CN107045098B - 冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统及方法 - Google Patents

冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统及方法，主要由高温加热模拟系统，低温环境模拟系统，温度控制器系统、气流调节系统、温度集成控制系统和工频耐压试验系统组成；高温加热模拟系统置于低温环境模拟系统的腔体内；气流调节系统、温度控制系统和泄漏电流测试系统置于低温环境模拟系统的腔体外。本发明为在冷热交替运行工况下电缆终端的工频耐压试验提供基础实验平台，能够对电缆终端进行高低温交替试验，并且可由温度集成控制系统快速调节温度变化，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，本发明更为经济适用、简单高效的系统和方法实现了模拟车载电缆终端在现场运行条件下的工频耐压试验。

Description

冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统及方法
技术领域
本发明属于电缆终端绝缘状态检测领域，具体涉及冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统及方法。
背景技术
在寒冷季节，从西北地区开往温暖地区的车载电缆面临着几小时内温度从零下几十度到零上几十度的特殊工况。在这种工况下电缆终端绝缘性能下降明显，在运行现场中经常发生电缆终端击穿事故。因此，对冷热交替的电缆终端进行工频耐压试验，对评估电缆终端在这种特殊工况下的绝缘状态有着重要的意义和实用价值。
目前，用以模拟电缆终端不同环境条件的主流方式是采用人工气候室。但人工气候室有着体积大、试验成本高的特点。并且人工气候室内温度变化速度较慢，难以模拟机车从低温区进入高温区的工况。为此发明冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统，可以以低成本进行在热冷交替时电缆终端的工频耐压试验。
发明内容
为了准确评估冷热交替工况下车载电缆终端的绝缘特性，本发明的目的是提供一种冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统，使之能够实现电缆终端在外部环境冷热交替的条件下进行工频耐压试验以及具备击穿保护功能。
本发明的目的是通过如下的手段实现的：
一种冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统，用于电缆终端在高温与低温交替的特殊工况下的工频耐压试验，主要由高温加热模拟系统、低温环境模拟系统、气流调节系统、温度控制系统、电源(6)、试验变压器(7)、摄影机(37)、安全控制系统(38)、电压检测系统(39)和绝缘电阻测试仪(40)组成；高温加热模拟系统置于低温环境模拟系统的腔体内；气流调节系统、温度控制系统置于低温环境模拟系统的腔体外，具体构成为：
高温加热模拟系统构成为：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、温度控制器2连接的电气导线；
所述低温环境模拟系统具有低温试验箱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与外部气流调节系统4相通；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；
所述温度控制系统构成为：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分别使用光纤与温度控制器2相连；直流电源1通过导线分别与电阻丝16和温度控制器2相连；PC机3与温度控制器2相连，并根据各传感器和温度控制器2采集处理的数据对气流调节系统4进行控制；
电源6通过试验变压器7和防晕罩8相连，防晕罩8连接缆芯导体，连接电缆屏蔽层12的接地线13接至电源6的负极，进而形成基本试验回路；绝缘电阻测试仪40的高压输出端接至防晕罩8，其负极与接地线13，形成绝缘电阻测试回路。
本发明的目的还在于提供一种特殊环境温度条件下的电缆终端泄漏电流测试方法：
采用如上试验系统的冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验方法，其包括以下步骤：
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)启动气流调节系统4，使试验系统内部对流速度加快，实现温度的快速变化；
3)打开温度控制器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)开启绝缘电阻测试仪40测试并记录耐压试验前的电缆终端19的绝缘电阻，测试完毕后关闭绝缘电阻测试仪并将其与电缆终端19的连接断开；
5)在冷热交替过程中，接通电源6与试验变压器7之间的连接，电缆终端19施加所需的工频电压，直至试验完成；
6)工频耐压试验结束后，开启绝缘电阻测试仪40测试并记录耐压试验后的电缆终端19的绝缘电阻。
本发明为在冷热交替运行工况下电缆终端的工频耐压试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，并且可由温度控制系统快速调节温度变化，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、简单高效的系统和方法来模拟车载电缆终端在现场运行条件下的工频耐压试验。
附图说明
图1本发明实验装置系统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可知一种高低温交替条件下的电缆终端局部放电实验系统与方法，主要能够实现电缆终端在运行温度下的局部放电测试，具体为：高温加热模拟系统主要由试验油杯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，温度控制器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，温度控制器2通过光纤接收传感器数据，再与直流电源1相连，控制直流电源1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；低温环境模拟系统主要由低温试验箱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外置温度控制系统用于对电缆终端19降温；换气泵5通过对系统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；温度控制系统包括：PC机3、温度控制器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及其连接光纤、直流电源1、电阻丝16构成。直流电源1通过光纤分别与电阻丝16和温度控制器2相连，通过温度控制器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，并分别用光纤与温度控制器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，并依次用光纤与温度控制器2相连，PC机3与温度控制器2相连，并根据各传感器和温度控制器2采集处理的数据对气流调节系统4进行控制；电源6通过试验变压器7和防晕罩8相连，防晕罩8连接缆芯导体，连接电缆屏蔽层12的接地线13接至电源6的负极，进而形成基本试验回路。电压检测系统39与摄影机37都通过电线与安全控制系统38实现通信，用以观测试验中电缆终端是否出现闪络、燃烧、冒烟以及电压下降等现象，若出现上述现象，当试验过程中检测到电缆终端被击穿安全控制系统38则会切断电源与变压器之间的连接。此外，还安有绝缘电阻测试仪40其高压输出端接至防晕罩8，其负极与接地线13，形成绝缘电阻测试回路。
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 (4)

1.一种冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统，用于电缆终端在高温与低温交替的特殊工况下的工频耐压试验，其特征在于，主要由高温加热模拟系统、低温环境模拟系统、气流调节系统、温度控制系统、电源(6)、试验变压器(7)、摄影机(37)、安全控制系统(38)、电压检测系统(39)和绝缘电阻测试仪(40)组成；高温加热模拟系统置于低温环境模拟系统的腔体内；气流调节系统、温度控制系统置于低温环境模拟系统的腔体外，具体构成为：
高温加热模拟系统构成为：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)、温度控制器(2)连接的电气导线；
所述低温环境模拟系统具有低温试验箱(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)与外部气流调节系统(4)相通；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；
所述温度控制系统构成为：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)分别使用光纤与温度控制器(2)相连；直流电源(1)通过导线分别与电阻丝(16)和温度控制器(2)相连；PC机(3)与温度控制器(2)相连，并根据各传感器和温度控制器(2)采集处理的数据对气流调节系统(4)进行控制；
电源(6)通过试验变压器(7)和防晕罩(8)相连，防晕罩(8)连接缆芯导体，连接电缆屏蔽层(12)的接地线(13)接至电源(6)的负极，进而形成基本试验回路；绝缘电阻测试仪(40)的高压输出端接至防晕罩(8)，其负极与接地线(13)，形成绝缘电阻测试回路。
2.根据权利要求1所述的冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验系统，其特征在于，设置了由摄影机(37)、安全控制系统(38)、电压检测系统(39)构成的安全监视支路，电压检测系统(39)与摄影机(37)都通过电线与安全控制系统(38)实现通信，观测试验中电缆终端是否出现闪络、燃烧、冒烟以及电压下降等现象，若出现上述现象或检测到电缆终端被击穿时，安全控制系统(38)则会切断电源与变压器之间的连接。
4.采用权利要求1或2或3所述试验系统的一种冷热交替工况下车载电缆终端工频耐压试验方法，其特征于，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)启动气流调节系统(4)，使试验系统内部对流速度加快，实现温度的快速变化；
3)打开温度控制器(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)开启绝缘电阻测试仪(40)测试并记录耐压试验前的电缆终端(19)的绝缘电阻，测试完毕后关闭绝缘电阻测试仪并将其与电缆终端(19)的连接断开；
5)在冷热交替过程中，接通电源(6)与试验变压器(7)之间的连接，电缆终端(19)施加所需的工频电压，直至试验完成；
6)工频耐压试验结束后，开启绝缘电阻测试仪(40)测试并记录耐压试验后的电缆终端(19)的绝缘电阻。
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