CN113848441B - 一种直流电缆耐压试验装置、放电方法及耐压试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电缆耐压试验装置、放电方法及耐压试验方法，属于电缆试验技术领域，其中，直流电缆耐压试验装置包括：直流电压发生器，所述直流电压发生器通过阻容分压器与测试电缆连接；所述阻容分压器还连接有至少一个放电模块，所述放电模块包括：放电电阻和放电开关，所述放电电阻和所述放电开关串联连接在所述阻容分压器上，以使所述阻容分压器连接的测试电缆能够接地；本发明的直流电缆耐压试验装置，在阻容分压器上连接有放电模块，通过该放电模块可增加对直流电缆的放电效率，另外可以根据所述直流电缆的规格，增加放电模块的数量，因此，能够灵活适用对各种规格的大长度直流电缆的放电效率。

Description

一种直流电缆耐压试验装置、放电方法及耐压试验方法

技术领域

本发明涉及电缆试验技术技术领域，具体涉及一种直流电缆耐压试验装置、放电方法及耐压试验方法。

背景技术

随着国民经济飞速发展，高压直流电缆需求逐渐增加，在高压直流电缆进行耐压试验后，需要对电缆进行放电处理。

然而，由于应用于海缆的高压直流电缆的长度一般较长，一般在50千米以上，目前的直流电缆耐压试验装置在对上述大长度直流电缆放电时，存在放电时间长、放电不充分等问题。另外，在放电时由于需要现场作业，存在一定安全隐患。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的直流电缆耐压试验装置，在对电缆放电时，放电时间长、放电不充分的缺陷，从而提供一种直流电缆耐压试验装置及采用该直流电缆耐压试验装置进行直流电缆的放电的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种直流电缆耐压试验装置，包括：直流电压发生器，所述直流电压发生器通过保护电阻与阻容分压器连接；

所述阻容分压器还连接有至少一个放电模块，所述放电模块包括：放电电阻和放电开关，所述放电电阻和所述放电开关串联连接在所述阻容分压器上，以使所述阻容分压器连接的测试电缆能够接地。

可选地，所述放电模块具有并联的多组。

可选地，所述放电开关为远控开关。

可选地，所述放电开关包括：开关底座，所述开关底座上设置有能够通过远控操作的驱动件，所述驱动件用于驱动放电开关的动触头和静触头断开或连通。

可选地，所述开关底座的底部具有滑轮。

可选地，所述放电开关包括：绝缘外壳，所述绝缘外壳内设有导电弹簧，所述动触头和静触头设置在所述导电弹簧之间。

可选地，所述直流电压发生器包括：发生器底座，所述发生器底座上设置有至少一个发生器本体，所述发生器底座的底部具有滑轮。

可选地，所述发生器底座上叠放有多个所述发生器本体，多个所述发生器本体呈圆筒式积木结构。

本发明还提供一种直流电缆的放电方法，采用上述方案中任一项所述的直流电缆耐压试验装置，在进行测试电缆放电时，通过放电模块，使测试电缆的电流流经放电电阻后接地。

本发明还提供一种直流电缆耐压试验方法，采用上述方案中任一项所述的直流电缆耐压试验装置，包括以下步骤：

启动直流电压发生器，使电流通过保护电阻和阻容分压器通向测试电缆；

当直流电压发生器的输出电压达到预设值后，开始计时，并记录测试参数；

计时结束后，关闭直流电压发生器，然后启动放电模块的放电开关对测试电缆进行放电。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的直流电缆耐压试验装置，在阻容分压器上连接有放电模块，通过该放电模块可增加对直流电缆的放电效率，另外可以根据所述直流电缆的规格，增加放电模块的数量，因此，能够灵活适用对各种规格的大长度直流电缆的放电效率。

2.本发明提供的直流电缆耐压试验装置，由于放电模块的放电开关为远控操作，当将装置布置好后，可通过无线信号进行远程控制，以避免现场作业的安全隐患。

3.本发明提供的直流电缆耐压试验装置，由于直流电压发生器和放电开关均为设置在底座上的整体设备，进行装置的设置时，仅需移动底座将直流电压发生器和放电开关设置在预设位置即可，组装效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的直流电缆耐压试验装置的一种具体实施方式的主视示意图。

图2为图1中直流电压发生器的主视图。

图3为图1中阻容分压器的主视图。

图4为图1中放电开关的主视图。

图5为直流电缆耐压试验装置的一种具体实施方式的电路图。

图6为放电时的数据图。

附图标记说明：

1、直流电压发生器；2、保护电阻；3、阻容分压器；4、第一放电电阻；5、第一放电开关；6、第二放电电阻；7、第二放电开关；8、第三放电电阻；9、第三放电开关；10、发生器均压环；11、发生器本体；12、发生器底座；20、分压器均压环；21、终端连接口；22、分压器本体；23、信号传输出口；24、分压器底座；30、开关均压环；31、绝缘外壳；32、导电弹簧；33、传动轴；34、均压电阻；35、气缸；36、开关底座；100、电缆。

具体实施方式

高压直流电缆在生产结束和敷设结束后需要进行出厂试验和竣工试验已验证电缆性能，但大长度高压直流电缆试验结束后如果放电不充分将会危及人身或设备安全。

相关技术中，利用电缆绝缘层电阻放电和发生器本体进行放电，但当电缆长度较长，电压较高时会出现放电时间长，放电不充分，放电风险大等问题。

鉴于此，本实施例提供一种直流电缆耐压试验装置和放电方法，能够解决现有放电设备及放电方法存在的问题。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下面结合附图对本实施例提供的一种直流电缆耐压试验装置和放电方法进行详细说明。

如图1所示，本实施例提供了一种直流电缆耐压试验装置，包括:直流电压发生器1、保护电阻2、阻容分压器3以及多级放电模块。每一级放电模块由一个放电电阻以及一个与放电电阻串连的放电开关组成。另外，作为一种可替换实施方式，所述放电模块可以根据测试电缆的规格进行选择为一组或者更多组。

如图1所示，多级放电模块的级与级之间可以串联连接。

如图1所示，阻容分压器3用于与测试电缆连接，直流电压发生器1设置在阻容分压器3一侧，直流电压发生器1和阻容分压器3通过保护电阻2连接。阻容分压器3的另一侧与多级放电模块连接。

如图1所示，多级放电模块由多组放电电阻与放电开关组成的放电模块依次连接，实现对高负荷逐级放电，确保电缆放电充分且减少放电时间，提高工作效率。

如图2所示，直流电压发生器1包含发生器均压环10、发生器本体11、发生器底座12。发生器均压环10位于直流电压发生器1最上方，确保电压进入直流电压发生器1时分布均匀，避免某一点电压过大对设备造成损坏。发生器本体11为圆筒式积木结构，共有三个单元组成，每个单元可以单独发电，也可以两个或三个连接发电。每一个单元均具备起吊条件，方便现场快速安装、拆卸和移动，具备户外防雨性能，运输装箱简单牢固。发生器底座12位于直流电压发生器1底部，发生器底座12下方装有滑轮，方便直流电压发生器移动。

在改进前，大长度直流电缆放电过程中可直接利用直流电压发生器电阻、保护电阻及电缆本体进行放电，但这种方式放电时间长，放电不充分，局部放电达不到要求，容易对缆和设备造成损伤。基于此，本实施例，通过增加多级放电模块，减少放电时间，提高放电效率。

如图3所示，阻容分压器3包含分压器均压环20、终端连接口21、分压器本体22、信号传输出口23、分压器底座24。电缆100的终端与终端连接口21通过高压铜线相连接。利用信号光纤连接信号传输出口和电脑，通过电脑操控试验电压。

如图4所示，放电开关包含开关均压环30、绝缘外壳31、导电弹簧32、传动轴33、均压电阻34、气缸35、开关底座36。开关均压环30位于放电开关最上方，确保电压进入放电开关时分布均匀，避免某一点电压过大对设备造成损坏。绝缘外壳31分布在导电弹簧32外侧，绝缘外壳31主要起保护作用，防止放电开关中电场泄漏。导电弹簧32位于传动轴33外侧，导电弹簧32作为弹性导电引线，线径较粗，能够承受瞬间接地的短时电流。均压电阻34设置在绝缘外壳31内壁和外壁中间，均压电阻34为高阻值、大功率电阻，均压电阻沿绝缘内部从下往上延伸，确保每段电压均衡。气缸35位于开关底座36上方，气缸35上方连接传动轴33，利用信号传输线将操作系统与气缸35连接，通过操作系统控制气缸35闭合，同时气缸35和传动轴33相互配合，可完成气动控制放电开关，确保操作人员安全。开关底座36位于放电开关底部，开关底座36下方装有滑轮，方便放电开关移动。在绝缘外壳31内设有静触头，在传动轴33上连接有动触头，所述动触头和所述静触头分别与一段导电弹簧32连接，其中与动触头连接的导电弹簧32的另一端接地，与静触头连接的导电弹簧32的另一端通过阻容分压器与测试电缆连接。

如图5所示，作为一种可替换实施方式，多级放电模块的级与级之间也可以并联：当为三级放电模块时，放电电阻包括：第一放电电阻4、第二放电电阻6和第三放电电阻8。放电开关包括：第一放电开关5、第二放电开关7和第三放电开关9。第一放电电阻4和第一放电开关5连接，第二放电电阻6和第二放电开关7连接，第三放电电阻8和第三放电开关9连接。

如图5所示电路图。

电缆100的电容C可由公式(1)计算得到

C—电缆电容，F；ε_r—绝缘材料的相对介电常数；l—单根电缆长度，m；r₁—电缆绝缘层外径，m；r₂—电缆绝缘层内径，m。

放电过程中电缆电压U随时间的变化可由公式(2)得到：

U₀—电缆放电初始电压，V；e—数学常数；Rx—电缆放电电阻，Ω；t—电缆放电时间，s；C—电缆电容，F；

若忽略电缆本体电阻，则电缆放电电阻Rx＝R//R1//R2//R3//…//Rn

R—直流测保护电阻及直流电压发生器电阻值；R1—第一级放电模块电阻值；R2—第二级放电模块电阻值；R3—第三级放电模块电阻值；Rn—第n级放电模块电阻值。

可根据电缆放电初始电压及长度不同选择多级放电模块级数及每级电阻值。

基于本实施例提供的直流电缆耐压试验装置，本实施例提供一种直流电缆耐压试验方法，首先对直流电缆耐压试验装置进行安装，将直流电压发生器1的输出端依次连接保护电阻2和阻容分压器3，通过所述阻容分压器3与测试电缆100电连接，从而使直流电压发生器1能够朝向测试电缆100输送电流。

然后将阻容分压器3与控制器电连接，使控制器能够通过所述阻容分压器3对所述测试电缆100的测试电压进行检测。

最后将阻容分压器3与放电模块电连接，使阻容分压器3连接的测试电缆100能够接地。

在进行试验时，包括以下步骤：

启动直流电压发生器1，使电流通过保护电阻2和阻容分压器3通向测试电缆100；

当直流电压发生器1的输出电压达到预设值后，开始计时，并记录测试参数；

计时结束后，关闭直流电压发生器1，然后启动放电模块的放电开关对测试电缆100进行放电。

在上述步骤中，所述直流电压发生器1对测试电缆100施加的电压、以及测试的时间，均需根据测试电缆100的规格进行确定。

基于本实施例提供的直流电缆耐压试验装置，本实施例提供一种大长度直流电缆放电方法：

如图3所示，当测试电缆直流耐压试验结束后，第一放电开关、第二放电开关、第三放电开关均处于打开状态。电缆通过电缆绝缘层电阻、发生器本体电阻及保护电阻进行放电。当测试电缆电压值下降至预设电压值时，闭合第一放电开关、第二放电开关及第三放电开关，利用第一放电电阻、第二放电电阻、第三放电电阻对测试电缆进行放电，根据测试电缆长度和电压调节放电电阻电阻值，从而使测试电缆电压下降至安全范围。

在改进前，电缆绝缘层电阻放电是将电缆绝缘层和金属屏蔽层电气连接，金属屏蔽层接地放电。发生器本体电阻放电是发生器本体电阻一端与电缆导体连接，而另一端接地，形成发生器本体放电。

改进后，在一些实施方式中，多级放电模块是通过放电开关接地对电缆进行放电。

如图6所示，在一些实施方式中，发生器本体电阻值为500MΩ，样品长度为70km，样品本身绝缘层电阻为800MΩ，第一放电电阻为30MΩ，第二放电电阻为20MΩ，第三放电电阻为30MΩ，直流电压发生器将系统电压加至580kV后进行放电。

放电时，第一放电电阻4和第一放电开关5放电7min后连接第二放电电阻6、第二放电开关7、第三放电电阻8、第三放电开关9进行放电，即K1放电7min后连接K2、K3进行放电，放电数据显示：14min后电压降至0kV。

另外，作为一种可替换实施方式，所述放电开关和放电电阻可以根据现场实际需要，仅设置一组：即仅具有一个放电开关和一个放电电阻，同样可起到提高对电缆的放电效率的作用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种直流电缆耐压试验装置，其特征在于，包括：直流电压发生器(1)，所述直流电压发生器(1)通过保护电阻(2)与阻容分压器(3)连接；

所述阻容分压器(3)还连接有并联的多组放电模块，所述放电模块包括：放电电阻和放电开关，所述放电电阻和所述放电开关串联连接在所述阻容分压器(3)上，以使所述阻容分压器(3)连接的测试电缆(100)能够接地；所述放电开关为远控开关；

所述放电开关包括：开关均压环(30)、绝缘外壳(31)、导电弹簧(32)、传动轴(33)、均压电阻(34)、气缸(35)、开关底座(36)；

所述开关均压环(30)位于放电开关最上方，确保电压进入放电开关时分布均匀；

所述绝缘外壳(31)内设有静触头，在所述传动轴(33)上连接有动触头，所述动触头和所述静触头分别与一段所述导电弹簧(32)连接，其中与所述动触头连接的所述导电弹簧(32)的另一端接地，与所述静触头连接的所述导电弹簧(32)的另一端通过所述阻容分压器(3)与所述测试电缆(100)连接；

所述气缸(35)位于所述开关底座(36)上方，所述气缸(35)上方连接所述传动轴(33)，利用信号传输线将操作系统与所述气缸(35)连接，通过操作系统控制所述气缸(35)闭合，同时所述气缸(35)和所述传动轴(33)相互配合，完成气动控制所述放电开关。

2.根据权利要求1所述的直流电缆耐压试验装置，其特征在于，所述开关底座(36)的底部具有滑轮。

3.根据权利要求1所述的直流电缆耐压试验装置，其特征在于，所述直流电压发生器(1)包括：发生器底座(12)。

4.根据权利要求3所述的直流电缆耐压试验装置，其特征在于，所述发生器底座(12)上设置有至少一个发生器本体，所述发生器底座(12)的底部具有滑轮。

5.根据权利要求4所述的直流电缆耐压试验装置，其特征在于，所述发生器底座(12)上叠放有多个所述发生器本体，多个所述发生器本体呈圆筒式积木结构。

6.一种直流电缆的放电方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的直流电缆耐压试验装置，在进行测试电缆放电时，通过放电模块，使测试电缆的电流流经放电电阻后接地。

7.一种直流电缆耐压试验方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的直流电缆耐压试验装置，包括以下步骤：

启动直流电压发生器(1)，使电流通过保护电阻(2)和阻容分压器(3)通向测试电缆(100)；

当直流电压发生器(1)的输出电压达到预设值后，开始计时，并记录测试参数；

计时结束后，关闭直流电压发生器(1)，然后启动放电模块的放电开关对测试电缆(100)进行放电。