CN213337871U - 高压充油电缆终端故障预测模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压充油电缆终端故障预测模拟装置，它包括模拟实验箱，模拟实验箱包括箱体、模拟充油电缆和接地极，所述箱体底部开设电缆孔，模拟充油电缆穿过电缆孔进入箱体内部，模拟充油电缆与电缆孔通过密封件进行密封，箱体侧壁开设有电极孔，接地极通过电极孔引出到箱体外部并与接地线相连，箱体内用于灌入水和硅油，水位于硅油下方，接地极位于水中。本实用新型能为充油电缆终端进水引发的发热缺陷状态进行模拟，帮助预测故障发生的风险及击穿位置。

Description

高压充油电缆终端故障预测模拟装置

技术领域

本实用新型涉及电工检测技术领域，具体地指一种高压充油电缆终端故障预测模拟装置。

背景技术

多年运行经验表明，充油电缆终端一些常见的潜伏性隐患包括：进水受潮、杂质混入、安装尺寸错误、界面抱紧力不足、封铅不良等。这些隐患积累和发展到一定程度后会迅速导致电缆故障，主要表征是击穿，特殊情况下还会导致燃烧和爆炸，尤其是电缆终端所在位置。从电缆潜伏性隐患后果来看，影响最严重的是火灾，影响最广泛的是进水。据报道，仅2015年，全国范围内110kV投运时间不足5年的线路，由于应力锥局部放电和硅油劣化的共同作用，15 个户外瓷套终端相继发生爆炸起火，由于进水引发的发热缺陷达300 余个。

目前针对电缆终端发热缺陷，只能依靠红外检测图谱等外部检测方法，无法直接获得其内部热状态分布，且缺乏对异常温升的过程和规律进行研究，无法根据电缆终端热状态实现电缆故障预测及精益化评估，没有高压充油电缆终端故障的相关模拟设备。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种高压充油电缆终端故障预测模拟装置，本实用新型能为充油电缆终端进水引发的发热缺陷状态进行模拟，为预测故障发生的风险及击穿位置提供模拟环境，为充油电缆终端的运维检修及决策提供依据。

为实现此目的，本实用新型所设计的高压充油电缆终端故障预测模拟装置，其特征在于：它包括模拟实验箱，所述模拟实验箱包括箱体、模拟充油电缆和接地极，所述箱体底部开设电缆孔，模拟充油电缆穿过电缆孔进入箱体内部，模拟充油电缆与电缆孔通过密封件进行密封，箱体侧壁开设有电极孔，接地极通过电极孔引出到箱体外部并与接地线相连，箱体内用于灌入水和硅油，水位于硅油下方，接地极位于水中。

本实用新型的有益效果：

本实用新型能为充油电缆终端进水引发的发热缺陷状态进行模拟，提高了高压充油电缆终端故障预测的准确性，大大提高含有充油电缆终端的电缆系统的运行稳定性和安全性，降低充油电缆终端维护技术门槛，从而使维护人员可以提前做好维护工作，减少故障带来的损失。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为利用本实用新型进行高压充油电缆终端故障预测的结构框图。

其中，1—耦合电容、2—模拟实验箱、2.1—箱体、2.2—模拟充油电缆、2.3—接地极、2.4—电缆孔、2.5—密封件、2.6—电极孔、 2.7—接地线、2.8—水、2.9—硅油、2.10—导体、2.11—电缆绝缘层、 2.12—绝缘屏蔽层、3—检测模块、3.1—水位检测单元、3.2—局部放电检测单元、4—分析载体、5—充油电缆终端、6—电压源。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

本实用新型所设计的高压充油电缆终端故障预测模拟装置，如图1所示，它包括模拟实验箱2，所述模拟实验箱2包括箱体2.1、模拟充油电缆2.2(用于模拟充油电缆终端5内电缆)和接地极2.3，所述箱体2.1底部开设电缆孔2.4，模拟充油电缆2.2穿过电缆孔2.4 进入箱体2.1内部，模拟充油电缆2.2与电缆孔2.4通过密封件2.5 进行密封，箱体2.1侧壁开设有电极孔2.6，接地极2.3通过电极孔 2.6引出到箱体2.1外部并与接地线2.7相连，箱体2.1内用于灌入水 2.8和硅油2.9(用于模拟待测电缆终端内部的硅油)，水2.8位于硅油2.9下方，接地极2.3位于水2.8中。

上述技术方案中，所述模拟充油电缆2.2包括导体2.10、电缆绝缘层2.11及绝缘屏蔽层2.12，绝缘屏蔽层2.12包裹在电缆绝缘层2.11 外层，电缆绝缘层2.11包裹在导体2.10外层，接地极2.3采用铜圆管，接地极2.3与模拟充油电缆2.2之间通过模拟实验箱2中的水进行连接，工作时，绝缘屏蔽层2.12相对箱体2.1底部的高度不低于接地极2.3的位置，用于模拟实际的使用情况。

上述技术方案中，它还包括检测模块3，所述检测模块3包括水位检测单元3.1和局部放电检测单元3.2，所述水位检测单元3.1用于检测充油电缆终端5和模拟实验箱2内的水位，从而实现利用模拟实验箱2中相对模拟充油电缆2.2的进水位置来对充油电缆终端5 进水位置进行模拟，局部放电检测单元3.2用于测试模拟充油电缆 2.2在模拟实验箱2内的放电特征信号。

上述技术方案中，所述水位检测单元3.1为红外测温仪，红外测温仪采用手持远距离测试方式能检测模拟实验箱2内的水位。

上述技术方案中，所述局部放电检测单元3.2为局部放电测试仪，局部放电测试仪套在接地线2.7上(局部放电检测单元是钳形，安装时套在电缆接地线上)。

在利用本实用新型进行高压充油电缆终端故障预测时，如图1 所示，还需要设置耦合电容1、分析载体4和电压源6，所述电压源 6用于通过耦合电容1为模拟实验箱2中的模拟充油电缆2.2和检测模块3提供工频电压；模拟实验箱2用于模拟不同进水量在不同电缆接地和不同电缆电压下对模拟充油电缆2.2内电缆击穿位置的影响；

所述检测模块3用于检测模拟实验箱2中相对模拟充油电缆2.2 的进水位置；

检测模块3还用于获取充油电缆终端5接地状态、充油电缆终端5型号；

分析载体4用于根据模拟实验箱2中相对模拟充油电缆2.2的进水位置、充油电缆终端5接地状态和充油电缆终端5型号获得充油电缆终端特征位置电场，并根据充油电缆终端特征位置电场确定模拟实验箱2内模拟充油电缆2.2施加的电压；

所述检测模块3用于检测模拟实验箱2内模拟充油电缆2.2的电缆缺陷程度特征参量；分析载体4用于根据电缆缺陷程度特征参量，利用模拟试验箱施加电场后，内部水位升高情况及检测单元检测的数据(如局部放电增长情况)，得到充油电缆终端故障风险等级及可能击穿的故障位置(由电场作用引起水位升高或者局部放电的特征参数增大被认定存在故障风险，水位升高的位置即为可能的击穿故障位置)。

上述技术方案中，分析载体4通过输入的电缆终端型号，够自动对应电缆终端的模型，包括电压等级、尺寸，再手动输入进水位置及接地状态，即可分析，得到特征位置的电场。模拟试验箱2施加的电场是模拟充油电缆终端内部电缆绝缘层外径的电场。

上述技术方案中，所述充油电缆终端特征位置电场中的特征位置位于应力锥表面与充油电缆终端内电缆绝缘交接处。

上述技术方案中，所述充油电缆终端接地状态包括直接接地和保护接地。

利用本实用新型进行高压充油电缆终端故障预测的过程包括如下步骤：

步骤1：利用检测模块3中的水位检测单元3.1检测充油电缆终端5和模拟实验箱2内的水位，从而实现利用模拟实验箱2中相对模拟充油电缆2.2的进水位置来对充油电缆终端5进水位置进行模拟；

步骤2：获取充油电缆终端5接地状态、充油电缆终端5型号(从充油电缆终端5标识牌上获取相关信息)；

步骤3：将步骤1的模拟实验箱2进水位置信息和步骤2的充油电缆终端5接地状态、充油电缆终端5型号输入分析载体4，获得充油电缆终端5特征位置电场，并根据充油电缆终端5特征位置电场确定模拟实验箱2内模拟充油电缆2.2施加的电压(模拟充油电缆 2.2施加的电场是模拟充油电缆终端内部电缆绝缘层外径的电场)；

步骤4：对模拟实验箱2中的模拟充油电缆2.2进行接线(接通电源线和接地线)，并接通电源，升压至步骤3计算的电压；

步骤5：利用检测模块3检测模拟实验箱2内模拟充油电缆2.2 的电缆缺陷程度特征参量，所述电缆缺陷程度特征参量包括模拟充油电缆局部放电量、相位、放电次数及模拟实验箱2内水位升高的高度；

步骤6：检测模块3将电缆缺陷程度特征参量输入分析载体4，分析载体4根据电缆缺陷程度特征参量得到充油电缆终端故障风险及可能击穿的故障位置(水位升高或者局部放电的特征参数增大被认定存在故障风险)。

上述技术方案中，模拟实验箱2水位是固定的，通过电缆向上或向下移动，模拟实验箱2中相对模拟充油电缆2.2的进水位置，从而得到充油电缆终端的进水位置。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种高压充油电缆终端故障预测模拟装置，其特征在于：它包括模拟实验箱(2)，所述模拟实验箱(2)包括箱体(2.1)、模拟充油电缆(2.2)和接地极(2.3)，所述箱体(2.1)底部开设电缆孔(2.4)，模拟充油电缆(2.2)穿过电缆孔(2.4)进入箱体(2.1)内部，模拟充油电缆(2.2)与电缆孔(2.4)通过密封件(2.5)进行密封，箱体(2.1)侧壁开设有电极孔(2.6)，接地极(2.3)通过电极孔(2.6)引出到箱体(2.1)外部并与接地线(2.7)相连，箱体(2.1)内用于灌入水(2.8)和硅油(2.9)，水(2.8)位于硅油(2.9)下方，接地极(2.3)位于水(2.8)中。

2.根据权利要求1所述的高压充油电缆终端故障预测模拟装置，其特征在于：所述模拟充油电缆(2.2)包括导体(2.10)、电缆绝缘层(2.11)及绝缘屏蔽层(2.12)，绝缘屏蔽层(2.12)包裹在电缆绝缘层(2.11)外层，电缆绝缘层(2.11)包裹在导体(2.10)外层，接地极(2.3)采用铜圆管，接地极(2.3)与模拟充油电缆(2.2)之间通过模拟实验箱(2)中的水进行连接，工作时，绝缘屏蔽层(2.12)相对箱体(2.1)底部的高度不低于接地极(2.3)的位置。

3.根据权利要求1所述的高压充油电缆终端故障预测模拟装置，其特征在于：它还包括检测模块(3)，所述检测模块(3)包括水位检测单元(3.1)和局部放电检测单元(3.2)，所述水位检测单元(3.1)用于检测充油电缆终端(5)和模拟实验箱(2)内的水位，从而实现利用模拟实验箱(2)中相对模拟充油电缆(2.2)的进水位置来对充油电缆终端(5)进水位置进行模拟，局部放电检测单元(3.2)用于测试模拟充油电缆(2.2)在模拟实验箱(2)内的放电特征信号。

4.根据权利要求3所述的高压充油电缆终端故障预测模拟装置，其特征在于：所述水位检测单元(3.1)为红外测温仪，红外测温仪采用手持远距离测试方式能检测模拟实验箱(2)内的水位。

5.根据权利要求3所述的高压充油电缆终端故障预测模拟装置，其特征在于：所述局部放电检测单元(3.2)为局部放电测试仪，局部放电测试仪套在接地线(2.7)上。

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