本發(fā)明屬于電纜終端絕緣狀態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法，以實(shí)現(xiàn)電纜終端在極大溫差情況下進(jìn)行局部放電測(cè)試。

背景技術(shù)：

車載電纜是高速動(dòng)車組和電力機(jī)車高壓設(shè)備中最為關(guān)鍵的部分，動(dòng)車組或機(jī)車供電系統(tǒng)中連接各個(gè)高壓電氣設(shè)備都是由高壓電纜總成來完成的。在我國(guó)西北地區(qū)，動(dòng)車組或電力機(jī)車的運(yùn)行經(jīng)常面臨數(shù)小時(shí)內(nèi)溫差變化達(dá)幾十度的特殊情況，在這種特殊工況下的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，車載電纜終端絕緣性能下降明顯，電纜終端局部放電現(xiàn)象突出，常發(fā)生電纜終端擊穿事故。因此，研究極大溫差條件下的車載電纜終端局部放電，對(duì)實(shí)際工況中電纜終端絕緣狀態(tài)的診斷與評(píng)估具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

目前，針對(duì)不同溫度下車載電纜終端局部放電測(cè)試研究可人工氣候室內(nèi)開展。但人工氣候室體積大、運(yùn)行耗電量大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本高，且升溫降溫速度慢，難以模擬機(jī)車運(yùn)行中高溫、低溫反復(fù)交替的實(shí)際工況。為此需要一種極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法，實(shí)現(xiàn)快速高低溫交替環(huán)境下的車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，為更好地研究車載電纜終端在極大溫差下的局部放電特性，本發(fā)明的目的是提供一種極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使之能夠?qū)崿F(xiàn)電纜終端在極大溫差下進(jìn)行局部放電測(cè)試。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體手段如下：

極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)電纜終端在極大溫差下的局部放電測(cè)試：由高溫加熱模擬系統(tǒng)，低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)，溫度集成控制系統(tǒng)和局部放電測(cè)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)，溫度集成控制系統(tǒng)和局部放電測(cè)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：

所述高溫加熱模擬系統(tǒng)構(gòu)成為：試驗(yàn)油杯15通過支架21支撐在低溫試驗(yàn)箱14內(nèi)；試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(cè)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(yàn)油杯內(nèi)的電阻絲16和傳感器組與外部直流電源1、溫度控制系統(tǒng)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(yàn)箱14，低溫試驗(yàn)箱14頂部設(shè)置有換氣孔22和排氣管20，排氣管20與換氣泵5相通，換氣泵5與外部氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4相連；四個(gè)傳感器兩兩分置于低溫試驗(yàn)箱內(nèi)上部和下部；低溫試驗(yàn)箱14頂部預(yù)留有相應(yīng)通孔以容納被測(cè)電纜終端和電氣導(dǎo)線通過；

所述溫度集成控制系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)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(duì)氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進(jìn)行控制；

所述局部放電測(cè)試系統(tǒng)主要由試驗(yàn)變壓器7，局部放電測(cè)試儀6構(gòu)成：其中試驗(yàn)變壓器7通過導(dǎo)線和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導(dǎo)體；局部放電測(cè)試儀6通過接地線13與電纜屏蔽層12相連，進(jìn)而形成測(cè)試回路；局部放電測(cè)試儀試驗(yàn)時(shí)對(duì)電纜終端19施加電壓激勵(lì)。

極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)電纜終端在極大溫差下的局部放電測(cè)試，由高溫加熱模擬系統(tǒng)，低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)，溫度集成控制系統(tǒng)和局部放電測(cè)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)，溫度集成控制系統(tǒng)和局部放電測(cè)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：

所述高溫加熱模擬系統(tǒng)構(gòu)成為：試驗(yàn)油杯15通過支架21支撐在低溫試驗(yàn)箱14內(nèi)；試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(cè)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(yàn)油杯內(nèi)的電阻絲16和傳感器組與外部直流電源1、溫度控制系統(tǒng)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(yàn)箱14，低溫試驗(yàn)箱14頂部設(shè)置有換氣孔22和排氣管20，排氣管20與換氣泵5相通，換氣泵5與外部氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4相連；四個(gè)傳感器兩兩分置于低溫試驗(yàn)箱內(nèi)上部和下部；低溫試驗(yàn)箱14頂部預(yù)留有相應(yīng)通孔以容納被測(cè)電纜終端和電氣導(dǎo)線通過；

所述溫度集成控制系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)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(duì)氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進(jìn)行控制；

所述局部放電測(cè)試系統(tǒng)主要由試驗(yàn)變壓器7，局部放電測(cè)試儀6構(gòu)成：其中試驗(yàn)變壓器7通過導(dǎo)線和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導(dǎo)體；局部放電測(cè)試儀6通過接地線13與電纜屏蔽層12相連，進(jìn)而形成測(cè)試回路；局部放電測(cè)試儀試驗(yàn)時(shí)對(duì)電纜終端19施加電壓激勵(lì)。

本發(fā)明的目的還在于為上述系統(tǒng)提供一種便捷的應(yīng)用方法。其主要內(nèi)容包括：

所述極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)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(yàn)油杯15，絕緣油17完全浸沒絕緣傘裙18，接通低溫試驗(yàn)箱14和直流電源1，對(duì)試驗(yàn)油杯15進(jìn)行降溫或者升溫；

2)啟動(dòng)氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4，使試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)流速度加快，實(shí)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(shí)間、低溫持續(xù)時(shí)間；

4)對(duì)電纜終端19進(jìn)行高低溫交替處理后，接通試驗(yàn)變壓器7，對(duì)電纜終端19施加高壓激勵(lì)；

5)使用外設(shè)的局部放電測(cè)試儀6檢測(cè)在高低溫交替條件下，電纜終端19的局部放電狀態(tài)。

本發(fā)明為在極大溫差運(yùn)行工況下車載電纜終端的局部放電實(shí)驗(yàn)提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1)利用低溫試驗(yàn)箱以及試驗(yàn)油杯中的加熱裝置，對(duì)電纜終端進(jìn)行高低溫交替試驗(yàn)，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(jiǎn)單高效的系統(tǒng)和方法來模擬電纜終端在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件下的局部放電實(shí)驗(yàn)。

附圖說明

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

圖2本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置中試驗(yàn)油杯的詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

圖1所示為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置外觀結(jié)構(gòu)及組成示意圖。由圖1可知極大溫差下車載電纜終端局部放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法，主要能夠?qū)崿F(xiàn)電纜終端在不同溫度下的局部放電測(cè)試，具體為：高溫加熱模擬系統(tǒng)主要由試驗(yàn)油杯15，電纜終端19，絕緣油17，電阻絲16，一號(hào)傳感器24二號(hào)傳感器25，三號(hào)傳感器26，四號(hào)傳感器27，五號(hào)傳感器28，六號(hào)傳感器29，七號(hào)傳感器30，八號(hào)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(yàn)油杯15，絕緣油17完全浸沒絕緣傘裙18，試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)油杯15通過支架21支撐在低溫試驗(yàn)箱14內(nèi)；電阻絲16用耐高溫絕緣膠帶封裝在試驗(yàn)油杯15夾層中，為試驗(yàn)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通過導(dǎo)線接收傳感器數(shù)據(jù)，再與直流電源1相連，控制直流電源的開斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)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(yàn)箱14，排氣管20，換氣孔22，換氣泵5，九號(hào)傳感器33，十號(hào)傳感器34，十一號(hào)傳感器35，十二號(hào)傳感器36組成:低溫試驗(yàn)箱14外置溫度控制系統(tǒng)用于對(duì)電纜終端19降溫；換氣泵5通過對(duì)系統(tǒng)內(nèi)空氣流動(dòng)的改變和加速來加快溫度調(diào)節(jié)，達(dá)到對(duì)電纜終端19試驗(yàn)溫度的快速調(diào)節(jié)的目的，排氣管20安置在低溫試驗(yàn)箱14頂部，在換氣泵5開啟時(shí)打開保障試驗(yàn)箱內(nèi)部空氣對(duì)流；九號(hào)傳感器33與十二號(hào)傳感器36安置在低溫試驗(yàn)箱14頂部，十號(hào)傳感器34與十一號(hào)傳感器35安置在低溫試驗(yàn)箱14底部，四個(gè)傳感器用以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)低溫試驗(yàn)箱14各個(gè)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(hào)傳感器24、二號(hào)傳感器25、三號(hào)傳感器26、四號(hào)傳感器27、五號(hào)傳感器28、六號(hào)傳感器29、七號(hào)傳感器30、八號(hào)傳感器31、九號(hào)傳感器33、十號(hào)傳感器34、十一號(hào)傳感器35、十二號(hào)傳感器36及其連接導(dǎo)線、直流電源1、電阻絲16構(gòu)成。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，通過溫度控制系統(tǒng)2對(duì)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(hào)傳感器24、二號(hào)傳感器25、三號(hào)傳感器26、四號(hào)傳感器27、五號(hào)傳感器28、六號(hào)傳感器29、七號(hào)傳感器30、八號(hào)傳感器31間隔放置在絕緣油杯中，并分別用導(dǎo)線與溫度控制系統(tǒng)2相連。九號(hào)傳感器33與十二號(hào)傳感器36安置在低溫試驗(yàn)箱14內(nèi)頂部，十號(hào)傳感器34與十一傳感器35安置在低溫試驗(yàn)箱14內(nèi)底部，并依次用導(dǎo)線與溫度控制系統(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(duì)氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進(jìn)行控制；局部放電測(cè)試系統(tǒng)主要由試驗(yàn)變壓器7，局部放電測(cè)量?jī)x6構(gòu)成：其中試驗(yàn)變壓器7通過導(dǎo)線和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導(dǎo)體，而局部放電測(cè)試儀6通過導(dǎo)線與電纜屏蔽層12相連，進(jìn)而形成測(cè)試回路。試驗(yàn)時(shí)對(duì)電纜終端19施加電壓激勵(lì)，記錄各溫度下施加不同電壓激勵(lì)后的局部放電測(cè)量?jī)x6的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)不同環(huán)境溫度劇烈變化條件下，電纜終端局部放電的測(cè)試。

圖2試驗(yàn)油杯15外部高度為600mm，下部支架21垂直高度200mm，試驗(yàn)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(jiǎn)化的表達(dá)，但這不應(yīng)影響閱讀者對(duì)實(shí)際連接方式的理解。顯而易見，在其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有相當(dāng)精度的條件下，本發(fā)明方案實(shí)施中用于傳遞信號(hào)的導(dǎo)線可采用光纖替代。