CN105466837A - 海底电缆透水试验用试验装置及海底电缆透水试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海底电缆透水试验用试验装置，包括设有密闭腔室的压力容器和加热单元，所述密闭腔室用于放置两根平行设置的试验电缆和模拟电缆，所述加热单元用于加热试验电缆的导体和模拟电缆的导体，所述压力容器上还设有都与密闭腔室相连通的进水管和进气管，所述进水管上设有进水阀，进气管上设有气压阀。本申请还提供一种海底电缆透水试验方法：将具有进水口的试验电缆和具有温度测试点的模拟电缆平行地放置在上述试验装置的压力容器中，然后进行加水、加压、加热步骤，完成试验电缆在加热循环试验条件下的阻水能力试验，从而保证海底电缆透水试验的顺利完成。
Description
技术领域
本发明涉及海底电缆透水试验领域，特别是涉及一种海底电缆透水试验用试验装置及海底电缆透水试验方法。
背景技术
海底电缆需要具有一定的阻水能力，以防止海底电缆在遇到故障情况下而尽可能地减少海水浸入电缆的长度。根据CIGRE490中的规定，海底电缆的型式试验中，关于海底电缆透水试验有三个项目：导体纵向阻水、工厂接头径向透水及金属套内纵向阻水，其中，前两项试验因其只需提供压力，而不需要对电缆导体进行加热，因此，试验时对试验设备的要求较为容易；而金属套内纵向阻水试验，其要求在试验时电缆不仅要承受水压，还要对电缆导体进行加热循环试验(即加热电缆导体和停止加热、电缆导体自然冷却)，因此，金属套内纵向阻水试验对试验设备提出了较高的要求。目前，市场上一般的压力容器并不能完全满足海底电缆金属套内纵向阻水试验，故需要根据试验条件及海底电缆结构进行自行设计。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种海底电缆透水试验用试验装置，其适用于金属套内纵向阻水试验，能够加热试验电缆导体、还能使试验电缆承受水压。
为实现上述目的，本发明提供一种海底电缆透水试验用试验装置，包括设有密闭腔室的压力容器和加热单元，所述密闭腔室用于放置两根平行设置的试验电缆和模拟电缆，所述加热单元用于加热试验电缆的导体和模拟电缆的导体，所述压力容器上还设有都与密闭腔室相连通的进水管和进气管，所述进水管上设有进水阀，进气管上设有气压阀。
进一步地，所述压力容器包括设有内腔的容器主体、以及设在容器主体两端的主体盖板，所述内腔的两端开口由所述主体盖板封堵后形成所述密闭腔室，所述主体盖板上开设有容试验电缆和模拟电缆穿过的第一通孔。
优选地，所述主体盖板在第一通孔内固设有密封件；当试验电缆和模拟电缆装入压力容器中后，所述密封件位于主体盖板和试验电缆之间、以及主体盖板和模拟电缆之间。
进一步地，所述密封件的外端覆盖有密封件盖板，所述密封件盖板与主体盖板相连接、且密封件盖板上开设有容试验电缆和模拟电缆穿过的第二通孔。
优选地，所述容器主体与主体盖板、主体盖板与密封件盖板均通过螺钉可拆卸连接。
优选地，所述密封件的材料为橡胶，所述密封件盖板的材料为不锈钢。
进一步地，所述加热单元包括连接电线和穿心变压器，所述连接电线用于连接试验电缆的导体和模拟电缆的导体，所述连接电线穿设在穿心变压器中。
进一步地，还包括自动控制器、用于检测密闭腔室内水压的压力表、设在压力容器上且与密闭腔室相连通的气压调节管、以及设在气压调节管上的压力自动增补阀，所述压力表和压力自动增补阀都与自动控制器相连接。
如上所述，本发明涉及的海底电缆透水试验用试验装置，具有以下有益效果：
该试验装置能够对试验电缆和模拟电缆同时加压和加热，使试验电缆和模拟电缆处于同一试验环境中，进而完成试验电缆在加热循环条件下的阻水能力试验，所以本申请涉及的试验装置能够完全满足海底电缆透水试验的相关要求。
本发明的另一目的在于提供一种海底电缆透水试验方法，能够准确测量试验电缆导体发热温度和试验电缆纵向阻水的能力。
为实现上述目的，本发明提供一种海底电缆透水试验方法，包括以下步骤：
A、在待试验的海底电缆上截取两段相同的海底电缆，分别为试验电缆和模拟电缆；
B、制作试验电缆的进水口：去除进水口处、位于试验电缆的半导电屏蔽层外所有的材料；
C、制作模拟电缆的温度测试点：在温度测试点处开设延伸至模拟电缆的导体外表面的安装孔，在安装孔中装入与模拟电缆的外表面相接触的温度检测元件；
D、将试验电缆和模拟电缆装入如上所述的海底电缆透水试验用试验装置中，且将试验电缆的导体和模拟电缆的导体都与加热电源接通、串联成一个加热回路；当试验电缆和模拟电缆装入压力容器中后，试验电缆与模拟电缆相平行；
E、开启进水阀，往密闭腔室中注入水；
F、开启气压阀，使密闭腔室中的水压增加到海底电缆透水试验要求的水压值；
G、开启加热单元，进行试验电缆在加热循环试验条件下的阻水能力试验。
进一步地，所述步骤C中，将温度检测元件装入安装孔中后，在模拟电缆的温度测试点处缠绕位于模拟电缆外周的胶带，所述胶带将温度检测元件固定在安装孔中、且将安装孔与密闭腔室隔离。
优选地，所述温度检测元件为热电偶。
如上所述，本发明涉及的海底电缆透水试验方法，具有以下有益效果：
本申请通过设置结构相同的试验电缆和模拟电缆，且将两者放在同一试验环境中，进而完成试验电缆在加热循环试验条件下的阻水能力试验，从而能够准确地得到待测试海底电缆透水试验的相关数据，保证海底电缆透水试验的顺利完成。
附图说明
图1为本申请中压力容器的结构示意图。
图2为图1的A框放大图。
元件标号说明
1试验电缆
101进水口
2模拟电缆
201温度测试点
3进水阀
4气压阀
5容器主体
501密闭腔室
6主体盖板
601第一通孔
7密封件
8密封件盖板
801第二通孔
9螺钉
10连接电线
11穿心变压器
12压力表
13压力自动增补阀
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本申请提供一种海底电缆透水试验用试验装置，包括设有密闭腔室501的压力容器和加热单元，所述密闭腔室501用于放置两根平行设置的试验电缆1和模拟电缆2，所述加热单元用于加热试验电缆1的导体和模拟电缆2的导体，所述压力容器上还设有都与密闭腔室501相连通的进水管和进气管，所述进水管上设有进水阀3，进气管上设有气压阀4。上述试验装置中，进水管的端部与供水源相连接，通过开启或关闭进水阀3可实现往密闭腔室501中注入水或停止往密闭腔室501中注入水；进气管的端部与供气源相连接，用于为密闭腔室501中的水加注压力，提高水压，通过开启或关闭气压阀4可实现往密闭腔室501中通入气体或停止往密闭腔室501中通入气体。
进行海底电缆透水试验之前，先根据待试验的海底电缆的尺寸及海底电缆透水的距离进行压力容器的尺寸设计，之后再进行海底电缆透水试验。考虑到试验条件要求对待试验的海底电缆加热并测量海底电缆导体内部的温度，而测量导体内部的温度需要破坏海底电缆的本体，若为了在试验电缆1上同时设置温度测试点201而破坏试验电缆1，则会对试验电缆1的阻水能力试验产生非常大的干扰；因此，本申请中，再在待试验的海底电缆上截取一段和试验电缆1长度相等的模拟电缆2来辅助完成试验电缆1在加热循环试验条件下的阻水能力试验。另外，在试验的过程中，若将模拟电缆2放置在压力容器外部，试验电缆1放置在压力容器内部，则通过加热单元对模拟电缆2和试验电缆1通电、加热电缆导体后，从试验电缆1的导体中流过的电流会产生感应磁场，感应磁场在压力容器的表面又产生感应电流，从而使得压力容器发热，进而容易烫伤试验操作人员，降低试验安全性，且还会对海底电缆透水试验产生一定的干扰。
针对上述问题，本申请涉及的海底电缆透水试验方法包括以下步骤：
A、在待试验的海底电缆上截取两段相同的海底电缆，分别为试验电缆1和模拟电缆2，试验电缆1和模拟电缆2结构完全相同，两者具有相同的长度、直径、构造；
B、制作试验电缆1的进水口101：去除进水口101处、位于试验电缆1半导电屏蔽层外所有的材料，所以进水口101在试验电缆1上呈一圈圆环凹槽状结构，且试验电缆1的导体位于半导电屏蔽层的内部；
C、制作模拟电缆2的温度测试点201：在温度测试点201处开设延伸至模拟电缆2的导体外表面的安装孔，在安装孔中装入与模拟电缆2的外表面相接触的温度检测元件，所述温度检测元件可以为热电偶或其他类型的温度传感器，本申请优选采用热电偶，在保证温度检测精度的前提下可降低试验成本；
D、将试验电缆1和模拟电缆2装入如上所述的海底电缆透水试验用试验装置中，且将试验电缆1的导体和模拟电缆2的导体都与加热电源接通，故试验电缆1、加热单元和模拟电缆2通过连接电线10串联成一个加热回路；当试验电缆1和模拟电缆2装入压力容器中后，试验电缆1与模拟电缆2相平行；
E、开启进水阀3，往密闭腔室501中注入水；
F、开启气压阀4，使密闭腔室501中的水压增加到海底电缆透水试验要求的水压值；
G、开启加热单元，进行试验电缆1在加热循环试验条件下的的阻水能力试验。
在进行海底电缆透水试验的过程中，试验电缆1和模拟电缆2处于同一试验环境中，试验电缆1的结构和模拟电缆2的结构完全相同，因此，热电偶测得的模拟电缆2的导体温度即为试验电缆1的导体温度，故通过检测模拟电缆2的导体温度等同于检测试验电缆1的导体温度；同时，通过在模拟电缆2开设温度测试点201，可避免在试验电缆1上为了制作温度测试点201而额外破坏试验电缆1的本体，进而可避免对试验电缆1进行阻水能力试验的干扰，得到精确、准确的海底电缆阻水能力试验结果。特别地，本申请还将模拟电缆2和试验电缆1平行地放在压力容器中，模拟电缆2和试验电缆1串联成加热回路后，流过模拟电缆2导体中的电流方向与流过试验电缆1导体中的电流方向相反，故由流过模拟电缆2导体中的电流所产生的感应磁场与由流过试验电缆1导体中的电流所产生的感应磁场相互抵消，因此，压力容器的表面不会产生感应电流，有效解决压力容器发热的问题，从而提高操作安全性，还保证试验结果的准确性。
进一步地，所述步骤C中，将温度检测元件装入安装孔中后，在模拟电缆2的温度测试点201处缠绕位于模拟电缆2外周的胶带，所述胶带将温度检测元件固定在安装孔中、且将安装孔与密闭腔室501隔离，起到固定密封的作用，提高对模拟电缆2的导体温度检测的准确性。另外，本实施例中，进水口101设置在距试验电缆1一端1米处的位置，温度测试点201设置在模拟电缆2的中间位置。
进一步地，试验过程中要求密闭腔室501内的水压是稳定的，但是实际情况是：当模拟电缆2和试验电缆1通电、电缆导体发热后，电缆和水都会膨胀，从而导致密闭腔室501内的水压升高；当模拟电缆2和试验电缆1断电自然冷却时，电缆和水都会收缩，从而导致密闭腔室501内的水压下降，进而导致密闭腔室501中的水压不稳定、随着电缆导体温度的波动而波动。为了解决这个问题，如图1所示，试验装置还包括自动控制器、用于检测密闭腔室501内水压的压力表12、设在压力容器上且与密闭腔室501相连通的气压调节管、以及设在气压调节管上的压力自动增补阀13，所述压力表12和压力自动增补阀13都与自动控制器相连接。所述气压调节管的端部与供气源相连接，当压力表12检测到密闭腔室501内的水压低于设定的下限值或高于设定的上限值时，自动控制器控制压力自动增补阀13打开，从而达到自动调节水的压力、使水压始终稳定在设定的范围内的目的。
另外，本申请中，所述加热单元包括连接电线10和穿心变压器11，如图1所示，所述连接电线10用于连接试验电缆1的导体和模拟电缆2的导体，所述连接电线10穿设在穿心变压器11中，穿心变压器11接通后可产生持续的短路电流，进而使试验电缆1的导体和模拟电缆2的导体通电发热。
进一步地，如图1和图2所示，所述压力容器包括设有内腔的容器主体5、以及设在容器主体5两端的主体盖板6，所述内腔的两端开口由所述主体盖板6封堵后形成所述密闭腔室501，所述主体盖板6上开设有容试验电缆1和模拟电缆2穿过的第一通孔601。由于本申请在试验过程中，试验电缆1和模拟电缆2是平行地放置在压力容器中，由流过模拟电缆2导体中的电流所产生的感应磁场与由流过试验电缆1导体中的电流所产生的感应磁场相互抵消，故压力容器本身不会发热，因此，所述容器主体5可优选选用普通铁制品的空心圆柱体，主体盖板6可选用普通的不锈钢盖板，进而还能起到降低试验装置成本的作用。
优选地，所述主体盖板6在第一通孔601内固设有密封件7；当试验电缆1和模拟电缆2装入压力容器中后，所述密封件7位于主体盖板6和试验电缆1之间、以及主体盖板6和模拟电缆2之间，以保证试验电缆1和主体盖板6、模拟电缆2和主体盖板6之间的密封性，杜绝漏水现象。同时，在试验过程中，密闭腔室501中的水具有一定的压力，为了防止密封件7在水压的作用下产生移动、或密封件7因在安装试验电缆1和模拟电缆2的过程中产生移动，如图2所示，所述密封件7的外端覆盖有密封件盖板8，用于将密封件7压实在主体盖板6中。同时，为了便于安装试验电缆1和模拟电缆2，所述密封件盖板8与主体盖板6相连接、且密封件盖板8上开设有容试验电缆1和模拟电缆2穿过的第二通孔801，所述容器主体5与主体盖板6、主体盖板6与密封件盖板8均通过螺钉9可拆卸连接。另外，所述密封件7的材料为橡胶，所述密封件盖板8的材料为不锈钢。
实施例：容器主体5选用一个长5m、内径49cm的普通铁制品的空心圆柱体，主体盖板6选用不锈钢盖板，主体盖板6和容器主体5用螺钉9连接。在每个主体盖板6上分别切割出两个直径为18cm的第一通孔601。试验时，先将试验电缆1和模拟电缆2分别放入容器主体5中，将主体盖板6盖好，试验电缆1和模拟电缆2的两端分别穿过主体盖板6上相对应的第一通孔601；拧紧螺钉9，将主体盖板6与容器主体5固定，并在试验电缆1与主体盖板6之间的空隙、模拟电缆2与主体盖板6之间的空隙用由橡胶制成的密封件7堵住，起到防漏水的效果；在每个第一通孔601的外侧配置由不锈钢制成的密封件盖板8，使试验电缆1和模拟电缆2的两端分别穿设在第二通孔801中，同时将密封件7压实在第一通孔601中，再用螺钉9将密封件盖板8固定在主体盖板6上；用连接电线10将试验电缆1的导体和模拟电缆2的导体串接，再将穿心变压器11与连接电线10电连接；加水、加压、通电加热电缆导体，以完成海底电缆透水试验。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (11)
1.一种海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：包括设有密闭腔室(501)的压力容器和加热单元，所述密闭腔室(501)用于放置两根平行设置的试验电缆(1)和模拟电缆(2)，所述加热单元用于加热试验电缆(1)的导体和模拟电缆(2)的导体，所述压力容器上还设有都与密闭腔室(501)相连通的进水管和进气管，所述进水管上设有进水阀(3)，进气管上设有气压阀(4)。
2.根据权利要求1所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：所述压力容器包括设有内腔的容器主体(5)、以及设在容器主体(5)两端的主体盖板(6)，所述内腔的两端开口由所述主体盖板(6)封堵后形成所述密闭腔室(501)，所述主体盖板(6)上开设有容试验电缆(1)和模拟电缆(2)穿过的第一通孔(601)。
3.根据权利要求2所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：所述主体盖板(6)在第一通孔(601)内固设有密封件(7)；当试验电缆(1)和模拟电缆(2)装入压力容器中后，所述密封件(7)位于主体盖板(6)和试验电缆(1)之间、以及主体盖板(6)和模拟电缆(2)之间。
4.根据权利要求3所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：所述密封件(7)的外端覆盖有密封件盖板(8)，所述密封件盖板(8)与主体盖板(6)相连接、且密封件盖板(8)上开设有容试验电缆(1)和模拟电缆(2)穿过的第二通孔(801)。
5.根据权利要求4所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：所述容器主体(5)与主体盖板(6)、主体盖板(6)与密封件盖板(8)均通过螺钉(9)可拆卸连接。
6.根据权利要求4所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：所述密封件(7)的材料为橡胶，所述密封件盖板(8)的材料为不锈钢。
7.根据权利要求1所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：所述加热单元包括连接电线(10)和穿心变压器(11)，所述连接电线(10)用于连接试验电缆(1)的导体和模拟电缆(2)的导体，所述连接电线(10)穿设在穿心变压器(11)中。
8.根据权利要求1所述的海底电缆透水试验用试验装置，其特征在于：还包括自动控制器、用于检测密闭腔室(501)内水压的压力表(12)、设在压力容器上且与密闭腔室(501)相连通的气压调节管、以及设在气压调节管上的压力自动增补阀(13)，所述压力表(12)和压力自动增补阀(13)都与自动控制器相连接。
9.一种海底电缆透水试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、在待试验的海底电缆上截取两段相同的海底电缆，分别为试验电缆(1)和模拟电缆(2)；
B、制作试验电缆(1)的进水口(101)：去除进水口(101)处、位于试验电缆(1)的半导电屏蔽层外所有的材料；
C、制作模拟电缆(2)的温度测试点(201)：在温度测试点(201)处开设延伸至模拟电缆(2)的导体外表面的安装孔，在安装孔中装入与模拟电缆(2)的外表面相接触的温度检测元件；
D、将试验电缆(1)和模拟电缆(2)装入如权利要求1-8任一项所述的海底电缆透水试验用试验装置中，且将试验电缆(1)的导体和模拟电缆(2)的导体都与加热电源接通、串联成一个加热回路；当试验电缆(1)和模拟电缆(2)装入压力容器中后，试验电缆(1)与模拟电缆(2)相平行；
E、开启进水阀(3)，往密闭腔室(501)中注入水；
F、开启气压阀(4)，使密闭腔室(501)中的水压增加到海底电缆透水试验要求的水压值；
G、开启加热单元，进行试验电缆(1)在加热循环试验条件下的阻水能力试验。
10.根据权利要求9所述的海底电缆透水试验方法，其特征在于：所述步骤C中，将温度检测元件装入安装孔中后，在模拟电缆(2)的温度测试点(201)处缠绕位于模拟电缆(2)外周的胶带，所述胶带将温度检测元件固定在安装孔中、且将安装孔与密闭腔室(501)隔离。
11.根据权利要求9或10所述的海底电缆透水试验方法，其特征在于：所述温度检测元件为热电偶。
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