CN110687405A - 一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置及放电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，包括放电车、拉杆、放电电阻、传动装置和高压导线；放电车包括放电尖端、万向球、滑轮和车体，滑轮安装在车体侧面，且与拉杆滚动连接，万向球转动安装在车体上端，放电尖端固定在万向球上，传动装置用于驱动放电车沿拉杆滑动，以使放电尖端与待放电设备接触或者分离。本发明同时还公开了一种海底充油电缆直流耐压试验的放电方法。本发明的放电装置及放电方法，能快速释放掉积累在被试设备本体上的残余电荷，有效提高了耐压试验的效率，确保了耐压试验的安全。

Description

一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置及放电方法

技术领域

本发明涉及海底电缆直流耐压试验技术领域，具体涉及一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置及放电方法。

背景技术

海底充油电缆投入运行时，需要对电缆进行直流耐压试验，该试验是考核电缆绝缘性能及其承受过电压能力的主要方法，并能够有效检测电缆的机械损伤、介质受潮等局部缺陷。但由于电缆的对地电容量相当大，在对海底充油电缆进行直流耐压试验后，电缆集聚了大量的电荷，仍保持有数百千伏的高压，因此采用人工放电是不安全的，若只利用试验设备本身进行自然放电，往往需要数小时以上，这直接导致试验效率低下，严重拖慢工程进度。而且现有的放电装置体积大、结构复杂、安装繁琐、控制回路故障率高，这直接导致其可靠性低，后期维护成本高。

针对以上问题，亟需研制一套体积小、结构简单、安装快捷、性能可靠的放电装置和科学安全的放电方法。

发明内容

为解决目前海底充油电缆直流耐压试验放电时间长、现有放电装置可靠性低、维护成本高的问题，提供一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置及放电方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，包括放电车、拉杆、放电电阻、传动装置和高压导线；放电车包括放电尖端、万向球、滑轮和车体，滑轮安装在车体侧面，且与拉杆滚动连接，万向球转动安装在车体上端，放电尖端固定在万向球上，传动装置用于驱动放电车沿拉杆滑动，以使放电尖端与待放电设备接触或者分离。

作为本发明的一种改进，所述的传动装置包括微型电动葫芦、放电电阻和拉绳，拉绳一端与放电车连接，另一端绕过定滑轮后与微型电动葫芦连接。微型电动葫芦通过拉绳提升放电车，使放电尖端与待放电设备接触进行放电。

作为本发明的一种改进，所述的拉杆和拉绳采用绝缘材料制成。

作为本发明的一种改进，所述的放电电阻包括电阻、底座和接地柱，电阻竖直固定在底座上，接地柱连接在电阻下端，电阻内部充满变压器油。电阻内部充满变压器油，散热效果好，能承受住较大放电电流及长的放电时间。

作为本发明的一种改进，所述的放电电阻上端还设置有均压罩。由于放电车与放电电阻通过高压导线连接，设置均压罩，在放电过程中能起到均压作用。

作为本发明的一种改进，所述的均压罩上还设置有收线盘，所述的高压导线至少部分缠绕在收线盘上。通过收线盘能快速回收高压导线，提高放电效率。

一种海底充油电缆直流耐压试验的放电方法，包括如下步骤：

步骤一、直流耐压试验开始前，摆放好直流高压发生器与分压器的位置，为了提高试验系统的可靠性，试验过程中放置了两台分压器，且将两台分压器并联连接；

步骤二、固定拉杆：将两根尼龙拉杆挂到分压器均压环专用吊环上，拉杆底部则固定在分压器支撑腿专用吊环上，收紧拉杆，使拉杆间距均匀一致；

步骤三、固定拉绳：拉绳穿过定滑轮，定滑轮则固定到分压器均压环专用吊环上，定滑轮位于两根拉杆的中间；

步骤四、固定微型电动葫芦：把微型电动葫芦固定到分压器支撑腿上，并将拉绳的一段固定到微型电动葫芦的绕线轴上；

步骤五、安装放电车：把拉杆嵌在放电车的滑轮之间，使放电车沿拉杆滑动，把放电尖端安装到放电车的万向球上，拉绳另一端系住放电车，放电尖端应朝向分压器均压环；

步骤六、安装放电电阻和均压罩：电阻固定到底座上，底部连接好接地柱，顶部安装好均压罩，把放电电阻移动到分压器旁边，接地柱用地线可靠接地，通过高压导线将放电车与放电电阻可靠连接。

步骤七、功能测试：在试验正式开始前，应进行放电装置的功能测试，接通微型电动葫芦的电源，按上升键时放电车应带着高压导线缓缓移向分压器均压环，到顶部时放电尖端与分压器均压环可靠接触，按下降键时放电车应带着高压导线缓缓移向分压器支撑腿，功能测试完后放电车停留在分压器支撑腿附近，高压导线通过均压罩上的收线盘收回；

步骤八、利用分阶段加压方式，将施加在海底电缆上的直流高压升高至出厂试验值的75％，并保持15分钟；

步骤九、加压结束后，立即断开电源侧刀闸，利用试验设备及电缆本身的绝缘电阻自然放电，将直流试验电压降至低于300kV；

步骤十、通过微型电动葫芦控制放电车缓慢升高并靠近分压器均压环，使放电尖端与均压环之间产生放电通道，保持10s，然后降低放电车，直到放电通道熄灭，如此往复3次，最后，再次使放电车缓慢靠近分压器均压环，将放电尖端贴靠在分压器均压环上，直至放电结束，放电过程应在5分钟以上，放电电流不大于100mA；

步骤十一、当放电装置将海底电缆的电压降低至1kV以下时，采用接地线将海底电缆接地，接地线截面不应小于25mm²，且接地时间不低于24小时，完成整个放电过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的放电装置，通过放电电阻对耐压试验后的设备进行放电，能快速释放掉大量积累电荷，大幅度缩短了放电时间，提高了耐压试验效率。

(2)本发明的放电装置，可通过远程遥控微型电动葫芦，控制放电车接触被试设备，降低了试验人员的触电风险，极大提高了放电操作的安全性。

(3)本发明的放电装置，结构简单、体积小、可靠性高，便于运输及现场组装，且后期维护简单，极大的降低了电动放电车的使用成本。

(4)本发明的放电方法，利用两台分压器并联的方式减小了放电回路的时间常数RC值，使得自然放电的时间得到大幅度缩短，同时明确了利用试验设备及电缆本身的绝缘电阻自然放电，将直流试验电压降至低于300kV时，再采用放电装置进行快速放电，详细的放电操作步骤也进一步保证了试验人员、被试设备及试验仪器的安全。

附图说明

图1为本发明的电动放电车的整体结构示意图；

图2为本发明的放电车的结构示意图；

图3为本发明的放电电阻的结构示意图；

图4为本发明的均压罩的结构示意图；

图5为本发明的均压罩与放电电阻配合示意图；

图6为本发明的海底电缆在进行直流耐压试验及放电时，分压器与直流高压发生器的位置示意图；

附图标记说明：1-放电车；11-放电尖端；12-万向球；13-锁紧把手；14-滑轮；15-拉绳孔；16-放电车本体；2-均压罩；21-收线盘；22-高压导线；23-均压罩本体；3-拉杆；4-微型电动葫芦；5-放电电阻；51-电阻；52-底座；53-接地柱；6-拉绳；7-定滑轮；8-分压器；81-均压环；82-支撑腿；9-限流电阻；10-直流高压发生器；20-防晕导线；30-海底电缆终端头。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，包括放电车1、均压罩2、拉杆3、微型电动葫芦4、放电电阻5、拉绳6、定滑轮7和高压导线22。

在进行直流耐压试验时，海底电缆与分压器、直流高压发生器的连接关系如图6所示，为了提高试验系统的可靠性，试验过程中放置了两台分压器8，两台分压器8分别放置在三相海底电缆终端头30之间。分压器8与直流高压发生器10之间用限流电阻9连接，且将两台分压器8并联连接。两台分压器8并联能将分压器8的总电阻降低为原来的1/2左右，放电回路时间常数RC能有效较低，使得自然放电的时间得到较大程度缩短。

定滑轮7安装在分压器8的均压环81底部；拉杆3倾斜布置，下端固定在分压器8的支撑腿82上，上端固定在分压器8的均压环81的专用吊环上；微型电动葫芦4固定在支撑腿82上，放电电阻5则放置在分压器8的一侧。放电车1滑动安装在拉杆3上，拉绳6一端与放电车1连接，另一端绕过定滑轮7后与微型电动葫芦4连接，放电电阻5上端通过高压导线22与放电车1连接，下端接地。如此，微型电动葫芦4可通过拉绳6带动放电车1沿拉杆3上下运动，当放电车1接触均压环81时，即可进行放电。

拉杆3和拉绳6采用绝缘材料制成，例如可以采用尼龙制成，具有良好的强度和绝缘性能，为放电车1的固定轨道。微型电动葫芦4可商购获得，具有紧急制动装置，当在放电过程中发生异常，可以立即使放电车1停止运动，且能对微型电动葫芦4进行远程遥控，确保试验人员的安全。

如图2所示，放电车1包括放电尖端11、万向球12、锁紧把手13、滑轮14、拉绳孔15和车体16。车体16为由两个U型板拼接而成的矩形中空结构，通过锁紧把手13将两个U型板锁紧，两个U型板的侧壁均设有多个滑轮4，从而构成滑轮组，拉杆3为2根，分别从两个滑轮组中间穿过，从而使得放电车1沿拉杆3滑动。万向球12转动连接在车体16朝向分压器均压环一端的固定架上，放电尖端11为杆状，一端固定在万向球12上，另一端的尖端用于接触分压器均压环。由于万向球12可以灵活调节角度，从而可调整放电尖端11的位置以适应不同的试验条件。拉绳孔15则用于绑定拉绳6，而高压导线22则直接绑定在车体16上即可。

如图3所示，放电电阻5用来构成放电通道，释放大量积累电荷，包括电阻51、底座52和接地柱53。底座52用于稳固支撑电阻51，电阻51竖直固定在底座52上，接地柱53连接在电阻51下端。电阻51内部充满变压器油，散热效果好，能承受住较大放电电流及长的放电时间。电阻51阻值应符合式(1)的计算结果：

为了放电装置的可靠性，在额定功率下进行放电时，电阻51的可持续稳定放电时间不小于式(2)的计算结果：

T＝1.5×R×C×ln(U_d)÷60 (2)

由式(1)和(2)可知，电阻51的额定放电功率不应小于式(3)的计算结果：

其中，计算过程中裕度系数取1.5；R为电阻阻值，单位为MΩ；T为持续放电时间，单位为min；P为放电功率，单位为W；U_d为直流耐压值，单位为kV；C为被试电缆对地电容值，单位为μF。以南方电网海南联网二回海底电缆直流耐压试验为例。通过计算，本次试验中U_d取值为-750kV，海底电缆对地电容值为7.49μF，放电电阻电阻值取5MΩ，可持续放电时间要求不小于6.2小时，额定放电功率应不小于102.6kW。

如图4和图5所示，均压罩2与放电电阻5配套使用，在放电过程中起到均压作用，其包括均压罩本体23和收线盘21。压罩本体23呈圆环状，可套在电阻51上端，收线盘21转动连接在压罩本体23上，具体结构根据实际情况进行设计即可。高压导线22一端固定在收线盘21上，平时缠绕在收线盘21的转轴上，放电时拉出，将另一端连接到放电车1上即可，放电完成后，通过收线盘21快速回收高压导线22，提高放电效率。

使用时，首先应将拉杆3固定在分压器均压环上的专用吊环上，同时把拉杆3嵌入放电车1的滑轮14之间，并拧紧锁紧把手13固定住放电车1的车体16，然后将拉绳6穿过定滑轮7，一端与放电车1的拉绳孔15相连，另一端与微型电动葫芦4相连。然后，将均压罩2与放电电阻5固定并放置在平整地面上，保证接地柱53用地线可靠接地。最后，抽出高压导线22，将其与放电车1连接，高压导线22严禁垂落到地面或放电电阻5的底座52上。放电时，利用远程遥控控制微型电动葫芦4，通过收紧拉绳6带动放电车1沿着拉杆3向上前行，直到放电车1的放电尖端11接触到分压器的均压环。

本发明的一种海底充油电缆直流耐压试验的放电方法，具体步骤如下：

步骤一、直流耐压试验开始前，摆放好直流高压发生器10与分压器8的位置，为了提高试验系统的可靠性，试验过程中放置了两台阻性分压器8，两台分压器8分别放置在三相海底电缆终端头30之间，分压器8与直流高压发生器10之间用限流电阻9连接，且将两台分压器8并联连接，两台分压器8并联能将分压器8的总电阻降低为原来的1/2左右，放电回路时间常数RC能有效较低，使得自然放电的时间得到较大程度缩短。

步骤二、固定拉杆3：把两根尼龙拉杆3挂到分压器8的均压环81的专用吊环上，保持拉杆3间距100mm，另一端利用花兰螺丝吊钩固定在分压器8的支撑腿82的专用吊环上，调节花篮螺丝吊钩收紧尼龙拉杆3，使拉杆3间距均匀一致，便于放电车1滑动。

步骤三、固定拉绳6：拉绳6穿过定滑轮7，把定滑轮7固定到均压环81的专用吊环上(位于辅助拉杆3的中间)。

步骤四、固定微型电动葫芦4：把微型电动葫芦4固定到支撑腿82上，固定位置距离拉杆3约500mm，并将拉绳6的一端固定到微型电动葫芦4的绕线轴上。

步骤五、固定放电车1：松开放电车1的锁紧把手13，把拉杆3嵌在放电车1的滑轮14之间，扣好并旋紧锁紧把手13，然后，将放电尖端11安装到放电车1的万向球12上，拉绳6的另一端系住放电车1，放电尖端11应朝向均压环81。

步骤六、安装放电电阻5和均压罩2：电阻51固定到底座52上，底部连接好接地柱53，顶部安装好均压罩2，把放电电阻5移动到支撑腿82右侧，接地柱53用地线可靠接地，通过高压导线22将放电车1与放电电阻5可靠连接。

步骤七、功能测试：在试验正式开始前，应进行放电装置的功能测试，微型电动葫芦4接通220V交流电源，按上升键时放电车1应带着高压导线22缓缓移向均压环81，到顶部时放电尖端11与均压环81可以可靠接触，按下降键时放电车1应带着高压导线22缓缓移向支撑腿82，功能测试完后放电车1停留在支撑腿82附近，高压导线22重新绕回收线盘21。

步骤八、利用分阶段加压方式，将施加在海底电缆上的直流高压升高至出厂试验值的75％，并保持15分钟。

步骤九、加压结束后，立即断开电源侧刀闸，利用试验设备及海底电缆本身的绝缘电阻自然放电，将直流试验电压降至低于300kV。

步骤十、利用微型电动葫芦4，将放电车1缓慢升高并靠近均压环81，当第一次靠近均压环81，放电尖端11与均压环81之间产生放电通道时，保持原位置10s，随后降低放电车1高度，直到放电通道熄灭；然后第二次使放电车1缓慢靠近均压环81，当放电尖端11与均压环81之间产生放电通道时，保持原位置10s，随后降低放电车1高度，直到放电通道熄灭；第三次使放电车1缓慢靠近均压环81，当放电尖端11与均压环81之间产生放电通道时，保持原位置10s，随后降低放电车1高度，直到放电通道熄灭；然后，第四次(最后一次)使放电车1缓慢靠近均压环81，将放电尖端11贴靠在均压环81上，直至放电结束，放电过程应在5分钟以上，整个操作过程中实时的观察放电装置串联的电流表，控制放电电流不大于100mA。

步骤十一、当利用本发明的放电装置将被试电缆的电压降低至1kV以下时，应采用专用接地线对被试的海底电缆接地(专用接地线截面不应小于25mm²)，且保证短路接地时间不低于24小时，完成整个放电过程。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，其特征在于：包括放电车(1)、拉杆(3)、放电电阻(5)、传动装置和高压导线(22)；放电车(1)包括放电尖端(11)、万向球(12)、滑轮(14)和车体(16)，滑轮(14)安装在车体(16)侧面，且与拉杆(3)滚动连接，万向球(12)转动安装在车体(16)上端，放电尖端(11)固定在万向球(12)上，传动装置用于驱动放电车(1)沿拉杆(3)滑动，以使放电尖端(11)与待放电设备接触或者分离。

2.根据权利要求1所述的一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，其特征在于：所述的传动装置包括微型电动葫芦(4)、放电电阻(5)和拉绳(6)，拉绳(6)一端与放电车(1)连接，另一端绕过定滑轮(7)后与微型电动葫芦(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，其特征在于：所述的拉杆(3)和拉绳(6)采用绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种海底充油电缆直流耐压试验的放电装置，其特征在于：所述的放电电阻(5)包括电阻(51)、底座(52)和接地柱(53)，电阻(51)竖直固定在底座(52)上，接地柱(53)连接在电阻(51)下端，电阻(51)内部充满变压器油。

5.根据权利要求4所述的一种适用于大容量容性试品耐压试验的电动放电车，其特征在于：所述的放电电阻(5)上端还设置有均压罩(2)。

6.根据权利要求5所述的一种适用于大容量容性试品耐压试验的电动放电车，其特征在于：所述的均压罩(2)上还设置有收线盘(21)，所述的高压导线(22)至少部分缠绕在收线盘(21)上。

7.一种海底充油电缆直流耐压试验的放电方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、直流耐压试验开始前，摆放好直流高压发生器与分压器的位置，为了提高试验系统的可靠性，试验过程中放置了两台分压器，且将两台分压器并联连接；

步骤二、固定拉杆：将两根尼龙拉杆挂到分压器均压环专用吊环上，拉杆底部则固定在分压器支撑腿专用吊环上，收紧拉杆，使拉杆间距均匀一致；

步骤三、固定拉绳：拉绳穿过定滑轮，定滑轮则固定到分压器均压环专用吊环上，定滑轮位于两根拉杆的中间；

步骤四、固定微型电动葫芦：把微型电动葫芦固定到分压器支撑腿上，并将拉绳的一段固定到微型电动葫芦的绕线轴上；

步骤五、安装放电车：把拉杆嵌在放电车的滑轮之间，使放电车沿拉杆滑动，把放电尖端安装到放电车的万向球上，拉绳另一端系住放电车，放电尖端应朝向分压器均压环；

步骤六、安装放电电阻和均压罩：电阻固定到底座上，底部连接好接地柱，顶部安装好均压罩，把放电电阻移动到分压器旁边，接地柱用地线可靠接地，通过高压导线将放电车与放电电阻可靠连接。

步骤七、功能测试：在试验正式开始前，应进行放电装置的功能测试，接通微型电动葫芦的电源，按上升键时放电车应带着高压导线缓缓移向分压器均压环，到顶部时放电尖端与分压器均压环可靠接触，按下降键时放电车应带着高压导线缓缓移向分压器支撑腿，功能测试完后放电车停留在分压器支撑腿附近，高压导线通过均压罩上的收线盘收回；

步骤八、利用分阶段加压方式，将施加在海底电缆上的直流高压升高至出厂试验值的75％，并保持15分钟；

步骤九、加压结束后，立即断开电源侧刀闸，利用试验设备及电缆本身的绝缘电阻自然放电，将直流试验电压降至低于300kV；

步骤十、通过微型电动葫芦控制放电车缓慢升高并靠近分压器均压环，使放电尖端与均压环之间产生放电通道，保持10s，然后降低放电车，直到放电通道熄灭，如此往复3次，最后，再次使放电车缓慢靠近分压器均压环，将放电尖端贴靠在分压器均压环上，直至放电结束，放电过程应在5分钟以上，放电电流不大于100mA；

步骤十一、当放电装置将海底电缆的电压降低至1kV以下时，采用接地线将海底电缆接地，接地线截面不应小于25mm²，且接地时间不低于24小时，完成整个放电过程。

Images