CN213813840U - 多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置，包括箱体、位于箱体内的绝缘电缆、故障模拟器、位于所述箱体外的高压无局放电容与局部放电模拟源、位于箱体外壳上的测试端子、接地端子、局部放电模拟连接端子和故障选择开关，所述测试端子用于与测试设备连接，所述接地端子用于接地保护，所述局部放电模拟连接端子用于与高压无局放电容连接，所述故障选择开关包括第一旋转开关、第二旋转开关和第三旋转开关，所述第一旋转开关用于实现绝缘电缆开路和接地故障的模拟，所述第二旋转开关用于选择故障出现的位置，所述第三旋转开关与所述故障模拟器连接，用于选择故障的模拟类型，所述故障模拟器包括并联设置的电阻、气体放电管和球间隙。

Description

多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置。

背景技术

目前，电缆主绝缘故障及局部放电测试评价技术已较为成熟，但局限于现场实战经验、专业理论知识、工作年限等差异，测试人员在电缆故障及局部放电缺陷测试技术应用方面的实践较为匮乏，缺少真实的故障案例进行试验。为了快速提升现场测试应用能力，因此需要结合电缆主绝缘故障类型研发制作一款模拟装置，要求能够在试验室即可模拟出现场遇到的低阻、高阻、闪络、开路、接地以及局部放电故障，通过模拟演练操作，识别并掌握各种故障类型及局部放电波形，达到仿真实操的目的，快速提升电缆故障及局部放电缺陷测试现场应用能力，为电缆故障检测排查提供试验装置。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本实用新型的目的是提供一种多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置，能够实现各种故障的模拟。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置，包括箱体、位于箱体内的绝缘电缆、故障模拟器、位于所述箱体外的高压无局放电容与局部放电模拟源、位于箱体外壳上的测试端子、接地端子、局部放电模拟连接端子和故障选择开关，所述测试端子用于与测试设备连接，所述接地端子用于接地保护，所述局部放电模拟连接端子用于与高压无局放电容连接，所述故障选择开关包括第一旋转开关、第二旋转开关和第三旋转开关，所述第一旋转开关用于实现绝缘电缆开路和接地故障的模拟，所述第二旋转开关用于选择故障在绝缘电缆上出现的位置即故障点，所述第三旋转开关与所述故障模拟器连接，用于选择故障的模拟类型，所述故障模拟器包括并联设置的电阻、气体放电管和球间隙。

模拟装置通过电阻实现电缆低阻故障的模拟，通过气体放电管GDT实现电缆高阻故障的模拟，通过球间隙实现闪络故障的模拟，通过外部高压无局放电容和局部放电源实现局部放电故障的模拟；通过第二旋转开关和第三旋转开关组合后可分别实现绝缘电缆上不同距离位置处的低阻、高阻和闪络故障模拟。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述绝缘电缆的结构由内至外分别为导体、绝缘层和金属屏蔽层，所述故障模拟器设置在导体和金属屏蔽层之间。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第二旋转开关连通在故障点的导体与所述第三旋转开关间。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述绝缘电缆的长度大于或等于200m，所述第二旋转开关至少与绝缘电缆的50m和100m两个位置点处的导体连通，两个位置点的导体与所述第二旋转开关并联连接。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述高压无局放电容与所述绝缘电缆150m位置处的导体连通。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述导体与金属屏蔽层之间通过第一旋转开关设置有接地支路，所述接地支路与所述高压无局放电容并联设置。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述局部放电模拟源的局部放电量为10pC～1000pC。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述电阻的阻值为50～150Ω。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述接地端子包括工作接地端子和保护接地端子。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述绝缘电缆的额定电压不低于32kV。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置，能够模拟出不同长度位置处的电缆多种故障类型，为电缆检修创造真实的故障案例，使检修人员更好的掌握现场检测应用方法。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型优选实施例中多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置的整体示意图；

图2为本实用新型优选实施例中多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置的内部结构示意图；

图3为本实用新型优选实施例中的检测结果示意图；

附图中：高压无局放电容-C，电阻-R1，气体放电管-GDT，第一旋转开关-S1，第二旋转开关-S2，第三旋转开关-S3。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

参见图1和图2，本实施例的多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置，包括箱体、位于箱体内的绝缘电缆、故障模拟器、位于箱体外的高压无局放电容C与局部放电模拟源、位于箱体外壳上的测试端子、接地端子、局部放电模拟连接端子和故障选择开关，测试端子用于与测试设备连接以进行测试和实操训练，接地端子用于接地保护，局部放电模拟连接端子用于与高压无局放电容C连接实现局部放电故障模拟。局部放电模拟源的局部放电量为10pC～1000pC。接地端子包括工作接地端子和保护接地端子。绝缘电缆的额定电压不低于32kV。

绝缘电缆的结构由内至外分别为导体、绝缘层和金属屏蔽层，故障模拟器设置在导体和金属屏蔽层之间。故障模拟器包括并联设置的电阻R1(阻值为100Ω)、气体放电管和球间隙，通过电阻实现电缆低阻故障的模拟，通过气体放电管GDT实现电缆高阻故障的模拟，通过球间隙实现闪络故障的模拟。通过外部高压无局放电容C和局部放电源实现局部放电故障的模拟。

故障选择开关包括设置在壳体上的第一旋转开关S1、第二旋转开关S2和第三旋转开关S3，三个旋转开关的内部均连通在导体和金属屏蔽层之间，其中第二旋转开关S2和第三旋转开关S3串联设置，第一旋转开关S1与第二旋转开关S2、第三旋转开关S3并联设置。第一旋转开关S1用于实现绝缘电缆开路和接地故障的模拟，第二旋转开关S2用于选择故障出现的位置，第三旋转开关S3与故障模拟器连接，用于选择故障的模拟类型。

第二旋转开关S2连通在故障点的导体与第三旋转开关S3间。通过第二旋转开关S2和第三旋转开关S3组合后可分别实现绝缘电缆上不同距离位置处的低阻、高阻和闪络故障模拟。

本实施例中，绝缘电缆的长度为200m，第二旋转开关S2与绝缘电缆的50m和100m的两个位置点处导体连通，两个位置点的导体与第二旋转开关并联连接，即第二旋转开关S2只能同时连接其中一个位置点的导体。高压无局放电容C与绝缘电缆150m位置处的导体连通。第一旋转开关S1设置在绝缘电缆的130m处，导体与金属屏蔽层之间通过第一旋转开关S1设置有接地支路，接地支路与高压无局放电容C并联设置，即可以通过第一旋转开关S1选择连通接地支路或高压无局放电容C。在其他的实施例中，第二旋转开关S2连接的故障点的位置可以为多个不同位置的旋转，高压无局放电容C也可以设置在绝缘电缆的200m处或其他位置处。

本实施例的模拟装置可模拟实现电缆本体局部放电信号的模拟，电缆本体开路、接地、低阻、高阻、闪络故障等的模拟；可模拟出不同长度处的电缆多种故障类型，为电缆检修创造真实的故障案例，使检修人员更好的掌握现场检测应用方法。通过连接外部高压无局放电容C和局部放电模拟源实现电缆本体150m处的电缆局部放电模拟；通过第一旋转开关S1实现电缆本体开路和接地的故障模拟；通过旋转开关S2和S3组合可分别实现电缆本体50m和100m处的低阻、高阻和闪络故障的模拟。模拟装置通过R1(100Ω)实现电缆低阻故障模拟，通过气体放电管GDT实现电缆高阻故障模拟，通过球间隙实现闪络故障模拟，通过外部高压无局放电容C和局部放电源实现局部放电故障模拟。

参见图2，以下对三个旋转开关做详细介绍：

第一旋转开关S1：故障模拟选择开关，默认与静触点0连接，旋转开关与静触点1连接实现接地故障，旋转开关与静触点2连接实现开路故障。

第二旋转开关S2：故障位置选择开关，默认与静触点0连接，旋转开关与静触点1连接实现50m处的电缆低阻、高阻与闪络故障模拟，旋转开关与静触点2连接实现100m处的电缆低阻、高阻与闪络故障模拟。

第三旋转开关S3：故障模拟类型选择开关，默认可处于任意位置，旋转开关与静触点0连接实现闪络故障模拟(球间隙)，旋转开关与静触点1连接实现高阻故障模拟(气体放电管DGT)，旋转开关与静触点2连接实现低阻故障模拟(电阻R1)。

参见图1和2，以下对本实施例中的多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置的工作过程和工作原理进行描述：

(1)无故障模式：S1处于默认状态与静触点0连接，S2处于默认状态与静触点0连接，S3可处于任意位置，电缆本体无故障点。

(2)局部放电模拟：S1连接静触点0，S2连接静触点0，S3可处于任意位置；故障模拟装置外部连接高压无局放电容C和局部放电模拟源，局部放电模拟源实现10pC～1000pC的局部放电模拟；此时可采用局部放电测试仪可进行电缆局部放电测量，并通过行波算法原理实现局部放电定位。

(3)开路/接地故障模拟：S2连接静触点0，S3可处于任意位置；

3.1)旋转开关S1与静触点1连接，实现电缆本体接地故障模拟；

3.2)旋转开关S1与静触点2连接，实现电缆本体开路故障模拟；

此时可采用测试设备(低压时域反射计，TDR)进行电缆开路和接地故障测试，并通过反射波位置进行故障位置定位。

(4)高阻/低阻/闪络故障模拟：S1处于默认状态与静触点0连接，S2旋转与静触点1连接实现50m处的电缆本体故障模拟；

4.1)旋转开关S3与静触点0连接实现50m处闪络故障模拟；

4.2)旋转开关S3与静触点1连接实现50m处高阻故障模拟；

4.3)旋转开关S3与静触点2连接实现50m处低阻故障模拟；

同理，S1处于默认状态与静触点0连接，S2旋转开关与静触点2连接实现100m处的电缆本体故障模拟；

4.4)旋转开关S3与静触点0连接实现100米处闪络故障模拟；

4.5)旋转开关S3与静触点1连接实现100米处高阻故障模拟；

4.6)旋转开关S3与静触点2连接实现100米处低阻故障模拟。

当装置处于低阻故障模拟时，可采用测试设备(低压时域反射计，TDR)进行电缆低阻故障测试，并通过反射波位置进行低阻故障位置定位。当装置处于高阻或闪络故障模拟时，可采用高压弧反射一体化测试仪，使用ARM弧反射法进行故障点定位，弧反射法测试结果中高压脉冲测试曲线与低压时域反射曲线的分离点即为故障位置处，如图3所示。

本实施例的模拟装置的外壳为便携式箱体设计，整体体积较小，重量较轻，并且采用拉杆式设计，箱轮坚固耐用，方便现场搬运；外壳采用ABS工程塑料材质，壳体坚固、密封度好，并且具备优质的绝缘性能，为高压测试时提供了必要的安全保障。接线采用三端子设计，将电缆主绝缘中的线芯、屏蔽、接地系统分别模拟为高压端(M12金属铜端子)、工作接地端子(M6金属铜端子)、保护接地(M6金属铜端子)。

故障类型采用旋钮开关设计，巧妙运用并切换各种故障类型，并采用动静触头双用的方式，保证模拟故障类型的准确性；局部放电预留线芯(局部放电模拟端)和屏蔽(工作地)引出端子，利用外部电容及局部放电模拟源，模拟出局部放电特征波形。

本实用新型的模拟装置能够模拟各种故障及局部放电类型，使用绝缘电阻测试仪、万用表对模拟装置进行各模式下数据测量；针对不同的故障及局部放电缺陷类型，采用不同的设备进行测试；如：低阻故障、断线故障、接地故障全长测试采用TDR脉冲反射仪的方式进行模拟操作；高阻故障、闪络故障采用高压弧反射一体化测试仪对装置进行升压操作；局部放电缺陷则采用振荡波局部放电设备对装置进行升压操作。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能电缆主绝缘故障及局部放电模拟装置，其特征在于，包括箱体、位于箱体内的绝缘电缆、故障模拟器、位于所述箱体外的高压无局放电容与局部放电模拟源、位于箱体外壳上的测试端子、接地端子、局部放电模拟连接端子和故障选择开关，所述测试端子用于与测试设备连接，所述接地端子用于接地保护，所述局部放电模拟连接端子用于与所述高压无局放电容连接，所述故障选择开关包括第一旋转开关、第二旋转开关和第三旋转开关，所述第一旋转开关用于实现绝缘电缆开路和接地故障的模拟，所述第二旋转开关用于选择故障在绝缘电缆上出现的位置，所述第三旋转开关与所述故障模拟器连接，用于选择故障的模拟类型，所述故障模拟器包括并联设置的电阻、气体放电管和球间隙。

2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述绝缘电缆的结构由内至外分别为导体、绝缘层和金属屏蔽层，所述故障模拟器设置在导体和金属屏蔽层之间。

3.根据权利要求2所述的模拟装置，其特征在于：所述第二旋转开关连通在故障点的导体与所述第三旋转开关间。

4.根据权利要求3所述的模拟装置，其特征在于：所述绝缘电缆的长度大于或等于200m，所述第二旋转开关至少与绝缘电缆的50m和100m两个位置点处的导体连通。

5.根据权利要求4所述的模拟装置，其特征在于：所述高压无局放电容与所述绝缘电缆150m位置处的导体连通。

6.根据权利要求5所述的模拟装置，其特征在于：所述导体与金属屏蔽层之间通过第一旋转开关设置有接地支路，所述接地支路与所述高压无局放电容并联设置。

7.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述局部放电模拟源的局部放电量为10pC～1000pC。

8.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述电阻的阻值为50～150Ω。

9.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于：所述接地端子包括工作接地端子和保护接地端子。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的模拟装置，其特征在于：所述绝缘电缆的额定电压不低于32kV。

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