CN212228611U - 中高压风电电缆扭转测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中高压风电电缆扭转测试装置，包括：气候室，设置于气候室顶部并与被测电缆顶端固定连接的第一电缆支架，设置于气候室内部的立柱，上下滑动设置于立柱上并与被测电缆底端固定连接的第二电缆支架，安装在第二电缆支架上的配重组件，以及适于为第一电缆支架和第二电缆支架之间的被测电缆施加扭转力的扭转组件。本实用新型通过设置带有配重组件的测试装置，模拟风电电缆在风力发电机组中暴露的总自由悬挂长度，在确保测试数据准确的同时，有效减少了测试电缆损耗；且通过设置上下运动的第二电缆支架，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。

Description

中高压风电电缆扭转测试装置

技术领域

本实用新型涉及中高压风电电缆扭转测试装置。

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，国内的装置对风电电缆实际使用时的扭转性能进行测试还不够准确。

因此，需要提供一种试验装置，能够对中高压风电电缆实际扭转情况进行模拟，以准确的检验风电电缆整体的实际使用性能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种中高压风电电缆扭转测试装置，来解决目前测定风电电缆实际扭转性能的装置测试不够准确的问题。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种中高压风电电缆扭转测试装置，包括：气候室，设置于气候室顶部并与被测电缆顶端固定连接的第一电缆支架，设置于气候室内部的立柱，上下滑动设置于立柱上并与被测电缆底端固定连接的第二电缆支架，安装在第二电缆支架上的配重组件，以及适于为第一电缆支架和第二电缆支架之间的被测电缆施加扭转力的扭转组件。

所述第一电缆支架包括固定于气候室顶部的支撑部和设于支撑部顶端的第一电缆连接部；所述被测电缆的顶端固定连接于第一电缆连接部上。

所述第一电缆支架的第一电缆连接部与被测电缆连接的面呈弧形。

所述第一电缆支架的第一电缆连接部与被测电缆连接的面上设有容纳被测电缆的凹槽。

所述第二电缆支架包括与立柱滑动连接的滑动部，以及与滑动部连接的第二电缆连接部；所述配重组件安装在滑动部上；所述被测电缆的底端固定连接于第二电缆连接部上。

所述第二电缆支架的滑动部上设有适于安装配重组件的安装平台。

所述第二电缆支架的第二电缆连接部与被测电缆连接的面呈弧形。

所述第二电缆支架的第二电缆连接部与被测电缆连接的面上设有容纳被测电缆的凹槽。

所述第一电缆支架和第二电缆支架上均设有用于夹持被测电缆的电缆弹簧夹；所述电缆弹簧夹的夹紧力可调。

所述电缆弹簧夹包括夹板、设置于夹板上的多根螺杆、螺纹连接在螺杆一端的螺帽以及套设在螺杆上的弹簧；所述螺杆的一端限位设置于夹板上，另一端穿过第一电缆支架或第二电缆支架后与螺帽螺纹连接；所述弹簧位于螺帽与第一电缆支架或第二电缆支架之间。

所述夹板与第一电缆支架或第二电缆支架之间设有两片垫片；所述被测电缆夹持在两片垫片之间；所述多根螺杆均贯穿两片垫片。

所述扭转组件包括用于扭转电缆的扭转齿轮、与扭转齿轮契合的传动齿轮、用于控制传动齿轮的变频器以及用于驱动传动齿轮的电机；所述扭转齿轮上设有偏心设置的通孔；所述被测电缆的中部从通孔中穿过。

一种采用上述中高压风电电缆扭转测试装置的中高压风电电缆鞍座的滑移测试方法，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，将高压电缆安装到滑移测试装置上，并压缩电缆夹弹簧；

步骤三、计算附加重量，并将配重组件安装到第二电缆支架上；

步骤四、在常温环境下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；

步骤五、在变温环境下对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；

步骤六、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；

步骤七、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；

步骤八、对高压电缆进行PD测试，并评估电缆性能；

步骤九、测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度。

所述步骤二中标记参照电缆鞍座顶部电缆夹；所述步骤二安装时，将电缆的一端夹紧在第一电缆支架的顶部，另一端夹紧在第二电缆支架的底部。

所述步骤三中计算公式为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。

所述步骤四和五中弹簧压缩到最大值后结束测试。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

(1)本实用新型通过设置带有配重组件的测试装置，模拟风电电缆在风力发电机组中暴露的总自由悬挂长度，在确保测试数据准确的同时，有效减少了测试电缆损耗；且通过设置上下运动的第二电缆支架，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；通过设计可调节的电缆弹簧夹，方便模拟夹持电缆时的夹紧力，提高测试准确度。

(2)本实用新型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。

(3)本实用新型通过设置适于安装配重组件的平台，方便更换配重。

(4)本实用新型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。

(5)本实用新型通过常温扭转试验、变温扭转试验以及对扭转试验后的电缆进行电性能测试，模拟真实风电电缆运作情况，来评估电缆鞍座设计对于电缆性能的影响，方法巧妙、方便，测算数据准确。

(6)本实用新型的电缆标记参照电缆鞍座顶部电缆夹，能方便快捷的观察出滑移情况。

(7)本实用新型通过将电缆下端安装在第二电缆支架底部，确保额外的重量所产生的额外的力拉动整个高压电缆截面，而不仅仅是外层/护套，有效确保电缆整体受力，进而提高试验准确性。

附图说明

为了使本实用新型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，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的局部结构示意图。

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)

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的目的是提供一种中高压风电电缆扭转测试装置，来解决目前测定风电电缆实际扭转性能的装置测试不够准确的问题。

见图1，一种中高压风电电缆扭转测试装置，包括：气候室1，设置于气候室1顶部并与被测电缆顶端固定连接的第一电缆支架2，设置于气候室1内部的立柱3，上下滑动设置于立柱3上并与被测电缆底端固定连接的第二电缆支架4，安装在第二电缆支架4上的配重组件6，以及适于为第一电缆支架2和第二电缆支架4之间的被测电缆施加扭转力的扭转组件7；通过设置上下滑动的第二电缆支架，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。

第一电缆支架2包括固定于气候室1顶部的支撑部2-1和设于支撑部2-1顶端的第一电缆连接部2-2；所述被测电缆的顶端固定连接于第一电缆连接部2-2上；第一电缆支架2的第一电缆连接部2-2与被测电缆连接的面呈弧形；第一电缆支架2的第一电缆连接部2-2与被测电缆连接的面上设有容纳被测电缆的凹槽。

第二电缆支架4包括与立柱3滑动连接的滑动部4-1，以及与滑动部连接的第二电缆连接部4-2；配重组件6安装在滑动部4-1上的安装平台4-3；被测电缆的底端固定连接于第二电缆连接部4-2上。通过设置带有配重组件的测试装置，模拟风电电缆在风力发电机组中暴露的总自由悬挂长度，在确保测试数据准确的同时，有效减少了测试电缆损耗。

第二电缆支架4的第二电缆连接部4-2与被测电缆连接的面呈弧形；第二电缆支架4的第二电缆连接部4-2与被测电缆连接的面上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。

第一电缆支架2和第二电缆支架4上均设有用于夹持被测电缆的电缆弹簧夹5；所述电缆弹簧夹5的夹紧力可调。

见图1和2，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或第二电缆支架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或第二电缆支架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或第二电缆支架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。

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°。

另外的，气候室1上还设有紧急停止按钮，用于控制电机断电。

使用时，将电缆安装到滑移测试装置上，依次进行常温扭转试验、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，标记参照电缆鞍座顶部电缆夹，能方便快捷的观察出滑移情况；标记后，将高压电缆安装到滑移测试装置上，将电缆的一端夹紧在第一电缆支架的顶部，另一端夹紧在第二电缆支架的底部，确保额外的重量所产生的额外的力拉动整个高压电缆截面，而不仅仅是外层/护套，有效确保电缆整体受力，进而提高试验准确性；压缩电缆夹弹簧至80mm夹紧电缆。

步骤三、根据公式M1＝[(M2+M3)xH-M2计算附加重量，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。

步骤四、在常温环境下对高压电缆进行扭转试验，前30个周期以速度180°/min 开始，30次循环后，扭转试验速度提高到380°/min，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；弹簧压缩到最大值后结束测试。

步骤五、在变温环境下对对高压电缆进行扭转试验，前30个周期以速度180°/min开始，30次循环后，扭转试验速度提高到380°/min，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；弹簧压缩到最大值后结束测试。

步骤六、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。

步骤七、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。

步骤八、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。

步骤九、测量并记录高压电缆外径和绝缘厚度，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，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于，包括：气候室(1)，设置于气候室(1)顶部并与被测电缆顶端固定连接的第一电缆支架(2)，设置于气候室(1)内部的立柱(3)，上下滑动设置于立柱(3)上并与被测电缆底端固定连接的第二电缆支架(4)，安装在第二电缆支架(4)上的配重组件(6)，以及适于为第一电缆支架(2)和第二电缆支架(4)之间的被测电缆施加扭转力的扭转组件(7)。

2.根据权利要求1所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第一电缆支架(2)包括固定于气候室(1)顶部的支撑部(2-1)和设于支撑部(2-1)顶端的第一电缆连接部(2-2)；所述被测电缆的顶端固定连接于第一电缆连接部(2-2)上。

3.根据权利要求2所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第一电缆支架(2)的第一电缆连接部(2-2)与被测电缆连接的面呈弧形。

4.根据权利要求2所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第一电缆支架(2)的第一电缆连接部(2-2)与被测电缆连接的面上设有容纳被测电缆的凹槽。

5.根据权利要求1所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第二电缆支架(4)包括与立柱(3)滑动连接的滑动部(4-1)，以及与滑动部连接的第二电缆连接部(4-2)；所述配重组件(6)安装在滑动部(4-1)上；所述被测电缆的底端固定连接于第二电缆连接部(4-2)上。

6.根据权利要求5所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第二电缆支架的滑动部(4-1)上设有适于安装配重组件(6)的安装平台(4-3)。

7.根据权利要求5所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第二电缆支架(4)的第二电缆连接部(4-2)与被测电缆连接的面呈弧形；所述第二电缆支架(4)的第二电缆连接部(4-2)与被测电缆连接的面上设有容纳被测电缆的凹槽。

8.根据权利要求1所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述第一电缆支架(2)和第二电缆支架(4)上均设有用于夹持被测电缆的电缆弹簧夹(5)；所述电缆弹簧夹(5)的夹紧力可调。

9.根据权利要求8所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述电缆弹簧夹(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)；所述螺杆(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)或第二电缆支架(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)或第二电缆支架(4)之间。

10.根据权利要求1所述的中高压风电电缆扭转测试装置，其特征在于：所述扭转组件(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；所述扭转齿轮(7-1)上设有偏心设置的通孔(7-3)；所述被测电缆的中部从通孔(7-3)中穿过。

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