CN111289387A - 中高压风电电缆的滑移测试方法 - Google Patents

中高压风电电缆的滑移测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中高压风电电缆的滑移测试方法，包括依次进行的常温扭转试验、变温扭转试验和电性能试验，通过常温扭转和变温扭转试验模拟风电电缆在实际风力发电机组中所受的扭转力，并通过给风电电缆附加重量，模拟实际悬挂长度，再将扭转过的被测电缆进行电性能测试，能够安全有效的测试出中高压风电电缆滑移的实际情况，进而针对测试结果进行改进。

Description

中高压风电电缆的滑移测试方法
技术领域
本发明涉及中高压风电电缆的滑移测试方法。
背景技术
随着风电的快速发展，国家补贴在逐步退出，要求风电采用平价上网，对风机的成本压力急剧增大。高压电缆在风力发电中起到传输电流的作用，是风机的核心零部件，占风机总成本2～3％。其中塔筒段用固定敷设高压电缆占总高压电缆用量的70％左右，传统设计采用铜高压电缆到2010年底，全球风电装机容量已达到2亿千瓦，已有100多个国家开始发展风电，装机容量超过100万千瓦的国家有20个，风电在全球的普及程度迅速提高。我国除台湾外累计风电装机容量已达4400万千瓦，已成为装机容量世界第一的风电大国。
目前，国内暂时还未有测试方法和装置能对风电电缆的实际使用性能进行测试。
因此，需要提供一种测试方法，对中高压风电电缆进行模拟，以检验电缆整体的使用性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种中高压风电电缆的滑移测试方法，来解决目前没有测定测定风电电缆实际使用性能的方法的问题。实现本发明目的的技术方案是：一种中高压风电电缆的滑移测试方法，包括依次进行的常温扭转试验、变温扭转试验和电性能试验，具体包括以下步骤：
步骤一、取样后测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度；
步骤二、在高压电缆上做标记后，将高压电缆一端安装在滑移测试装置的第一电缆支架的顶部，并夹紧电缆，然后将第一电缆支架安装到气候室的顶部；所述气候室适于为电缆提供不同的温度测试环境；
步骤三、将高压电缆穿过扭转组件，然后将高压电缆另一端安装在第二电缆支架的底部，并夹紧电缆；所述扭转组件适于对被测电缆产生扭转力；
步骤四、将第二电缆支架安装到气候室内部的立柱上，确保第二电缆支架在立柱上上下滑动；
步骤五、计算附加重量，并将调整重量后的配重组件安装到第二电缆支架上；
步骤六、控制气候室保持常温环境，打开扭转组件对高压电缆进行扭转试验，并记录气候室温度、扭转周期和弹簧高度，试验后评估电缆滑移情况，如果滑移，则压缩弹簧的压缩量增加1mm，然后返回步骤一；如果未滑移，则进行下一步操作；
步骤七、控制气候室形成变温环境，打开扭转组件对高压电缆进行扭转试验，并记录气候室温度、扭转周期和弹簧高度，试验后评估电缆滑移情况，如果滑移，则压缩弹簧的压缩量增加1mm，然后返回步骤一；如果未滑移，则进行下一步操作；
步骤八、将高压电缆从电缆鞍座上取下进行常规性能测试，并评估高压电缆性能，如果性能不足，则返回步骤一；如果性能完好，则进行下一步操作；
步骤九、对高压电缆进行步进式交流电测试，并评估高压电缆性能，如果性能不足，则测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度；如果性能完好，则进行下一步操作；
步骤十、对高压电缆进行PD测试，并评估高压电缆性能；
步骤十一、测量并记录高压电缆夹紧区域外径和绝缘厚度。
所述步骤二和三中，第一电缆支架和第二电缆支架上均采用电缆弹簧夹夹紧被测电缆的。
所述步骤四中计算公式为M1＝(M2+M3)xH-M2，其中，M1为附加重量，单位为kg/m；M2为高压电缆的重量，单位为kg/m；M3为低压电缆的重量，单位为kg/m；H为自由悬挂长度，单位为m。
所述步骤六和七中弹簧压缩到最大值后结束测试。
所述步骤八电缆性能评估方法包括：
a、观察电缆外表破损情况；
b、绝缘和护套的强度以及断裂伸长率测试，测试数据与试验前相比变化率≤20％，则为性能完好，否则为性能不足。
所述步骤九电缆性能评估方法为进行耐压试验，电缆不击穿则为性能完好，否则为性能不足。
所述步骤十电缆性能评估标准为符合IEC 60502-2Clause 16.3/IEC 60840Clause9.2标准。
所述步骤十一中测得电缆夹紧区域绝缘厚度的最薄点应符合IEC 60502-2标准要求；所述电缆夹紧区域外径应不小于试验前电缆外径的70％。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明通过常温扭转和变温扭转试验模拟风电电缆在实际风力发电机组中所受的扭转力，并通过给风电电缆附加重量，模拟实际悬挂长度，再将扭转过的被测电缆进行电性能测试，能够安全有效的测试出中高压风电电缆滑移的实际情况，进而针对测试结果进行改进。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的所用测试装置结构示意图；
图2为本发明的所用测试装置局部结构示意图。
附图中的标号为：气候室1、第一电缆支架2、支撑部2-1、第一电缆连接部2-2、立柱3、第二电缆支架4、滑动部4-1、第二电缆连接部4-2、电缆弹簧夹5、夹板5-1、螺杆5-2、螺帽5-3、弹簧5-4、垫片5-5、配重组件6、扭转组件7、扭转齿轮7-1、传动齿轮7-2、通孔7-3。
具体实施方式
(实施例1)
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
本发明的目的是提供一种中高压风电电缆的滑移测试装置及测试方法，用以解决目前没有测定风电电缆实际使用性能的方法的问题。
一种中高压风电电缆的滑移测试方法，包括依次进行的常温扭转试验、变温扭转试验和电性能试验，具体包括以下步骤：
步骤一、取样后测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度。
步骤二、在高压电缆上做标记后，将高压电缆一端安装在第一电缆支架2的顶部，并使用电缆弹簧夹5夹紧电缆，然后将第一电缆支架2安装到气候室1的顶部；气候室1适于为电缆提供不同的温度测试环境。
第一电缆支架2包括支撑部2-1和第一电缆连接部2-2，支撑部2-1固定于气候室1的顶部，连接部2-2与被测电缆连接的面呈弧形，且设有容纳被测电缆的凹槽；通过设置弧形支架以及在适于电缆的凹槽，使电缆安装更为稳定，确保了试验数据不会被其他因素影响，提高了试验准确率。
另外的，所用电缆弹簧夹5包括夹板5-1、设置于夹板5-1上的多根螺杆5-2、螺纹连接在螺杆5-2一端的螺帽5-3以及套设在螺杆5-2上的弹簧5-4；螺杆5-2的一端限位设置于夹板5-1上，另一端穿过第一电缆支架2/第二电缆支架4后与螺帽5-3螺纹连接；所述弹簧5-4位于螺帽5-3与第一电缆支架2/第二电缆支架4之间；通过设计可调节的电缆弹簧夹5，方便模拟夹持电缆时的夹紧力，提高测试准确度。
夹板5-1与第一电缆支架2/第二电缆支架4之间设有两片垫片5-5；被测电缆夹持在两片垫片5-5之间；多根螺杆5-2均贯穿两片垫片5-5；通过设置电缆夹垫片，使电缆夹持更为稳固，保护电缆减少损耗。
步骤三、将高压电缆穿过扭转组件7，然后将高压电缆另一端安装在第二电缆支架4的底部，并使用电缆弹簧夹5夹紧电缆；扭转组件7适于对被测电缆产生扭转力；第二电缆支架4包括第二电缆连接部4-2和滑动部4-1，第二电缆连接部4-2与电缆连接的面成弧形且设有容纳被测电缆的凹槽。
所用扭转组件7包括用于扭转电缆的扭转齿轮7-1、与扭转齿轮7-1契合的传动齿轮7-2、用于控制传动齿轮7-2的变频器以及用于驱动传动齿轮7-2的电机，扭转齿轮7-1上设有偏心设置的通孔7-3，被测电缆的中部从通孔7-3中穿过；扭转齿轮7-1扭转角度为-100°至+100°。
步骤四、将第二电缆支架4的滑动部4-1安装到气候室1内部的立柱3上，确保第二电缆支架4在立柱3上上下滑动，确保了测试时电缆的任何收缩或膨胀不会造成额外的应力。
步骤五、计算附加重量，计算公式为M1＝[(M2+M3)xH-M2，其中，M1为附加重量，单位为kg/m；M2为高压电缆的重量，单位为kg/m；M3为低压电缆的重量，单位为kg/m；H为自由悬挂长度，单位为m；将调整重量后的配重组件6安装到滑动部4-1上适于安装配重组件6的安装平台4-3。
步骤六、控制气候室1保持常温环境，打开扭转组件7对高压电缆进行扭转试验，并记录气候室温度、扭转周期和弹簧5-4高度，试验后评估电缆滑移情况，如果滑移，则压缩弹簧5-4的压缩量增加1mm，然后返回步骤一；如果未滑移，则进行下一步操作；弹簧5-4压缩到最大值后结束测试。
步骤七、控制气候室1形成变温环境，打开扭转组件7对高压电缆进行扭转试验，并记录气候室温度、扭转周期和弹簧高度，试验后评估电缆滑移情况，如果滑移，则压缩弹簧5-4的压缩量增加1mm，然后返回步骤一；如果未滑移，则进行下一步操作；弹簧5-4压缩到最大值后结束测试。
步骤八、将高压电缆从电缆鞍座上取下进行常规性能测试，并评估高压电缆性能，电缆性能评估方法包括：
a、观察电缆外表破损情况；
b、绝缘和护套的强度以及断裂伸长率测试，测试数据与试验前相比变化率≤20％，则为性能完好，否则为性能不足。
如果性能不足，则返回步骤一；如果性能完好，则进行下一步操作。
步骤九、对高压电缆进行步进式交流电测试，并评估高压电缆性能，电缆性能评估方法为进行耐压试验，电缆不击穿则为性能完好，否则为性能不足；如果性能不足，则测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度；如果性能完好，则进行下一步操作。
步骤十、对高压电缆进行PD测试，并评估高压电缆性能，电缆性能评估标准为符合IEC 60502-2Clause 16.3/IEC 60840Clause 9.2标准；具体方法为使用40kv电压通电10s和34.6kv电压通电60s，测试电缆的局放量不超过10pc。
步骤十一、测量并记录高压电缆夹紧区域外径和绝缘厚度，测得电缆夹紧区域绝缘厚度的最薄点应符合IEC 60502-2标准要求；所述电缆夹紧区域外径应不小于试验前电缆外径的70％。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：包括依次进行的常温扭转试验、变温扭转试验和电性能试验，具体包括以下步骤：
步骤一、取样后测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度；
步骤二、在高压电缆上做标记后，将高压电缆一端安装在第一电缆支架(2)的顶部，并夹紧电缆，然后将第一电缆支架(2)安装到气候室(1)的顶部；所述气候室(1)适于为电缆提供不同的温度测试环境；
步骤三、将高压电缆穿过扭转组件(7)，然后将高压电缆另一端安装在第二电缆支架(4)的底部，并夹紧电缆；所述扭转组件(7)适于对被测电缆产生扭转力；
步骤四、将第二电缆支架(4)安装到气候室(1)内部的立柱(3)上，确保第二电缆支架(4)在立柱(3)上上下滑动；
步骤五、计算附加重量，并将调整重量后的配重组件(6)安装到第二电缆支架(4)上；
步骤六、控制气候室(1)保持常温环境，打开扭转组件(7)对高压电缆进行扭转试验，并记录气候室(1)温度、扭转周期和弹簧(5-4)高度，试验后评估电缆滑移情况，如果滑移，则压缩弹簧(5-4)的压缩量增加1mm，然后返回步骤一；如果未滑移，则进行下一步操作；
步骤七、控制气候室(1)形成变温环境，打开扭转组件(7)对高压电缆进行扭转试验，并记录气候室温度、扭转周期和弹簧高度，试验后评估电缆滑移情况，如果滑移，则压缩弹簧(5-4)的压缩量增加1mm，然后返回步骤一；如果未滑移，则进行下一步操作；
步骤八、将高压电缆从电缆鞍座上取下进行常规性能测试，并评估高压电缆性能，如果性能不足，则返回步骤一；如果性能完好，则进行下一步操作；
步骤九、对高压电缆进行步进式交流电测试，并评估高压电缆性能，如果性能不足，则测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度；如果性能完好，则进行下一步操作；
步骤十、对高压电缆进行PD测试，并评估高压电缆性能；
步骤十一、测量并记录高压电缆夹紧区域外径和绝缘厚度。
2.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤二和三中，第一电缆支架(2)和第二电缆支架(4)上均采用电缆弹簧夹(5)夹紧被测电缆的。
3.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤四中计算公式为M1＝[(M2+M3)xH-M2，其中，M1为附加重量，单位为kg/m；M2为高压电缆的重量，单位为kg/m；M3为低压电缆的重量，单位为kg/m；H为自由悬挂长度，单位为m。
4.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤六和七中弹簧(5-4)压缩到最大值后结束测试。
5.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤八电缆性能评估方法包括：
a、观察电缆外表破损情况；
b、绝缘和护套的强度以及断裂伸长率测试；测试数据与试验前相比变化率≤20％，
则为性能完好，否则为性能不足。
6.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤九电缆性能评估方法为进行耐压试验，电缆不击穿则为性能完好，否则为性能不足。
7.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤十电缆性能评估标准为符合IEC 60502-2Clause 16.3/IEC 60840Clause 9.2标准。
8.根据权利要求1所述的中高压风电电缆的滑移测试方法，其特征在于：所述步骤十一中测得电缆夹紧区域绝缘厚度的最薄点应符合IEC 60502-2标准要求；所述电缆夹紧区域外径应不小于试验前电缆外径的70％。
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