本發(fā)明屬于電力電纜老化及其檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)容量的不斷擴(kuò)大，電力用戶設(shè)備的復(fù)雜性隨之增加，特別是一些大容量非線性負(fù)載在系統(tǒng)總負(fù)荷中的比重不斷上升，電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題變得日益突出。在包含眾多高頻成分的諧波的作用下，電力設(shè)備的絕緣問(wèn)題變得較為嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備過(guò)早地出現(xiàn)非常規(guī)老化、損壞等故障。目前，電網(wǎng)中存在大量在運(yùn)的中壓xlpe電纜終端，而電纜終端事故是導(dǎo)致電纜線路跳閘事故的主要原因，且高頻諧波對(duì)電纜終端絕緣劣化的影響極為明顯。實(shí)踐證明，一些傳統(tǒng)中壓xlpe電纜終端在嚴(yán)重的諧波作用下，其老化明顯加劇、壽命大大縮短，甚至導(dǎo)致絕緣事故的發(fā)生。因此，亟需一種高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置，以便模擬中壓xlpe電纜附件在實(shí)際運(yùn)行工況中的高頻電應(yīng)力，并獲取樣品老化過(guò)程中溫升特性以及局部放電圖譜，從而分析其絕緣老化狀況。

由于高頻勵(lì)磁變壓器的輸出容量存在限制，老化試驗(yàn)過(guò)程中，高頻勵(lì)磁變壓器在提供高頻高壓時(shí)，難以同時(shí)輸出可模擬實(shí)際運(yùn)行工況的負(fù)荷電流。目前，國(guó)內(nèi)外高頻電老化試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)思路多采用高頻電壓發(fā)生裝置聯(lián)合光照、外熱等方法，均難以實(shí)現(xiàn)電纜附件在高頻強(qiáng)電場(chǎng)和工頻負(fù)荷電流共同作用下的絕緣加速老化試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置，模擬中壓xlpe電纜附件運(yùn)行過(guò)程中同時(shí)承受高頻強(qiáng)電場(chǎng)和工頻負(fù)荷電流的實(shí)際工況，實(shí)現(xiàn)高頻電熱聯(lián)合作用下的電纜附件老化試驗(yàn)。

本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置，包括高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元、高頻電壓試驗(yàn)回路單元、工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元和絕緣信息監(jiān)測(cè)單元；所述高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元，用于產(chǎn)生試驗(yàn)所需的高頻電壓并提供給所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元；所述高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元與所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元電連接；所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元，用于提供試驗(yàn)回路；所述工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元穿接于所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元，采用磁場(chǎng)耦合方式，來(lái)模擬產(chǎn)生工頻負(fù)荷電流；所述絕緣信息監(jiān)測(cè)單元卡接于所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元的接地引線上，用于監(jiān)測(cè)xlpe電纜附件絕緣特性參量的狀態(tài)；在老化試驗(yàn)時(shí)，所述高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元和所述工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元同時(shí)運(yùn)行，以達(dá)到所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元中試驗(yàn)樣品同時(shí)承受高頻電壓和工頻電流作用的目的。

進(jìn)一步的，所述的高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元包括高頻信號(hào)發(fā)生器、功率放大器以及高頻勵(lì)磁變壓器；所述的高頻信號(hào)發(fā)生器與所述的功率放大器電連接，所述高頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生高頻低壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)所述功率放大器進(jìn)行放大；所述功率放大器通過(guò)保護(hù)電容與所述高頻勵(lì)磁變壓器電連接；所述保護(hù)電容用于改變功率放大器的輸出阻抗，以防止功率放大器產(chǎn)生過(guò)大的輸出功率；所述高頻勵(lì)磁變壓器，用于對(duì)經(jīng)功率放大器放大的高頻低壓信號(hào)進(jìn)行升壓以獲得試驗(yàn)所需的高頻高壓；所述高頻勵(lì)磁變壓器通過(guò)保護(hù)電阻和第一無(wú)局部放電導(dǎo)線與所述的高頻電壓試驗(yàn)回路單元進(jìn)行電連接；所述保護(hù)電阻，用于限制高頻勵(lì)磁變壓器的輸出電流而進(jìn)行過(guò)流保護(hù)；所述第一無(wú)局部放電導(dǎo)線，用于將高頻勵(lì)磁變壓器產(chǎn)生的高頻高壓引至高頻電壓試驗(yàn)回路單元。

進(jìn)一步的，所述的工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元包括220v工頻電壓、穿心式電流互感器和調(diào)壓器，所述調(diào)壓器的輸入端與220v工頻電壓連接，所述調(diào)壓器的輸出端與所述穿心式電流互感器的二次側(cè)連接；當(dāng)穿心式電流互感器的二次線圈中流過(guò)工頻電流時(shí)，在電磁感應(yīng)原理下，所述高頻電壓試驗(yàn)回路單元中將產(chǎn)生工頻電流；通過(guò)控制調(diào)壓器的輸出電壓大小，改變穿心式電流互感器二次線圈中的電流大小，從而實(shí)現(xiàn)高頻電壓試驗(yàn)回路單元中電流的按需調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述的高頻電壓試驗(yàn)回路單元包括xlpe連接電纜、第二無(wú)局部放電導(dǎo)線和電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)，所述的電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)包括第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)和第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)；所述的第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)和第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)xlpe連接電纜和第二無(wú)局部放電導(dǎo)線串聯(lián)連接而形成試驗(yàn)回路。

進(jìn)一步的，所述的第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)包括內(nèi)部含典型安裝缺陷的第一電纜附件和第一gis氣室；所述的第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)包括內(nèi)部含典型安裝缺陷的第二電纜附件和第二gis氣室；所述的第一電纜附件和第二電纜附件，用于研究高頻老化試驗(yàn)中典型安裝缺陷在高頻高壓作用下的絕緣劣化過(guò)程，其一端分別插入第一gis氣室和第二gis氣室中，另一端通過(guò)第二無(wú)局部放電導(dǎo)線相互連接；所述的第一gis氣室和第二gis氣室，用于排除試驗(yàn)回路單元局部放電時(shí)可能引入的電暈干擾，所述的第一gis氣室和第二gis氣室通過(guò)穿過(guò)穿心式電流互感器的xlpe連接電纜相互連接。

進(jìn)一步的，所述的絕緣信息監(jiān)測(cè)單元包括紅外成像儀、高頻電流互感器以及高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀，所述高頻電流互感器包括第一高頻電流互感器和第二高頻電流互感器；所述的紅外成像儀，用于監(jiān)測(cè)高頻老化試驗(yàn)過(guò)程中第一電纜附件和第二電纜附件表面的溫度變化情況；所述的第一高頻電流互感器和第二高頻電流互感器分別卡接在第一gis氣室和第二gis氣室的接地引線上，且分別與所述的高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀連接；所述的高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀，用于監(jiān)測(cè)高頻老化試驗(yàn)過(guò)程中第一電纜附件和第二電纜附件內(nèi)典型安裝缺陷的局部放電變化情況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明模擬了中壓xlpe電纜附件工作在高頻高壓及工頻負(fù)荷電流下所承受的高頻強(qiáng)電場(chǎng)及電流熱應(yīng)力，其中高頻高壓產(chǎn)生的高頻強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)xlpe電纜附件進(jìn)行高頻電老化，工頻負(fù)荷電流在高頻電壓試驗(yàn)回路單元中產(chǎn)生的熱量對(duì)xlpe電纜附件進(jìn)行熱老化，二者同時(shí)工作模擬了xlpe電纜附件的實(shí)際運(yùn)行工況；并通過(guò)控制施加至高頻電壓試驗(yàn)回路單元的高頻高壓及工頻負(fù)荷電流值，可實(shí)現(xiàn)xlpe電纜附件的加速高頻電老化試驗(yàn)。

本發(fā)明采用了非侵入式的絕緣信息監(jiān)測(cè)方法，測(cè)量過(guò)程安全可靠，可監(jiān)測(cè)到高頻高壓激勵(lì)下xlpe電纜附件典型安裝缺陷的局部放電響應(yīng)特性及其熱像圖譜；同時(shí)，所述高頻電老化試驗(yàn)裝置各連接部位均做無(wú)暈和均壓處理，有效地減少了高頻電壓試驗(yàn)回路單元電暈放電對(duì)xlpe電纜附件局部放電監(jiān)測(cè)的干擾，降低了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析處理的難度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一種高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明高頻電壓試驗(yàn)回路單元和絕緣信息監(jiān)測(cè)單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元，2-高頻電壓試驗(yàn)回路單元，3-工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元，4-絕緣信息監(jiān)測(cè)單元，5-高頻信號(hào)發(fā)生器，6-功率放大器，7-保護(hù)電容，8-高頻勵(lì)磁變壓器，9-保護(hù)電阻，10-穿心式電流互感器，11-調(diào)壓器，12-第二無(wú)局部放電導(dǎo)線，13-第一無(wú)局部放電導(dǎo)線，14-第一gis氣室，15-第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)，16-第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)，17-第二電纜附件，18-第二gis氣室，19-第一電纜附件，20-紅外成像儀，21-第一高頻電流互感器，22-高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀，23-第二高頻電流互感器，24-xlpe連接電纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)施新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所提供的一種高頻電壓疊加工頻電流的電纜附件老化試驗(yàn)裝置，包括高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元1、高頻電壓試驗(yàn)回路單元2、工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元3和絕緣信息監(jiān)測(cè)單元4；高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元1與高頻電壓試驗(yàn)回路單元2電連接；工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元3穿接于高頻電壓試驗(yàn)回路單元2，采用磁場(chǎng)耦合方式，來(lái)模擬產(chǎn)生工頻負(fù)荷電流；絕緣信息監(jiān)測(cè)單元4卡接于高頻電壓試驗(yàn)回路單元2的接地引線上；在老化試驗(yàn)時(shí)，高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元1和工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元3同時(shí)運(yùn)行，以達(dá)到試驗(yàn)樣品同時(shí)承受高頻電壓和工頻電流作用的目的。

高頻試驗(yàn)電壓發(fā)生單元1包括高頻信號(hào)發(fā)生器5、功率放大器6以及高頻勵(lì)磁變壓器8；高頻信號(hào)發(fā)生器5與功率放大器6電連接，高頻信號(hào)發(fā)生器5產(chǎn)生高頻低壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)功率放大器6進(jìn)行放大；功率放大器6通過(guò)保護(hù)電容7與高頻勵(lì)磁變壓器8電連接；保護(hù)電容7的電容值不大于1.13μf，用于改變功率放大器6的輸出阻抗，以防止功率放大器6產(chǎn)生過(guò)大的輸出功率；高頻勵(lì)磁變壓器8，用于對(duì)經(jīng)功率放大器6放大的高頻低壓信號(hào)進(jìn)行升壓以獲得試驗(yàn)所需的高頻高壓；高頻勵(lì)磁變壓器8通過(guò)保護(hù)電阻9和第一無(wú)局部放電導(dǎo)線13與高頻電壓試驗(yàn)回路單元2進(jìn)行電連接；保護(hù)電阻9采用水電阻，按高頻勵(lì)磁變壓器8輸出的高壓乘以限流電阻系數(shù)1.5ω/v選擇其阻值，保護(hù)電阻9用于限制高頻勵(lì)磁變壓器8的輸出電流而進(jìn)行過(guò)流保護(hù)；第一無(wú)局部放電導(dǎo)線13，用于將高頻勵(lì)磁變壓器8產(chǎn)生的高頻高壓引至高頻電壓試驗(yàn)回路單元2。

工頻負(fù)荷電流模擬發(fā)生單元3包括220v工頻電壓、穿心式電流互感器10和調(diào)壓器11，調(diào)壓器11的輸入端與220v工頻電壓連接，調(diào)壓器11的輸出端與穿心式電流互感器10的二次側(cè)連接；當(dāng)穿心式電流互感器10的二次線圈中流過(guò)工頻電流時(shí)，在電磁感應(yīng)原理下，高頻電壓試驗(yàn)回路單元2中將產(chǎn)生工頻電流；通過(guò)控制調(diào)壓器11的輸出電壓大小，改變穿心式電流互感器10二次線圈中的電流大小，從而實(shí)現(xiàn)高頻電壓試驗(yàn)回路單元2中電流的按需調(diào)整。

高頻電壓試驗(yàn)回路單元2包括xlpe連接電纜24、第二無(wú)局部放電導(dǎo)線12和電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)，所述的電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)包括第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)15和第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)16；所述的第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)15和第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)16通過(guò)xlpe連接電纜24和第二無(wú)局部放電導(dǎo)線12串聯(lián)連接而形成試驗(yàn)回路；xlpe連接電纜24為一段10-15米的zr-yjlv22-26/35kv型xlpe電纜。

第一電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)15包括內(nèi)部含典型安裝缺陷的第一電纜附件19和第一gis氣室14；第二電纜終端試驗(yàn)系統(tǒng)包括內(nèi)部含典型安裝缺陷的第二電纜附件17和第二gis氣室18；第一電纜附件19和第二電纜附件17的一端分別插入第一gis氣室14和第二gis氣室18中，另一端通過(guò)第二無(wú)局部放電導(dǎo)線12相互連接；第一gis氣室14和第二gis氣室18通過(guò)穿過(guò)穿心式電流互感器10中心的xlpe連接電纜24相互連接，xlpe連接電纜24的兩端分別插接至第一gis氣室14和第二gis氣室18內(nèi)；xlpe連接電纜24穿過(guò)穿心式電流互感器10中心形成磁耦合回路；第一無(wú)局部放電導(dǎo)線13與第二無(wú)局部放電導(dǎo)線12的中部進(jìn)行電連接；高頻電壓試驗(yàn)回路單元2中各金屬連接部位均采用經(jīng)均壓和屏蔽處理的高壓接線端子，以防止在施加高頻高壓過(guò)程中產(chǎn)生電暈放電；第一電纜附件19和第二電纜附件17采用預(yù)制式戶外終端。

絕緣信息監(jiān)測(cè)單元4包括紅外成像儀20、高頻電流互感器以及高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀22，高頻電流互感器包括第一高頻電流互感器21和第二高頻電流互感器23；紅外成像儀20，用于監(jiān)測(cè)高頻老化試驗(yàn)過(guò)程中第一電纜附件19和第二電纜附件17表面的溫度變化情況；第一高頻電流互感器21和第二高頻電流互感器23分別卡接在第一gis氣室14和第二gis氣室18的接地引線上，且分別與高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀22連接；高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀22，用于監(jiān)測(cè)高頻老化試驗(yàn)過(guò)程中第一電纜附件19和第二電纜附件內(nèi)典型安裝缺陷的局部放電變化情況；絕緣信息監(jiān)測(cè)單元4采用非侵入式監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了第一電纜附件19和第二電纜附件17絕緣特性參量的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

在老化試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)高頻信號(hào)發(fā)生器5使其輸出高頻低壓信號(hào)，高頻低壓信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器6放大后，傳送給高頻勵(lì)磁變壓器8，調(diào)節(jié)高頻勵(lì)磁變壓器8的輸入電壓參數(shù)，使其輸出頻率為10khz、幅值為15kv（有效值）的高頻高壓，通過(guò)第一無(wú)局部放電導(dǎo)線13將高頻電壓引致高頻電壓試驗(yàn)回路單元2；同時(shí)調(diào)節(jié)調(diào)壓器11輸出電壓的大小，改變穿心式電流互感器10的輸入電壓，使高頻電壓試驗(yàn)回路單元2中產(chǎn)生200a的工頻電流；此時(shí)，實(shí)現(xiàn)了第一電纜附件19和第二電纜附件17同時(shí)工作在高頻電壓和工頻電流作用下所經(jīng)受的高頻強(qiáng)電場(chǎng)以及電流熱應(yīng)力的模擬；絕緣信息監(jiān)測(cè)單元4中的紅外成像儀20實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一電纜附件19和第二電纜附件17表面的溫度變化情況；高頻局部放電監(jiān)測(cè)儀22實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)第一電纜附件19和第二電纜附件17內(nèi)典型安裝缺陷的局部放電變化情況。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或變型，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。