CN208520952U - 一种用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置包括工频叠加冲击电路单元和烘箱；工频叠加冲击电路单元主要由工频电压发生电路和冲击电压发生电路并联组成，两者并联后的高压输出端经穿过烘箱高压进线口的高压端接线与试品一端连接，低压输出端与接地，试品另一端与穿过烘箱低压出线口的接地线连接。本实用新型通过设置的工频叠加冲击电路单元，可以根据需要对电缆附件试品进行工频、冲击以及工频叠加冲击多种情况下的老化试验；通过设置的烘箱，可以根据老化条件需求调节烘箱内部湿度和温度，从而模拟不同环境下的电缆运行情况。

Description

一种用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置

技术领域

本实用新型属于电力系统技术领域，涉及电力系统的电缆附件复合界面绝缘老化技术，具体涉及一种用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置。

背景技术

我国从2000年开始大规模实施城市电缆入地改造以来，大部分电缆线路运行年限已超过20年，逐步进入“老龄化”状态，导致电缆线故障频发。在整个电缆故障中，电缆附件故障(电缆附件是连接电缆与输配电线路及相关配电装置的产品，一般指电缆线路中各种电缆的中间连接及终端连接)约占整个电缆线路故障的40％左右，因此电缆附件是电缆线路的薄弱环节。同时用于铺设电缆的电缆沟积水严重，对电缆线路的使用寿命造成严重影响。因此，随着电缆线路运行年限的不断增加，电缆附件可能逐渐进入故障高发期。此外，电缆附件通常采用现场安装，安装环境难以控制，且电缆绝缘结构复杂、安装工艺要求高、缺陷容许度小，这也是导致电缆附件故障频发的一个重要因素。

电缆附件(例如电缆绝缘层)一般是由交联聚乙烯和硅橡胶构成的固-固界面绝缘结构，其绝缘性能是由两种材料交界处的界面(由多种介质组成的一薄层复合绝缘体)决定。不同材料界面的紧密贴合主要靠硅橡胶材料的抱紧力来维持，也正是由于这种抱紧应力的存在，使得两绝缘介质贴合得更加紧密，间隙更小。然而，从微观角度来看，两种材料之间的界面绝缘体中包括不均匀散布的杂质颗粒、水分、空腔、气体和溶剂等不纯杂质，其局部电场畸变可达到1～5KV/mm，已达到界面的本征击穿强度，正是由于这些微观缺陷的存在使得界面之间的绝缘强度远低于固体介质的的击穿强度。

国内外研究学者认为，控制电缆附件的现场安装质量对于减少电缆附件故障频发尤为关键。通过现场的一些交接试验手段，可以将某些缺陷检出。但有些缺陷具有潜伏性，可能需要在一定的老化时间后才能逐渐暴露出来。因此仅通过安装工艺的控制和交接试验是不能完全解决电缆附件存在的潜在问题的，尤其是电缆绝缘老化导致的问题。因此研究一种电缆绝缘老化的装置对于开展电缆附件故障研究显得尤为必要。

为了对电缆附件进行老化，国内外学者做了大量研究，提供了一些电缆附件老化方法及装置。专利申请号为201710348834.5的申请文件公开了一种交联聚乙烯短电缆加速老化试验架，用于放置交联聚乙烯电缆样本，其优点是安全可靠、体积小且适合很多场地，能够实现电缆绝缘层水树生长的老化；然而该试验装置只能实现短电缆绝缘层的老化，但并未对电缆绝缘老化与电压及老化环境做任何的研究。专利申请号为201720363943.X的申请文件公开了一种基于脉冲响应的高压电缆老化测试装置，主要包括脉冲响应单元、信号采集卡和工控机，能够通过输入输出信号绘制传递函数衰减曲线，以直观分析电缆绝缘老化特性；但是通过该测试装置只能够评估电缆的老化程度，只是一种评估手段，不能真正的实现电缆绝缘老化。

实用新型内容

针对目前电缆附件绝缘老化试验工装功能单一、难以满足实际工况需求的技术现状，本实用新型的目的旨在提供一种用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，将电缆绝缘老化的环境因素和工频叠加冲击电压情况相结合，能够实现更加贴近实际工况下的电缆绝缘复合界面绝缘老化过程。

本实用新型提供的用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，主要是将电老化和环境老化两种老化方式结合、协同实现界面老化的复合型老化技术。电老化主要是通过工频叠加冲击发生电路产生工频与脉冲电压，将两种电压共同施加到试品上，以此实现对试品的电老化，此方式能够模拟实际工况下，电缆附件复合界面(例如电缆接头处的复合界面)在受冲击电压下绝缘的老化。环境老化主要是由烘箱来实现，将试品放置于烘箱箱体内，通过调节烘箱内部的湿度和温度来改变试品所处的环境调节。

基于上述发明思路，本实用新型提供的用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置包括工频叠加冲击电路单元和烘箱；所述工频叠加冲击电路单元主要由工频电压发生电路和冲击电压发生电路并联组成，两者并联后的高压输出端经穿过烘箱高压进线口的高压端接线与试品一端连接，低压输出端与接地，试品另一端与穿过烘箱低压出线口的接地线连接。

上述用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，工频主要是模拟电缆实际运行电压(即工频电压)，工频电压发生电路的输出电压直接施加到试品上用于模拟工频电压；所述工频电压发生电路主要由第一变压器和第一限流电阻组成，第一变压器高压端串联第一限流电阻后作为工频电路发生电路的高压端，第一变压器的低压端作为工频电压发生电路的低压端，与接地线连接。

上述用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，冲击电压主要是模拟工况下电缆收到短时过电压(包括雷电和操作冲击)；所述冲击电压发生电路主要由第二变压器、第二限流电阻、整流二极管、球隙、放电电容、充电电阻、放电电阻、充电电容组成，第二变压器的高压端依次串联第二限流电阻、整流二极管、球隙、充电电阻后作为冲击电压发生电路的高压端，第二变压器的低压端作为冲击电压发生电路的低压端，与接地线连接，放电电容一端与整流二极管的输出端连接，另一端与接地线连接，放电电阻一端与球隙输出端连接，另一端与接地线连接，充电电容一端与充电电阻输出端连接，另一端与接地线连接；冲击电压发生电路的主要原理在于将第二变压器的输出电压通过整流二极管整流后对放电电容充电，当电压击穿球隙后产生高压脉冲电压；充电电阻与放电电阻的作用在于调节高压冲击电压波形；对试品施加的冲击电压可大于试品的耐受冲击电压绝缘水平，以达到击穿界面绝缘促进老化的效果。冲击电压发生电路的高压端经隔离电容与工频电压发生电路的高压端连接作为工频叠加冲击电路单元的高压输出端；所述隔离电容用于防止工频电压窜入冲击回路，隔离电容的电容值为0.005μF；冲击电压发生电路与工频电压发生电路的低压端连接作为工频叠加冲击电路单元的低压输出端。

上述用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，所述烘箱高压进线口前方设置有高压端接线穿过的绝缘伞裙，绝缘伞裙的尾端穿过高压进线口进入烘箱箱体内，以将高压线与烘箱箱体隔离，确保高压进线口处的绝缘强度足够高，避免试验高压对烘箱内部设备造成损坏。通过调节烘箱内部的湿度和温度可以改变试品电缆所处的环境。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，通过设置的工频叠加冲击电路单元，可以根据需要对电缆附件试品进行工频、冲击以及工频叠加冲击多种情况下的老化试验；特别是在普通工频电老化基础上叠加冲击电压，使得电缆附件复合界面绝缘的绝缘老化更贴近实际情况；

2、本实用新型用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，通过设置的烘箱，可以根据老化条件需求调节烘箱内部湿度和温度，从而模拟不同环境下的电缆运行情况。

附图说明

图1为本实用新型用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置示意图。

图2为本实用新型工频叠加冲击电路单元的电路图。

图3为本实用新型用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置提供湿热环境部分的结构示意图。

图中附图标记为：1-第一变压器，2-第二变压器，3-第一限流电阻，4-第二限流电阻，5-整流二极管，6-球隙，7-放电电容，8-充电电阻，9-放电电阻，10-充电电容，11-隔离电容，12-试品，13-烘箱，14-绝缘伞裙，15-高压进线口，16-高压端接线，17-低压出线口，18-接地线，19-托盘。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例

本实施例以电缆接头为试品，对其复合界面进行绝缘老化试验。

本实施例提供的用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，如图1及图2所示，主要包括两个部分：工频叠加冲击电路部分和湿热环境老化部分；工频叠加冲击电路部分由工频叠加冲击电路单元来实现，湿热环境老化部分由可调节试品湿度和温度的烘箱来实现，利用烘箱模拟试品的外部环境。两个老化部分协同作用，实现对电缆接头更贴近实际工况下的绝缘老化模拟。

如图1及图2所示，工频叠加冲击电路单元主要由工频电压发生电路和冲击电压发生电路并联组成。工频电压发生电路的输出电压直接施加到试品上用于模拟工频电压，其主要由第一变压器1和第一限流电阻3组成，第一变压器高压端串联第一限流电阻3后作为工频电路发生电路的高压端，第一变压器的低压端作为工频电压发生电路的低压端，与接地线18连接。冲击电压发生电路主要是模拟工况下电缆收到短时过电压(包括雷电和操作冲击)，其主要由第二变压器2、第二限流电阻4、整流二极管5、球隙6、放电电容7、充电电阻8、放电电阻9、充电电容10组成，第二变压器的高压端依次串联第二限流电阻4、整流二极管5、球隙6、充电电阻8后作为冲击电压发生电路的高压端，第二变压器的低压端作为冲击电压发生电路的低压端，与接地线18连接，放电电容7一端与整流二极管的输出端连接，另一端与接地线18连接，放电电阻9一端与球隙输出端连接，另一端与接地线18连接，充电电容10一端与充电电阻输出端连接，另一端与接地线18连接。冲击电压发生电路的高压端经隔离电容11与工频电压发生电路的高压端连接作为工频叠加冲击电路单元的高压输出端；隔离电容用于防止工频电压窜入冲击回路，隔离电容的电容值为0.005μF；冲击电压发生电路与工频电压发生电路的低压端连接作为工频叠加冲击电路单元的低压输出端。

如图1及图3所示，烘箱箱体相对的两个壁面上分别设置有高压进线口15和低压出线口17，烘箱箱体内设置有用于承载试品的托盘19。为了确保高压进线口处的绝缘强度足够高，避免试验高压对烘箱内部设备造成损坏，烘箱高压进线口前方设置有高压端接线穿过的绝缘伞裙14，绝缘伞裙的尾端穿过高压进线口进入烘箱箱体内。

本实施例利用上述装置对电缆接头进行绝缘老化的过程为：将试品放在托盘19上，工频电压发生电路和冲击电压发生电路按照上述电路连接关系连接好，工频电压发生电路和冲击电压发生电路两者并联后的高压输出端经穿过绝缘伞裙14及烘箱高压进线口15的高压端接线16与电缆接头试品的芯线一端连接，电缆接头试品的芯线另一端与穿过烘箱低压出线口17的接地线18连接。通过工频叠加冲击发生电路产生工频与脉冲电压，将两种电压共同施加到试品上，以此实现对电缆接头复合界面的电老化；通过调节烘箱内部的湿度和温度来改变电缆接头所处的环境调节，来考察电缆接头收环境影响引起的环境老化。

针对电缆接头复合界面，冲击电压对其绝缘水平是一个严峻的考验。电力系统中的冲击电压可能会造成界面处的击穿并形成永久的电痕破坏，对其绝缘造成严重的影响并形成隐患。本实施例在普通的工频电老化的基础上增加了冲击电压，使得电缆接头复合界面绝缘的老化更贴近实际情况。此外，通过烘箱，能够满足试品在电老化的同时进行湿热老化，从而能够模拟不同环境下的电缆接头老化情况。

Claims (4)

1.一种用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，其特征在于包括工频叠加冲击电路单元和烘箱；所述工频叠加冲击电路单元主要由工频电压发生电路和冲击电压发生电路并联组成，两者并联后的高压输出端经穿过烘箱高压进线口(15)的高压端接线(16)与试品一端连接，低压输出端与接地，试品另一端与穿过烘箱低压出线口(17)的接地线(18)连接。

2.根据权利要求1所述用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，其特征在于所述工频电压发生电路主要由第一变压器(1)和第一限流电阻(3)组成，第一变压器高压端串联第一限流电阻(3)后作为工频电路发生电路的高压端，第一变压器的低压端与接地线(18)连接。

3.根据权利要求1所述用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，其特征在于所述冲击电压发生电路主要由第二变压器(2)、第二限流电阻(4)、整流二极管(5)、球隙(6)、放电电容(7)、充电电阻(8)、放电电阻(9)、充电电容(10)组成，第二变压器的高压端依次串联第二限流电阻(4)、整流二极管(5)、球隙(6)、充电电阻(8)后作为冲击电压发生电路的高压端，第二变压器的低压端与接地线连接，放电电容(7)一端与整流二极管的输出端连接，另一端与接地线连接，放电电阻(9)一端与球隙输出端连接，另一端与接地线连接，充电电容(10)一端与充电电阻输出端连接，另一端与接地线连接；冲击电压发生电路的高压端经隔离电容(11)与工频电压发生电路的高压端连接作为工频叠加冲击电路单元的高压输出端。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述用于电缆附件复合界面绝缘老化的装置，其特征在于所述烘箱高压进线口前方设置有高压端接线穿过的绝缘伞裙(14)，绝缘伞裙的尾端穿过高压进线口进入烘箱箱体内。