CN107091955B - 高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统与方法 - Google Patents

高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统与方法。试验系统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、温度集成控制系统和介质损耗测试系统组成；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、温度集成控制系统和介质损耗测试系统置于低温环境模拟系统的腔体外。本发明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，本发明提供了一种更为经济适用、简单高效的系统和方法来模拟电缆终端在现场运行条件下的介质损耗测试实验。

Description

高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统与方法
技术领域
本发明属于电缆终端绝缘状态检测领域，具体设计研究温度对机车电缆终端介质损耗影响的实验系统及方法，能够实现研究温度对电缆终端介质损耗的影响。
背景技术
在西北地区气候变化较大，在电力机车的运行过程中温差较大。在长期恶劣环境下运行，机车电缆绝缘性能下降，介质损耗增大，并促使电缆寿命终结。因此，研究温度对车载机车电缆终端介质损耗的影响，对于防止电缆事故的发生，以及保障电力机车安全稳定运行都有重大意义。
机车电缆终端在实际工程运行中其周围环境昼夜温差比较大，目前对电缆进行绝缘测试时为模拟现场运行条件主要采用气候室的方式，其建设周期较长、运行成本高、耗时长、且设备体积大不便移动，因此需要一种经济适用、简单高效的系统和方法来模拟高压电缆现场运行条件对电缆终端介质损耗影响的研究。
发明内容
为了研究温度对电缆终端介损耗，本发明的目的是提供一种高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统。使之能够实现电缆终端在高低温交替的条件下进行介质损耗测试。
本发明的目的是通过如下的手段实现的：
一种高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统，用于电缆终端在高温与低温交替的特殊工况下的介质损耗测试，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、温度集成控制系统和介质损耗测试系统组成；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、温度集成控制系统和介质损耗测试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)、温度控制系统(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；
所述温度集成控制系统的温度控制系统(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)和温度控制系统(2)相连；PC机(3)与温度控制系统(2)相连，并根据各传感器和温度控制系统(2)采集处理的数据对气流调节系统(4)进行控制；
所述介质损耗测试系统主要由介质损耗测量仪(7)，接地系统(6)构成：其中SWTS-30(7)通过导线和防晕罩(8)相连，防晕罩(8)连接缆芯导体，而接地系统(6)通过接地线(13)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)产生0.1Hz可变压的交流电源，通过采集流经电缆终端(19)的电流信号，比较电流与电压之间的相位差得到tanδ，实现对不同环境温度剧烈变化条件下，电缆终端介质损耗的测试。
本发明为在高低温交替运行工况下电缆终端的介质损耗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电缆终端在现场运行条件下的介质损耗测试实验。
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介质损耗实验系统与方法，主要能够实现电缆终端在运行温度下的介质损耗测试，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)，温度控制系统(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，温度控制系统(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；温度集成控制系统包括：PC机(3)、温度控制系统(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)和温度控制系统(2)相连，通过温度控制系统(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系统(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系统(2)相连，PC机(3)与温度控制系统(2)相连，并根据各传感器和温度控制系统(2)采集处理的数据对气流调节系统(4)进行控制；介质损耗测试系统主要由介质损耗测量仪(SWTS-30测量仪)(7)，接地系统(6)构成：其中SWTS-30(7)通过导线和防晕罩(8)相连，防晕罩(8)连接缆芯导体，而接地系统(6)通过接地线(13)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)产生0.1Hz可变压的交流电源，通过采集流经电缆终端(19)的电流信号，比较电流与电压之间的相位差得到tanδ，实现对不同环境温度剧烈变化条件下，电缆终端介质损耗的测试。
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 (1)

1.一种高低温交替条件下电缆终端的介质损耗实验系统，用于电缆终端在高温与低温交替的特殊工况下的介质损耗测试，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、温度集成控制系统和介质损耗测试系统组成；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、温度集成控制系统和介质损耗测试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)、温度控制系统(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；
所述温度集成控制系统的温度控制系统(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)和温度控制系统(2)相连；PC机(3)与温度控制系统(2)相连，并根据各传感器和温度控制系统(2)采集处理的数据对气流调节系统(4)进行控制；
所述介质损耗测试系统主要由SWTS-30测量仪(7)，接地系统(6)构成：其中SWTS-30(7)通过导线和防晕罩(8)相连，防晕罩(8)连接缆芯导体，而接地系统(6)通过接地线(13)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)产生0.1Hz可变压的交流电源，通过采集流经电缆终端(19)的电流信号，比较电流与电压之间的相位差得到tanδ，实现对不同环境温度剧烈变化条件下，电缆终端介质损耗的测试。
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