，并能夠?qū)Σ煌瑴囟?、電壓類型、電壓等級下的試品進(jìn)行試驗(yàn)，并獲取試驗(yàn)樣品老化過程中的電流波形和局部放電信號數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析電纜附件的絕緣老化過程。由于試驗(yàn)變壓器輸出容量的限制，老化裝置在通過試驗(yàn)變壓器引入高壓的同時(shí)，內(nèi)部難以通過足以模擬真實(shí)負(fù)荷情況的大電流。因此，國內(nèi)外老化試驗(yàn)裝置的普遍設(shè)計(jì)思路為使用光照、弱電、外熱等手段來加速絕緣材料、電氣元件的老化，均難以實(shí)現(xiàn)針對電纜附件在高壓強(qiáng)電場和電流熱效應(yīng)共同作用下其絕緣的老化加速。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，其特點(diǎn)是在電熱協(xié)同作用下的老化試驗(yàn)，模擬電纜附件實(shí)際運(yùn)行中的工作狀態(tài)。進(jìn)行老化試驗(yàn)時(shí)，通過試驗(yàn)變壓器弓丨入高壓；同時(shí)通過電流互感器在裝置內(nèi)部產(chǎn)生大電流，二者結(jié)合有效的模擬試驗(yàn)電力電纜實(shí)際運(yùn)行時(shí)所承受的電、熱應(yīng)力。本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置包括高壓引入單元，試驗(yàn)回路單元和大電流發(fā)生單元三個(gè)功能部分，高壓引入單元與試驗(yàn)回路單元連接，將高壓引入至試驗(yàn)回路中；試驗(yàn)回路單元穿過大電流發(fā)生單元，形成磁場耦合，產(chǎn)生大電流；高壓引入單元和大電流發(fā)生單元同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)在試驗(yàn)回路單元中施加高電壓和通以大電流的目的。高壓引入單元包括高壓試驗(yàn)變壓器、輸入調(diào)壓器一、保護(hù)電阻和高壓無暈導(dǎo)線，高壓試驗(yàn)變壓器輸入端與輸入調(diào)壓器一連接，改變輸入端的電壓類型和大小，相應(yīng)地控制高壓端輸出電壓，高壓試驗(yàn)變壓器高壓輸出端連接保護(hù)電阻，保護(hù)電阻將限制試驗(yàn)變壓器的輸出電流，對變壓器進(jìn)行過電流保護(hù)，保護(hù)電阻與無暈導(dǎo)線連接，無暈導(dǎo)線接頭處為光滑的接線端子，將試驗(yàn)變壓器產(chǎn)生的高壓引入到試驗(yàn)回路。[0008]試驗(yàn)回路單元為四段交聯(lián)聚乙烯電纜串聯(lián)而成的“口”字形金屬環(huán)路，包括電纜附件試驗(yàn)樣本一和試驗(yàn)樣本二及連接電纜一和連接電纜二，兩組電纜附件試驗(yàn)樣本一和試驗(yàn)樣本二一端制成內(nèi)部有典型安裝缺陷的電纜附件，便于研究老化時(shí)典型安裝缺陷在電熱應(yīng)力下的絕緣劣化過程，試驗(yàn)樣本另一端分別插入電纜專用試驗(yàn)油終端中，試驗(yàn)油終端的使用將排除樣本另一端在測量放電信號時(shí)引入電暈干擾；連接電纜一和連接電纜二將兩組試驗(yàn)樣本連接起來形成電流回路，連接電纜二穿過電流互感器中心，形成磁路上的稱合，回路中的連接部位使用高壓接線端子連接，防止加壓后的電暈放電。大電流發(fā)生單元包括穿心 式電流互感器和輸入調(diào)壓器二，穿心式電流互感器輸入工頻電壓，原邊線圈中流過電流,通過電磁感應(yīng)原理在試驗(yàn)回路中產(chǎn)生電流,起到電流源的作用，對整個(gè)試驗(yàn)回路施加電流，其輸入端電壓受輸入調(diào)壓器二控制，改變輸入電壓的大小，相應(yīng)地改變CT原邊繞組中流過的電流大小，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)回路電流的控制。本實(shí)用新型與同類電纜附件老化試驗(yàn)裝置相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)本實(shí)用新型模擬了電纜在工作在高電壓大電流下所承受的電熱應(yīng)力，其中高壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場對電纜進(jìn)行電老化，大電流流過電纜時(shí)產(chǎn)生的焦耳熱對電纜進(jìn)行熱老化，二者相結(jié)合可以模擬真實(shí)工況下電纜附件所處的電熱環(huán)境，加速XLPE電纜附件的絕緣老化。(2)改變試驗(yàn)變壓器的輸入可以進(jìn)行不同電壓類型、電壓等級下樣本電纜附件的老化試驗(yàn)，調(diào)節(jié)電流互感器的輸入可以模擬電力系統(tǒng)中的負(fù)荷波動(dòng)，同時(shí)可以通過測量單元獲取試驗(yàn)樣品電纜終端在老化過程中的局部放電信號。

圖I為XLPE電纜附件電熱老化試驗(yàn)裝置示意圖I、高壓引入單元，2、試驗(yàn)回路，3、大電流發(fā)生單元，4、高壓試驗(yàn)變壓器，5、輸入調(diào)壓器一，6、保護(hù)電阻,7、高壓無暈導(dǎo)線,8、電流互感器,9、輸入調(diào)壓器二。圖2為XLPE電纜附件電熱老化試驗(yàn)回路及信號測量示意圖10、試驗(yàn)樣本一，11、試驗(yàn)樣本二，12、連接電纜一，13、連接電纜二，14、電纜附件，
15、試驗(yàn)油終端，16、電流表，17、溫度紅外成像儀，18、Rogowski線圈，19、超高頻信號天線。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述，但不能理解為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例如圖I所示，交聯(lián)聚乙烯電纜附件電熱老化試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)包括高壓引入單元I、試驗(yàn)回路2和大電流發(fā)生單元3的三個(gè)功能部分，高壓引入單元I與試驗(yàn)回路單元2連接，將高壓引入至試驗(yàn)回路中；試驗(yàn)回路單元2穿過大電流發(fā)生單元3，形成磁場耦合，產(chǎn)生大電流；高壓引入單元和大電流發(fā)生單元同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)在試驗(yàn)回路單元中施加高電壓和通以大電流的目的。如圖I所示，高壓引入單元I包括高壓試驗(yàn)變壓器4、輸入調(diào)壓器5、保護(hù)電阻6和高壓無暈導(dǎo)線7，高壓試驗(yàn)變壓器輸入端與輸入調(diào)壓器一 5連接，改變輸入端的電壓類型和大小，相應(yīng)地控制高壓端輸出電壓，試驗(yàn)變壓器高壓輸出端連接保護(hù)電阻6，保護(hù)電阻為水電阻，按試驗(yàn)變壓器輸出的高壓乘以限流電阻系數(shù)I Q /V選擇其阻值，保護(hù)電阻將限制試驗(yàn)變壓器的輸出電流，對變壓器進(jìn)行過電流保護(hù)，保護(hù)電阻與無暈導(dǎo)線7連接，無暈導(dǎo)線接頭處為光滑的接線端子，將試驗(yàn)變壓器產(chǎn)生的高壓引入到試驗(yàn)回路。如圖2所示，試驗(yàn)回路單元2為四段長約120mm的YJV26/35型交聯(lián)聚乙烯電纜串聯(lián)而成的“口”字形金屬環(huán)路，其中，包括兩組電纜附件試驗(yàn)樣本一 10和試驗(yàn)樣本二 11及連接電纜一 12和連接電纜二 13，兩組電纜附件試驗(yàn)樣本一 10和試驗(yàn)樣本二 11 一端制成內(nèi)部有典型安裝缺陷的電纜附件14，便于研究老化時(shí)典型安裝缺陷在電熱應(yīng)力下的絕緣劣化過程，另一端分別插入電纜專用試驗(yàn)油終端15 中，試驗(yàn)油終端的使用將排除樣本另一端在測量放電信號時(shí)引入電暈干擾；連接電纜一 12與連接電纜二 13將兩組試驗(yàn)樣本連接起來形成電流回路，其中連接電纜二 13穿過電流互感器8中心，形成磁路上的耦合，回路中的連接部位使用高壓接線端子連接，以防止加壓后的電暈放電。大電流發(fā)生單元3包括穿心式電流互感器8及其輸入調(diào)節(jié)裝置9，穿心式電流互感器輸入工頻電壓，原邊線圈中流過電流，通過電磁感應(yīng)原理即在試驗(yàn)回路中產(chǎn)生電流，起到電流源的作用，對整個(gè)試驗(yàn)回路施加電流，其輸入端電壓受調(diào)壓器9控制，改變輸入電壓的大小，相應(yīng)地改變CT原邊繞組中流過的電流大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)回路電流的控制。為了監(jiān)測交聯(lián)聚乙烯電纜附件老化試驗(yàn)裝置的老化狀態(tài)，試驗(yàn)回路中在實(shí)施老化時(shí)，利用多種測試裝置構(gòu)成信號測試單元，如圖2中所示，信號測試單元包括測量回路工作電流的電流表16，監(jiān)測電纜附件表面溫升的溫度紅外成像儀17，檢測電纜附件局部放電的Rogowski線圈18,檢測電纜附件局部放電超高頻信號的超高頻天線19。運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)高電壓試驗(yàn)變壓器輸入電壓，使其輸出額定高壓。同時(shí)調(diào)節(jié)電流互感器的輸入電壓，使試驗(yàn)回路中產(chǎn)生約250A的電流。此時(shí)，交聯(lián)聚乙烯電纜附件電熱老化試驗(yàn)裝置開始進(jìn)行工作。
權(quán)利要求1.一種交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，其特征在于該試驗(yàn)裝置包括高壓引入單元(1)，試驗(yàn)回路單元(2)和大電流發(fā)生單元(3)三個(gè)功能部分，高壓引入單元(I)與試驗(yàn)回路單元(2)連接，將高壓引入至試驗(yàn)回路中；試驗(yàn)回路單元(2)穿過大電流發(fā)生單元(3)，形成磁場耦合，產(chǎn)生大電流；高壓引入單元和大電流發(fā)生單元同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)在試驗(yàn)回路單元中施加高電壓和通以大電流的目的。
2.如權(quán)利要求I所述交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，其特征在于高壓引入單元(I)包括高壓試驗(yàn)變壓器(4)、輸入調(diào)壓器一(5)、保護(hù)電阻(6)和高壓無暈導(dǎo)線(7)，高壓試驗(yàn)變壓器起高壓發(fā)生的作用，其輸入端接輸入調(diào)壓器一(5)，改變輸入端的電壓類型和大小，相應(yīng)地控制高壓端輸出電壓，高壓試驗(yàn)變壓器高壓端連接保護(hù)電阻(6)，保護(hù)電阻將限制試驗(yàn)變壓器的輸出電流，對變壓器進(jìn)行過電流保護(hù)，保護(hù)電阻與無暈導(dǎo)線(7)連接，無暈導(dǎo)線將試驗(yàn)變壓器產(chǎn)生的高壓引入到試驗(yàn)回路。
3.如權(quán)利要求I所述交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，其特征在于試驗(yàn)回路 單元(2)為四段交聯(lián)聚乙烯電纜串聯(lián)而成的“口”字形金屬環(huán)路，包括電纜附件試驗(yàn)樣本一(10)和試驗(yàn)樣本二(11)及連接電纜一(12)和連接電纜二(13)，兩組電纜附件試驗(yàn)樣本一及試驗(yàn)樣本二一端制成內(nèi)部有典型安裝缺陷的電纜附件(14)，便于研究老化時(shí)典型安裝缺陷在電熱應(yīng)力下的絕緣劣化過程，另一端插入電纜專用試驗(yàn)油終端(15)中，試驗(yàn)油終端的使用將排除樣本另一端在測量放電信號時(shí)引入電暈干擾；連接電纜一(12)與連接電纜二(13)將兩組試驗(yàn)樣本連接起來形成電流回路,連接電纜二(13)穿過電流互感器中心,形成磁路上的耦合，回路中的連接部位使用高壓接線端子連接，防止加壓后的電暈放電。
4.如權(quán)利要求I所述交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，其特征在于大電流發(fā)生單元(3)包括穿心式電流互感器(8)及其輸入調(diào)壓器二(9)，穿心式電流互感器輸入工頻電壓，原邊線圈中流過電流,通過電磁感應(yīng)原理在試驗(yàn)回路中產(chǎn)生電流,起到電流源的作用，對整個(gè)試驗(yàn)回路施加電流，其輸入端電壓受調(diào)壓器二(9)控制，改變輸入電壓的大小，相應(yīng)地改變CT原邊繞組中流過的電流大小，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)回路電流的控制。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種交聯(lián)聚乙烯電纜附件的電熱老化試驗(yàn)裝置，其特點(diǎn)是該試驗(yàn)裝置包括高壓引入單元(1)，試驗(yàn)回路單元(2)和大電流發(fā)生單元(3)三個(gè)功能部分，高壓發(fā)生單元(1)與試驗(yàn)回路單元(2)連接，將高壓引入至試驗(yàn)回路中；試驗(yàn)回路單元(2)穿過大電流發(fā)生單元(3)，形成磁場耦合，產(chǎn)生大電流；高壓引入單元和大電流發(fā)生單元同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)在試驗(yàn)回路單元中施加高電壓和通以大電流的目的。
文檔編號G01R31/00GK202794367SQ20122033786
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者黃華勇, 魏長明, 毛欣, 楊可, 劉明軍, 周凱, 李旭濤, 萬利 申請人:重慶市電力公司永川供電局