CN107064763A - 极大温差下车载电缆终端局部放电实验***与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极大温差下车载电缆终端局部放电实验***与方法。由高温加热模拟***，低温环境模拟***，温度集成控制***和局部放电测试***组成；高温加热模拟***置于低温环境模拟***的腔体内，温度集成控制***和局部放电测试***置于低温环境模拟***的腔体外。本发明利用低温试验箱以及试验油杯中的加热装置，对电缆终端进行高低温交替试验，由温度集成控制***快速调节温度变化模拟极端工况运行。相比于气候室模拟运行工况所伴随的诸多不便，本发明采用一种经济适用、简单高效的***和方法来模拟电缆终端在现场运行条件下的局部放电实验。

Description

极大温差下车载电缆终端局部放电实验***与方法
技术领域
本发明属于电缆终端绝缘状态检测领域，具体涉及极大温差下车载电缆终端局部放电实验***与方法，以实现电缆终端在极大温差情况下进行局部放电测试。
背景技术
车载电缆是高速动车组和电力机车高压设备中最为关键的部分，动车组或机车供电***中连接各个高压电气设备都是由高压电缆总成来完成的。在我国西北地区，动车组或电力机车的运行经常面临数小时内温差变化达几十度的特殊情况，在这种特殊工况下的现场运行中，车载电缆终端绝缘性能下降明显，电缆终端局部放电现象突出，常发生电缆终端击穿事故。因此，研究极大温差条件下的车载电缆终端局部放电，对实际工况中电缆终端绝缘状态的诊断与评估具有重要的理论价值和现实意义。
目前，针对不同温度下车载电缆终端局部放电测试研究可人工气候室内开展。但人工气候室体积大、运行耗电量大，导致实验成本高，且升温降温速度慢，难以模拟机车运行中高温、低温反复交替的实际工况。为此需要一种极大温差下车载电缆终端局部放电实验***与方法，实现快速高低温交替环境下的车载电缆终端局部放电实验。
发明内容
鉴于现有技术的以上不足，为更好地研究车载电缆终端在极大温差下的局部放电特性，本发明的目的是提供一种极大温差下车载电缆终端局部放电实验***，使之能够实现电缆终端在极大温差下进行局部放电测试。
实现本发明目的的具体手段如下：
极大温差下车载电缆终端局部放电实验***，用于实现电缆终端在极大温差下的局部放电测试：由高温加热模拟***，低温环境模拟***，温度集成控制***和局部放电测试***组成；高温加热模拟***置于低温环境模拟***的腔体内，温度集成控制***和局部放电测试***置于低温环境模拟***的腔体外，具体构成为：
所述高温加热模拟***构成为：试验油杯15通过支架21支撑在低温试验箱14内；试验油杯15分为外壁和内壁，内壁23为绝缘导热层，电阻丝16布置在试验油杯15杯壁夹层中，具有八只传感器的传感器组分两列依附在试验油杯15内壁，在内壁深度方向等距排列；有机玻璃盖32封住杯口并预留用于通过被测电缆终端19和电气导线的通孔；所述电气导线包括用作试验油杯内的电阻丝16和传感器组与外部直流电源1、温度控制***2连接的电气导线；
所述低温环境模拟***具有低温试验箱14，低温试验箱14顶部设置有换气孔22和排气管20，排气管20与换气泵5相通，换气泵5与外部气流调节***4相连；四个传感器两两分置于低温试验箱内上部和下部；低温试验箱14顶部预留有相应通孔以容纳被测电缆终端和电气导线通过；
所述温度集成控制***的温度控制***2与所述各传感器连接；直流电源1通过导线分别与电阻丝16和温度控制***2相连；PC机3与温度控制***2相连，并根据各传感器和温度控制***2采集处理的数据对气流调节***4进行控制；
所述局部放电测试***主要由试验变压器7，局部放电测试仪6构成：其中试验变压器7通过导线和防晕罩8相连，防晕罩8连接缆芯导体；局部放电测试仪6通过接地线13与电缆屏蔽层12相连，进而形成测试回路；局部放电测试仪试验时对电缆终端19施加电压激励。
极大温差下车载电缆终端局部放电实验***，用于实现电缆终端在极大温差下的局部放电测试，由高温加热模拟***，低温环境模拟***，温度集成控制***和局部放电测试***组成；高温加热模拟***置于低温环境模拟***的腔体内，温度集成控制***和局部放电测试***置于低温环境模拟***的腔体外，具体构成为：
所述高温加热模拟***构成为：试验油杯15通过支架21支撑在低温试验箱14内；试验油杯15分为外壁和内壁，内壁23为绝缘导热层，电阻丝16布置在试验油杯15杯壁夹层中，具有八只传感器的传感器组分两列依附在试验油杯15内壁，在内壁深度方向等距排列；有机玻璃盖32封住杯口并预留用于通过被测电缆终端19和电气导线的通孔；所述电气导线包括用作试验油杯内的电阻丝16和传感器组与外部直流电源1、温度控制***2连接的电气导线；
所述低温环境模拟***具有低温试验箱14，低温试验箱14顶部设置有换气孔22和排气管20，排气管20与换气泵5相通，换气泵5与外部气流调节***4相连；四个传感器两两分置于低温试验箱内上部和下部；低温试验箱14顶部预留有相应通孔以容纳被测电缆终端和电气导线通过；
所述温度集成控制***的温度控制***2与所述各传感器连接；直流电源1通过导线分别与电阻丝16和温度控制***2相连；PC机3与温度控制***2相连，并根据各传感器和温度控制***2采集处理的数据对气流调节***4进行控制；
所述局部放电测试***主要由试验变压器7，局部放电测试仪6构成：其中试验变压器7通过导线和防晕罩8相连，防晕罩8连接缆芯导体；局部放电测试仪6通过接地线13与电缆屏蔽层12相连，进而形成测试回路；局部放电测试仪试验时对电缆终端19施加电压激励。
本发明的目的还在于为上述***提供一种便捷的应用方法。其主要内容包括：
所述极大温差下车载电缆终端局部放电实验方法，包括以下步骤：
1)电缆终端19通过有机玻璃盖32进入试验油杯15，绝缘油17完全浸没绝缘伞裙18，接通低温试验箱14和直流电源1，对试验油杯15进行降温或者升温；
2)启动气流调节***4，使试验***内部对流速度加快，实现温度的快速变化；
3)打开温度控制***2，设置所需要的高温温度和低温温度，以及高温和低温交替进行的频率和高温持续时间、低温持续时间；
4)对电缆终端19进行高低温交替处理后，接通试验变压器7，对电缆终端19施加高压激励；
5)使用外设的局部放电测试仪6检测在高低温交替条件下，电缆终端19的局部放电状态。
本发明为在极大温差运行工况下车载电缆终端的局部放电实验提供基础实验平台，其优点在于：
1)利用低温试验箱以及试验油杯中的加热装置，对电缆终端进行高低温交替试验，并且可由温度集成控制***快速调节温度变化，模拟极端工况运行。
2)相比于气候室模拟运行工况所伴随的诸多不便，本发明采用一种经济适用、简单高效的***和方法来模拟电缆终端在现场运行条件下的局部放电实验。
附图说明
图1本发明实验装置***外观结构及组成示意图。
图2本发明实验装置中试验油杯的详细结构尺寸图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示为本发明实验装置外观结构及组成示意图。由图1可知极大温差下车载电缆终端局部放电实验***与方法，主要能够实现电缆终端在不同温度下的局部放电测试，具体为：高温加热模拟***主要由试验油杯15，电缆终端19，绝缘油17，电阻丝16，一号传感器24二号传感器25，三号传感器26，四号传感器27，五号传感器28，六号传感器29，七号传感器30，八号传感器31，直流电源1，温度控制***2组成:电缆终端19包括电缆缆芯9，电缆主绝缘10，电缆护套11，屏蔽层12以及绝缘伞裙18，外部缆芯加装防晕罩8，用于均压防电晕，电缆终端19通过有机玻璃盖32进入试验油杯15，绝缘油17完全浸没绝缘伞裙18，试验油杯15分为外壁和内壁，内壁即为绝缘导热层23，电阻丝16布置在试验油杯15杯壁夹层中，有机玻璃盖32与电缆之间作有效密封，试验油杯15通过支架21支撑在低温试验箱14内；电阻丝16用耐高温绝缘胶带封装在试验油杯15夹层中，为试验油杯15加热，电阻丝16穿过有机玻璃盖32与直流电源1相连，温度控制***2通过导线接收传感器数据，再与直流电源1相连，控制直流电源的开断，实现对试验油杯15内，即电缆终端外部环境中温度的有效控制；低温环境模拟***主要由低温试验箱14，排气管20，换气孔22，换气泵5，九号传感器33，十号传感器34，十一号传感器35，十二号传感器36组成:低温试验箱14外置温度控制***用于对电缆终端19降温；换气泵5通过对***内空气流动的改变和加速来加快温度调节，达到对电缆终端19试验温度的快速调节的目的，排气管20安置在低温试验箱14顶部，在换气泵5开启时打开保障试验箱内部空气对流；九号传感器33与十二号传感器36安置在低温试验箱14顶部，十号传感器34与十一号传感器35安置在低温试验箱14底部，四个传感器用以实现实时检测低温试验箱14各个区域的环境温度；温度集成控制***包括：PC机3、温度控制***2、一号传感器24、二号传感器25、三号传感器26、四号传感器27、五号传感器28、六号传感器29、七号传感器30、八号传感器31、九号传感器33、十号传感器34、十一号传感器35、十二号传感器36及其连接导线、直流电源1、电阻丝16构成。直流电源1通过导线分别与电阻丝16和温度控制***2相连，通过温度控制***2对直流电源1进行调控，控制电阻丝16的加热状态，一号传感器24、二号传感器25、三号传感器26、四号传感器27、五号传感器28、六号传感器29、七号传感器30、八号传感器31间隔放置在绝缘油杯中，并分别用导线与温度控制***2相连。九号传感器33与十二号传感器36安置在低温试验箱14内顶部，十号传感器34与十一传感器35安置在低温试验箱14内底部，并依次用导线与温度控制***2相连，PC机3与温度控制***2相连，并根据各传感器和温度控制***2采集处理的数据对气流调节***4进行控制；局部放电测试***主要由试验变压器7，局部放电测量仪6构成：其中试验变压器7通过导线和防晕罩8相连，防晕罩8连接缆芯导体，而局部放电测试仪6通过导线与电缆屏蔽层12相连，进而形成测试回路。试验时对电缆终端19施加电压激励，记录各温度下施加不同电压激励后的局部放电测量仪6的数据。实现对不同环境温度剧烈变化条件下，电缆终端局部放电的测试。
图2试验油杯15外部高度为600mm，下部支架21垂直高度200mm，试验油杯15为双层，油杯内层直径为300mm，外层直径为340mm，其中夹层20mm，电阻丝16宽度为10mm，有机玻璃盖32厚度10mm，其中有机玻璃盖32上开口宽度为56mm。
还需要说明的是，附图1表达的方案中，部分导线的引出的表达采用了简化的表达，但这不应影响阅读者对实际连接方式的理解。显而易见，在其它实验设备具有相当精度的条件下，本发明方案实施中用于传递信号的导线可采用光纤替代。

Claims (2)

1.极大温差下车载电缆终端局部放电实验***，用于实现电缆终端在极大温差下的局部放电测试，其特征在于，由高温加热模拟***，低温环境模拟***，温度集成控制***和局部放电测试***组成；高温加热模拟***置于低温环境模拟***的腔体内，温度集成控制***和局部放电测试***置于低温环境模拟***的腔体外，具体构成为：
所述高温加热模拟***构成为：试验油杯(15)通过支架(21)支撑在低温试验箱(14)内；试验油杯(15)分为外壁和内壁，内壁(23)为绝缘导热层，电阻丝(16)布置在试验油杯(15)杯壁夹层中，具有八只传感器的传感器组分两列依附在试验油杯(15)内壁，在内壁深度方向等距排列；有机玻璃盖(32)封住杯口并预留用于通过被测电缆终端(19)和电气导线的通孔；所述电气导线包括用作试验油杯内的电阻丝(16)和传感器组与外部直流电源(1)、温度控制***(2)连接的电气导线；
所述低温环境模拟***具有低温试验箱(14)，低温试验箱(14)顶部设置有换气孔(22)和排气管(20)，排气管(20)与换气泵(5)相通，换气泵(5)与外部气流调节***(4)相连；四个传感器两两分置于低温试验箱内上部和下部；低温试验箱(14)顶部预留有相应通孔以容纳被测电缆终端和电气导线通过；
所述温度集成控制***的温度控制***(2)与所述各传感器连接；直流电源(1)通过导线分别与电阻丝(16)和温度控制***(2)相连；PC机(3)与温度控制***(2)相连，并根据各传感器和温度控制***(2)采集处理的数据对气流调节***(4)进行控制；
所述局部放电测试***主要由试验变压器(7)，局部放电测试仪(6)构成：其中试验变压器(7)通过导线和防晕罩(8)相连，防晕罩(8)连接缆芯导体；局部放电测试仪(6)通过接地线(13)与电缆屏蔽层(12)相连，进而形成测试回路；局部放电测试仪试验时对电缆终端(19)施加电压激励。
2.采用权利要求1所述实验***的极大温差下车载电缆终端局部放电实验方法，包括以下步骤：
1)电缆终端(19)通过有机玻璃盖(32)进入试验油杯(15)，绝缘油(17)完全浸没绝缘伞裙(18)，接通低温试验箱(14)和直流电源(1)，对试验油杯(15)进行降温或者升温；
2)启动气流调节***(4)，使试验***内部对流速度加快，实现温度的快速变化；
3)打开温度控制***(2)，设置所需要的高温温度和低温温度，以及高温和低温交替进行的频率和高温持续时间、低温持续时间；
4)对电缆终端(19)进行高低温交替处理后，接通试验变压器(7)，对电缆终端(19)施加高压激励；
5)使用外设的局部放电测试仪(6)检测在高低温交替条件下，电缆终端(19)的局部放电状态。
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