CN110007161A - 一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，涉及直流电缆绝缘空间电荷分布测量领域。目前测量不同温度下绝缘空间电荷的样品多见为绝缘薄片，而非真实电缆，且多数基于电声脉冲法，使得直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果不准确。本技术方案利用热循环试验***对试验电缆进行加热，与实际运行工况一致，即由导体发热向外传递热量；提供了型号一致的、各层均有热电偶测温的模拟电缆作为温度参考，构成同一电缆回路加热和冷却，不破坏试验电缆绝缘；利用激光压力波法空间电荷测试***对真实电缆而非绝缘切片进行空间电荷测量。本技术方案从多方面提高直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果的真实性、准确性。

Description

一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法
技术领域
本发明涉及直流电缆绝缘空间电荷分布测量领域，尤其涉及一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法。
背景技术
直流高压输电具有易于电网间的互联、较低的电能损耗及较高的输电容量等优点。直流电缆是直流输电***中的重要组成部分。与充油电缆和浸渍纸绝缘电缆相比，交联聚乙烯绝缘电缆具有电气性能优秀、耐热性能好、机械性能好、辅助设备少和安装限制少的优点，已成为电缆发展的主流方向。交联聚乙烯绝缘聚合物中的陷进造成了直流电缆空间电荷积聚问题，引起局部电场的严重畸变，继而对电力电缆的性能和使用寿命造成威胁。因此，测量直流电缆绝缘空间电荷分布是研究直流电缆绝缘性能的关键内容。
目前，国内外对空间电荷测量的主流方法有：1.电声脉冲法（Pulsed-ElectroAcoustic, PEA）；2.热学方法；3.压力波法（Pressure Wave Propagation Method, PWP）。对于同轴结构的真实超高压长电缆，电声脉冲法和压力波法较为合适，而测量运行中的高温直流电缆空间电荷时，电声脉冲法的测量精度有较大影响。因此，测量不同温度下，尤其是达到运行温度的较厚绝缘的空间电荷，压力波法较为合适。目前测量不同温度下绝缘空间电荷的样品多见为绝缘薄片，而非真实电缆，且多数基于电声脉冲法。直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，以达到提高测量直流电缆绝缘空间电荷分布准确的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于包括以下步骤：
1) 截取两段相同型号的被试电缆样品，一段为试验电缆、一段为模拟电缆；模拟电缆分别选择多处打孔，打孔深度包含至导体层、绝缘层、填充层，在打孔安装热电偶，在模拟电缆和试验电缆表皮处均安装热电偶；设于模拟电缆上的热电偶测温范围覆盖导体层、绝缘层、填充层及外表皮；
2) 搭建热循环试验***，将试验电缆与模拟电缆两端互联形成电缆回路，并在试验电缆和模拟电缆表面裹上保温材料；
3)利用热循环试验***对电缆回路进行加热，调节回路电流，通过热电偶监控电缆导体温度；
4) 当电缆导体达到最高运行温度时，关闭热循环试验***，停止加热；解开电缆回路，将试验电缆吊至电缆架上，试验电缆两端安装均压环，并将直流高压发生器引线接至试验电缆一端，直流高压发生器经均压环向试验电缆输入直流高压；
5)通过热电偶实时监测模拟电缆各结构层温度状态，认为模拟电缆与试验电缆在同一条件下降温速度一致，即模拟电缆绝缘温度即为试验电缆绝缘温度；
6) 在电缆降温过程中，采用基于激光压力波法的空间电荷测量***测量不同温度下试验电缆绝缘的空间电荷分布情况，得到不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布数据。
本技术方案采用激光压力波法测量不同温度下真实交联聚乙烯绝缘直流电缆空间电荷。测量真实交联聚乙烯直流电缆在不同运行温度下其绝缘的空间电荷分布情况。测量结果与实际情况基本一致，直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果真实、准确。
作为优选技术手段：热循环试验***包括用于加热电缆导体的穿心变、用于检测电缆导体电流的电流互感器、用于检测温度的热电偶、及与穿心变、电流互感器、热电偶相连的热循环试验控制器。
作为优选技术手段：在模拟电缆的两端处选择三处打孔，三处的打孔的深度分别至导体层、绝缘层、填充层。
作为优选技术手段：在搭建热循环试验***时，在模拟电缆的中段处设有多个穿心变，最外侧穿心变与热电偶之间的模拟电缆上穿设电流互感器；在试验电缆的中部设空间电荷测试电极，试验电缆的两端处设应力锥；电缆的两端与模拟电缆的两端之间通过压接式电缆导体接头对接形成热循环试验回路。
作为优选技术手段：激光压力波空间电荷测量***包括激光器、电缆架、示波器。
作为优选技术手段：在实时监测模拟电缆各结构层温度状态前，可通过解开保温层的方式以提高降温速率。
作为优选技术手段：在空间电荷测量前，解开电缆回路后，利用行车将试验电缆吊至电缆架上，试验电缆两端悬挂在电缆架。
作为优选技术手段：所述的试验电缆的长度为9-11米。
作为优选技术手段：所述的试验电缆的长度为9-11米。
有益效果：
本技术方案利用热循环试验***对试验电缆进行加热，与实际运行工况一致，即由导体发热向外传递热量；提供了型号一致的、各层均有热电偶测温的模拟电缆作为温度参考，构成同一电缆回路加热和冷却，不破坏试验电缆绝缘；利用激光压力波法空间电荷测试***对真实电缆而非绝缘切片进行空间电荷测量。本技术方案从多方面提高直流电缆绝缘空间电荷分布测量结果的真实性、准确性。实现测量真实交联聚乙烯直流电缆在不同运行温度下其绝缘的空间电荷分布情况。
附图说明
图1是本发明流程图。
图2是本发明的热循环试验回路图。
图3是本发明的空间电荷测量时的试验电缆布置图。
图中：1、试验电缆；2、模拟电缆；3、热电偶；4、穿心变；5、电缆架；6、均压环；7、电流互感器；8、空间电荷测试电极；9、应力锥；10、压接式电缆导体接头；11、直流高压发生器引线。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明包括以下步骤：
S01：截取两段相同型号规格的电缆，一段为模拟电缆2、一段为试验电缆1，模拟电缆2选几处打孔安装热电偶3，测温范围覆盖导体层、绝缘层、填充层及外表皮。
S02：按照图2搭建热循环试验***，在试验电缆1和模拟电缆2表面裹上保温材料。
热循环试验***包括用于加热电缆导体的穿心变4、用于检测电缆导体电流的电流互感器7、用于检测温度的热电偶3、及与穿心变4、电流互感器7、热电偶3相连的热循环试验控制器。其中打孔嵌入的热电偶3位于模拟电缆2的两端处，三热电偶3的嵌入深度分别至导体层、绝缘层、填充层。在模拟电缆2的中段处设有多个穿心变4，最外侧穿心变4与热电偶3之间的模拟电缆2上穿设电流互感器7；在试验电缆1的中部设空间电荷测试电极8，试验电缆1的两端处设应力锥9；电缆的两端与模拟电缆2的两端之间通过压接式电缆导体接头10对接形成热循环试验回路。
S03：利用热循环试验***对电缆回路进行加热，调节回路电流，通过热电偶3测温***监控电缆导体温度，使其快速达到最高运行温度。
S04：关闭热循环试验***，解开电缆回路，利用行车将试验电缆1吊至空间电荷测试***的电缆架5上，按照图2布置试验电缆1。
试验电缆1两端悬挂在电缆架5，悬挂的试验电缆1呈弧形，试验电缆1两端安装均压环6，并将直流高压发生器引线11接至试验电缆1一端，直流高压发生器经均压环6向试验电缆1输入直流高压。
S05：通过热电偶3测温***实时监测模拟电缆2各结构层温度状态，认为模拟电缆2与试验电缆1在同一条件下降温速度一致、各层温度一致。
S06：通过电缆自然降温，利用激光压力波法空间电荷测试***测量不同温度下试验电缆1绝缘的空间电荷分布情况，为提高降温速率，可以通过解开保温层方式进行。
以上图1-3所示的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于包括以下步骤：
1) 截取两段相同型号的被试电缆样品，一段为试验电缆（1）、一段为模拟电缆（2）；模拟电缆（2）分别选择多处打孔，打孔深度包含至导体层、绝缘层、填充层，在打孔安装热电偶（3），在模拟电缆（2）和试验电缆（1）表皮处均安装热电偶（3）；设于模拟电缆（2）上的热电偶（3）测温范围覆盖导体层、绝缘层、填充层及外表皮；
2) 搭建热循环试验***，将试验电缆（1）与模拟电缆（2）两端互联形成电缆回路，并在试验电缆（1）和模拟电缆（2）表面裹上保温材料；
3)利用热循环试验***对电缆回路进行加热，调节回路电流，通过热电偶（3）监控电缆导体温度；
4) 当电缆导体达到最高运行温度时，关闭热循环试验***，停止加热；解开电缆回路，将试验电缆（1）吊至电缆架（5）上，试验电缆（1）两端安装均压环（6），并将直流高压发生器引线（11）接至试验电缆（1）一端，直流高压发生器经均压环（6）向试验电缆（1）输入直流高压；
5)通过热电偶（3）实时监测模拟电缆（2）各结构层温度状态，认为模拟电缆（2）与试验电缆（1）在同一条件下降温速度一致，即模拟电缆（2）绝缘温度即为试验电缆（1）绝缘温度；
6) 在电缆降温过程中，采用基于激光压力波法的空间电荷测量***测量不同温度下试验电缆（1）绝缘的空间电荷分布情况，得到不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布数据。
2.根据权利要求1所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：热循环试验***包括用于加热电缆导体的穿心变（4）、用于检测电缆导体电流的电流互感器（7）、用于检测温度的热电偶（3）、及与穿心变（4）、电流互感器（7）、热电偶（3）相连的热循环试验控制器。
3.根据权利要求2所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：在模拟电缆（2）的两端处选择三处打孔，三处的打孔的深度分别至导体层、绝缘层、填充层。
4.根据权利要求3所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：在搭建热循环试验***时，在模拟电缆（2）的中段处设有多个穿心变（4），最外侧穿心变（4）与热电偶（3）之间的模拟电缆（2）上穿设电流互感器（7）；在试验电缆（1）的中部设空间电荷测试电极（8），试验电缆（1）的两端处设应力锥（9）；电缆的两端与模拟电缆（2）的两端之间通过压接式电缆导体接头（10）对接形成热循环试验回路。
5.根据权利要求1所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：激光压力波空间电荷测量***包括激光器、电缆架（5）、示波器。
6.根据权利要求5所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：在实时监测模拟电缆（2）各结构层温度状态前，解开保温层以提高降温速率。
7.根据权利要求6所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：在空间电荷测量前，解开电缆回路后，利用行车将试验电缆（1）吊至电缆架（5）上，试验电缆（1）两端悬挂在电缆架（5）。
8.根据权利要求1所述的一种测量不同温度下直流电缆绝缘空间电荷分布的方法，其特征在于：所述的试验电缆（1）的长度为9-11米。
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