本發(fā)明屬于電纜終端絕緣狀態(tài)檢測領(lǐng)域，具體設(shè)計研究溫度對機(jī)車電纜終端介質(zhì)損耗影響的實驗系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)研究溫度對電纜終端介質(zhì)損耗的影響。

背景技術(shù)：

在西北地區(qū)氣候變化較大，在電力機(jī)車的運(yùn)行過程中溫差較大。在長期惡劣環(huán)境下運(yùn)行，機(jī)車電纜絕緣性能下降，介質(zhì)損耗增大，并促使電纜壽命終結(jié)。因此，研究溫度對車載機(jī)車電纜終端介質(zhì)損耗的影響，對于防止電纜事故的發(fā)生，以及保障電力機(jī)車安全穩(wěn)定運(yùn)行都有重大意義。

機(jī)車電纜終端在實際工程運(yùn)行中其周圍環(huán)境晝夜溫差比較大，目前對電纜進(jìn)行絕緣測試時為模擬現(xiàn)場運(yùn)行條件主要采用氣候室的方式，其建設(shè)周期較長、運(yùn)行成本高、耗時長、且設(shè)備體積大不便移動，因此需要一種經(jīng)濟(jì)適用、簡單高效的系統(tǒng)和方法來模擬高壓電纜現(xiàn)場運(yùn)行條件對電纜終端介質(zhì)損耗影響的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了研究溫度對電纜終端介損耗，本發(fā)明的目的是提供一種高低溫交替條件下電纜終端的介質(zhì)損耗實驗系統(tǒng)。使之能夠?qū)崿F(xiàn)電纜終端在高低溫交替的條件下進(jìn)行介質(zhì)損耗測試。

本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的：

一種高低溫交替條件下電纜終端的介質(zhì)損耗實驗系統(tǒng)，用于電纜終端在高溫與低溫交替的特殊工況下的介質(zhì)損耗測試：主要由高溫加熱模擬系統(tǒng)，低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)，溫度控制器系統(tǒng)、氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度集成控制系統(tǒng)和介質(zhì)損耗測試系統(tǒng)組成；高溫加熱模擬系統(tǒng)置于低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)的腔體內(nèi)；氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和介質(zhì)損耗測試系統(tǒng)置于低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)的腔體外，具體構(gòu)成為：

高溫加熱模擬系統(tǒng)構(gòu)成為：試驗油杯15通過支架21支撐在低溫試驗箱14內(nèi)；試驗油杯15分為外壁和內(nèi)壁，內(nèi)壁23為絕緣導(dǎo)熱層，電阻絲16布置在試驗油杯15杯壁夾層中，具有八只傳感器的傳感器組分兩列依附在試驗油杯15內(nèi)壁，在內(nèi)壁深度方向等距排列；有機(jī)玻璃蓋32封住杯口并預(yù)留用于通過被測電纜終端19和電氣導(dǎo)線的通孔；所述電氣導(dǎo)線包括用作試驗油杯內(nèi)的電阻絲16和傳感器組與外部直流電源1、溫度控制器2連接的電氣導(dǎo)線；

所述低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)具有低溫試驗箱14，低溫試驗箱14頂部設(shè)置有換氣孔22和排氣管20，排氣管20與外部氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4相通；四個傳感器兩兩分置于低溫試驗箱內(nèi)上部和下部；低溫試驗箱14頂部預(yù)留有相應(yīng)通孔以容納被測電纜終端和電氣導(dǎo)線通過；

所述溫度控制系統(tǒng)的溫度控制器2與所述各傳感器連接；直流電源1通過導(dǎo)線分別與電阻絲16和溫度控制系統(tǒng)2相連；pc機(jī)3與溫度控制系統(tǒng)2相連，并根據(jù)各傳感器和溫度控制系統(tǒng)2采集處理的數(shù)據(jù)對氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進(jìn)行控制；

所述介質(zhì)損耗測試系統(tǒng)主要由介質(zhì)損耗測量儀7，接地系統(tǒng)6構(gòu)成：其中swts-307通過導(dǎo)線和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導(dǎo)體，而接地系統(tǒng)6通過接地線13與電纜屏蔽層12相連，進(jìn)而形成測試回路；試驗時對電纜終端19產(chǎn)生0.1hz可變壓的交流電源，通過采集流經(jīng)電纜終端19的電流信號，比較電流與電壓之間的相位差得到tanδ，實現(xiàn)對不同環(huán)境溫度劇烈變化條件下，電纜終端介質(zhì)損耗的測試。

本發(fā)明的目的還在于提供一種高低溫交替條件下電纜終端的介質(zhì)損耗實驗方法：

采用上述實驗系統(tǒng)的高低溫交替條件下電纜終端的介質(zhì)損耗實驗方法，包括以下步驟：

1)電纜終端19通過有機(jī)玻璃蓋32進(jìn)入試驗油杯15，絕緣油17完全浸沒絕緣傘裙18，接通低溫試驗箱14和直流電源1，對試驗油杯15進(jìn)行降溫或者升溫；

2)啟動氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4，使試驗系統(tǒng)內(nèi)部對流速度加快，實現(xiàn)溫度的快速變化；

3)打開溫度控制系統(tǒng)2，設(shè)置所需要的高溫溫度和低溫溫度，以及高溫和低溫交替進(jìn)行的頻率和高溫持續(xù)時間、低溫持續(xù)時間；

4)對電纜終端19進(jìn)行高低溫交替處理后，接通介質(zhì)損耗測量儀7，對電纜終端19施加0.1hz可變的交流電源；

5)其中swts-30測量儀7通過導(dǎo)線和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導(dǎo)體，而接地系統(tǒng)6通過接地線13與電纜屏蔽層12相連，進(jìn)而形成測試回路。

本發(fā)明為在高低溫交替運(yùn)行工況下電纜終端的介質(zhì)損耗實驗提供基礎(chǔ)實驗平臺，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1)利用低溫試驗箱以及試驗油杯中的加熱裝置，對電纜終端進(jìn)行高低溫交替試驗，并且可由溫度集成控制系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)溫度變化，模擬極端工況運(yùn)行。

2)相比于氣候室模擬運(yùn)行工況所伴隨的諸多不便，本發(fā)明采用一種經(jīng)濟(jì)適用、簡單高效的系統(tǒng)和方法來模擬電纜終端在現(xiàn)場運(yùn)行條件下的介質(zhì)損耗測試實驗。

附圖說明

圖1本發(fā)明實驗裝置系統(tǒng)外觀結(jié)構(gòu)及組成示意圖。

圖2本發(fā)明實驗裝置中試驗油杯的詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

圖1所示為本發(fā)明實驗裝置外觀結(jié)構(gòu)及組成示意圖。由圖1可知一種高低溫交替條件下的電纜終端介質(zhì)損耗實驗系統(tǒng)與方法，主要能夠?qū)崿F(xiàn)電纜終端在運(yùn)行溫度下的介質(zhì)損耗測試，具體為：高溫加熱模擬系統(tǒng)主要由試驗油杯15，電纜終端19，絕緣油17，電阻絲16，一號傳感器24二號傳感器25，三號傳感器26，四號傳感器27，五號傳感器28，六號傳感器29，七號傳感器30，八號傳感器31，直流電源1，溫度控制系統(tǒng)2組成:電纜終端19包括電纜纜芯9，電纜主絕緣10，電纜護(hù)套11，屏蔽層12以及絕緣傘裙18，外部纜芯加裝防暈罩8，用于均壓防電暈，電纜終端19通過有機(jī)玻璃蓋32進(jìn)入試驗油杯15，絕緣油17完全浸沒絕緣傘裙18，試驗油杯15分為外壁和內(nèi)壁，內(nèi)壁即為絕緣導(dǎo)熱層23，電阻絲16布置在試驗油杯15杯壁夾層中，有機(jī)玻璃蓋32與電纜之間作有效密封，試驗油杯15通過支架21支撐在低溫試驗箱14內(nèi)；電阻絲16用耐高溫絕緣膠帶封裝在試驗油杯15夾層中，為試驗油杯15加熱，電阻絲16穿過有機(jī)玻璃蓋32與直流電源1相連，溫度控制系統(tǒng)2通過光纖接收傳感器數(shù)據(jù)，再與直流電源1相連，控制直流電源的開斷，實現(xiàn)對試驗油杯15內(nèi)，即電纜終端外部環(huán)境中溫度的有效控制；低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)主要由低溫試驗箱14，排氣管20，換氣孔22，換氣泵5，九號傳感器33，十號傳感器34，十一號傳感器35，十二號傳感器36組成:低溫試驗箱14外置溫度控制系統(tǒng)用于對電纜終端19降溫；換氣泵5通過對系統(tǒng)內(nèi)空氣流動的改變和加速來加快溫度調(diào)節(jié)，達(dá)到對電纜終端19試驗溫度的快速調(diào)節(jié)的目的，排氣管20安置在低溫試驗箱14頂部，在換氣泵5開啟時打開保障試驗箱內(nèi)部空氣對流；九號傳感器33與十二號傳感器36安置在低溫試驗箱14頂部，十號傳感器34與十一號傳感器35安置在低溫試驗箱14底部，四個傳感器用以實現(xiàn)實時檢測低溫試驗箱14各個區(qū)域的環(huán)境溫度；溫度集成控制系統(tǒng)包括：pc機(jī)3、溫度控制系統(tǒng)2、一號傳感器24、二號傳感器25、三號傳感器26、四號傳感器27、五號傳感器28、六號傳感器29、七號傳感器30、八號傳感器31、九號傳感器33、十號傳感器34、十一號傳感器35、十二號傳感器36及其連接光纖、直流電源1、電阻絲16構(gòu)成。直流電源1通過光纖分別與電阻絲16和溫度控制系統(tǒng)2相連，通過溫度控制系統(tǒng)2對直流電源1進(jìn)行調(diào)控，控制電阻絲16的加熱狀態(tài)，一號傳感器24、二號傳感器25、三號傳感器26、四號傳感器27、五號傳感器28、六號傳感器29、七號傳感器30、八號傳感器31間隔放置在絕緣油杯中，并分別用光纖與溫度控制系統(tǒng)2相連。九號傳感器33與十二號傳感器36安置在低溫試驗箱14內(nèi)頂部，十號傳感器34與十一傳感器35安置在低溫試驗箱14內(nèi)底部，并依次用光纖與溫度控制系統(tǒng)2相連，pc機(jī)3與溫度控制系統(tǒng)2相連，并根據(jù)各傳感器和溫度控制系統(tǒng)2采集處理的數(shù)據(jù)對氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進(jìn)行控制；介質(zhì)損耗測試系統(tǒng)主要由介質(zhì)損耗測量儀(swts-30測量儀)7，接地系統(tǒng)6構(gòu)成：其中swts-307通過導(dǎo)線和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導(dǎo)體，而接地系統(tǒng)6通過接地線13與電纜屏蔽層12相連，進(jìn)而形成測試回路；試驗時對電纜終端19產(chǎn)生0.1hz可變壓的交流電源，通過采集流經(jīng)電纜終端19的電流信號，比較電流與電壓之間的相位差得到tanδ，實現(xiàn)對不同環(huán)境溫度劇烈變化條件下，電纜終端介質(zhì)損耗的測試。

圖2試驗油杯15外部高度為600mm，下部支架21垂直高度200mm，試驗油杯15為雙層，油杯內(nèi)層直徑為300mm，外層直徑為340mm，其中夾層20mm，電阻絲16寬度為10mm，有機(jī)玻璃蓋32厚度10mm，其中有機(jī)玻璃蓋32上開口寬度為56mm。

還需要說明的是，附圖1表達(dá)的方案中，部分導(dǎo)線的引出的表達(dá)采用了簡化的表達(dá)，但這不應(yīng)影響閱讀者對實際連接方式的理解。顯而易見，在其它實驗設(shè)備具有相當(dāng)精度的條件下，本發(fā)明方案實施中用于傳遞信號的導(dǎo)線可采用光纖替代。