CN220064273U - 一种电力电缆局放故障模拟检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力电缆局放故障模拟检测装置。本实用新型包括放电筒和两侧的屏蔽铝筒，放电筒为密封结构，两条电力电缆分别穿过两个屏蔽铝筒的端盖，与放电筒内的导电铜棒配合连接并导通。放电筒内设置有放电模型和高压电极，放电模型至少包括尖端放电模型、悬浮放电模型和气隙放电模型中的两个，每个放电模型通过金属安装座与步进电机连接，步进电机控制对应的放电模型沿放电筒的轴向移动。高压电极为金属圆盘，导电铜棒垂直穿过高压电极的中心，与高压电极固定连接并导通。放电模型与高压电极位置对应。本实用新型模拟的电力电缆各类故障与实际电力电缆故障等效，采用装置外调控方式，操作便捷、准确、高效。

Description

一种电力电缆局放故障模拟检测装置

技术领域

本实用新型属于电力设备技术领域，具体涉及一种电力电缆局放故障模拟检测装置。

背景技术

在电力行业中，电力电缆因其占地面积少，可靠性高，分布电容大，维护工作量小等优点用于传输和分配电能，是电网系统中必不可少的组成部分。随着电力电缆使用规模不断扩大，电力电缆铺设路径分布广，运行条件复杂；电力电缆终端接头、中间接头以及本体由于外力损坏、绝缘老化等问题造成的电力电缆线路故障频发，电网安全运行面临威胁。针对电力电缆运行进行故障模拟试验研究，及时消除电力电缆设备运行条件下大的安全隐患及缺陷就显得很有必要。现有的电力电缆故障模拟方法有采用等效电容模拟电缆放电故障，有的采用同轴电缆，模拟典型放电和电缆长度的影响。但现有方法不能真实反映现场运行的电缆终端、本体、中间接头等不同位置、不同放电类型的影响，而且需要频繁更换放电模型，模拟效果差。

201410113121.7号发明专利公开了一种模拟交联聚乙烯绝缘电缆局部放电的方法和模拟检测平台：首先建立XLPE电缆局部放电的图谱库；其次通过人为制造交联聚乙烯绝缘电缆不同类型的典型缺陷；最后根据本模拟检测平台的输出信号的特征实现缺陷类型及程度的判断，将缺陷类型与局部放电检测技术有效性一一对应起来。该模拟平台可以模拟电缆的五种典型故障。申请号为201911349716.1的发明专利申请公开了一种高压电缆局部放电检测装置，装置包括：局部放电传感器、触发模块、多通道采集模块、电源模块和主控模块，局部放电传感器与触发模块通讯连接，触发模块与主控模块通讯连接，主控模块与多通道采集模块通讯连接，多通道采集模块与局部放电传感器通讯连接，且电源模块为上述各个模块器件供电，其中，局部放电传感器检测高压电缆局部放电信号，经由触发模块确定所检测到的放电信号满足一定条件后，将放电信号传输至主控模块，以进行局部放电诊断、缺陷识别、故障定位和综合诊断处理。202022514797.0号实用新型专利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。测试端子用于与测试设备连接，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连接，旋转开关用于实现绝缘电缆开路和接地故障的模拟、选择故障出现的位置、选择故障的模拟类型。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种电力电缆局放故障模拟检测装置。

本实用新型包括放电筒和屏蔽铝筒，两个屏蔽铝筒分别固定连接在放电筒的两侧。

所述的放电筒为密封结构，放电筒内充有0.1～1.2Mpa的六氟化硫气体；放电筒包括筒体和筒体两侧的法兰盘，筒体上设置有六氟化硫气体充气口，法兰盘上设置有控制盒接线口；两条电力电缆分别穿过两个屏蔽铝筒的端盖，与放电筒内的导电铜棒配合连接并导通。设置在装置外的控制盒与控制盒接线口连接。

两个高压套管分别无缝隙穿过放电筒两侧的法兰盘，高压套管内设置有芯棒；设置在放电筒内轴心位置的导电铜棒的两端分别伸入两个高压套管的一端，两条电力电缆的一端分别伸入两个高压套管的另一端。导电铜棒的两端分别与两个高压套管内的芯棒的一端连接并导通，两个高压套管内的芯棒的另一端分别与两条电力电缆的芯线连接并导通。两条电力电缆通过导电铜棒以及两个芯棒导通。所述的放电筒内设置有放电模型和高压电极。

所述的放电模型为多个，至少包括尖端放电模型、悬浮放电模型和气隙放电模型中的两个，每个放电模型通过金属安装座与对应的步进电机连接，并与控制盒接线口信号连接，步进电机固定设置在放电筒一侧的法兰盘的内壁上，步进电机控制对应的放电模型沿放电筒的轴向移动。

所述的高压电极为金属圆盘，垂直于放电筒的轴向设置，高压电极与放电筒另一侧的法兰盘内壁通过绝缘棒固定连接；导电铜棒垂直穿过高压电极的中心，与高压电极固定连接并导通。

本实用新型针对目前电力电缆故障模拟存在的问题，以实际电力电缆结构和电力电缆局放故障模拟结构体为基础，通过外接控制盒体外控制电力电缆尖端、气隙、悬浮等典型放电故障的产生及大小。电力电缆根据需求采用实际电压等级的电力电缆，电力电缆局放故障模拟结构体和电力电缆两者对接处结构完全一致，无缝对接，一起组成电力电缆故障模拟装置。电力电缆故障模拟装置可准确模拟电力电缆终端接头、中间接头以及本体等部位引起的局部放电缺陷，可模拟单一或复合局放信号，可控制起始放电电压、熄灭电压、放电强度等。本实用新型中，通过控制盒控制步进电机的运行以及局放信号的采集和分析属于成熟的现有技术，本实用新型发明点在于提供该种局放故障模拟检测装置的结构设计。

本实用新型模拟的电力电缆各类故障与实际的电力电缆故障完全等效，装置外调控方式可准确控制尖端、气隙、悬浮等典型放电故障的产生及放电大小，同时可避免故障模拟过程中更换故障模型的繁琐。操作简单、便捷、准确又高效。本实用新型可以模拟出不同故障类型特征以及放电强度对电力电缆绝缘性能的影响，通过这些特征可得出大量电力电缆故障特征数据，为电力电缆安全运行状态量检测及诊断分析提供更多更准确的试验数据，同时可为脉冲电流、振荡波、高频等电力电缆局放检测提供试验平台。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中电力电缆与导电铜棒的连接结构示意图；

图3为本实用新型中放电筒内部的结构示意图；

图4为本实用新型中尖端放电模型结构示意图；

图5为本实用新型中悬浮放电模型结构示意图；

图6为本实用新型中气隙放电模型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种电力电缆局放故障模拟检测装置，包括固定安装在小车上的放电筒1，放电筒1的两侧分别固定连接两个屏蔽铝筒2。放电筒1包括筒体101和筒体两侧的法兰盘102，筒体101上设置有六氟化硫气体充气口103，法兰盘102上设置有控制盒接线口104，密封的放电筒1内充有1.0Mpa的六氟化硫气体。两条电力电缆3分别穿过两个屏蔽铝筒2的端盖，与放电筒1内的导电铜棒配合连接并导通。设置在装置外的控制盒与控制盒接线口连接。

电力电缆与导电铜棒的连接结构如图2所示：两个高压套管4分别无缝隙穿过放电筒两侧的法兰盘102，高压套管4内设置有芯棒5。设置在放电筒1内轴心位置的导电铜棒6的两端分别伸入两个高压套管4的一端，两条电力电缆3的一端分别伸入两个高压套管4的另一端。导电铜棒6的两端分别与两个高压套管内的芯棒5的一端连接并导通，两个高压套管内的芯棒5的另一端分别与两条电力电缆的芯线连接并导通。两条电力电缆通过导电铜棒6以及两个芯棒5导通。

如图3所示，放电筒1内设置有放电模型和高压电极。放电模型为多个，至少包括尖端放电模型7、悬浮放电模型8和气隙放电模型9中的两个，本实施例采用三个放电模型。每个放电模型通过金属安装座与对应的步进电机10连接，并与控制盒接线口信号连接，步进电机10固定设置在放电筒一侧的法兰盘102的内壁上，三个步进电机分别控制三个放电模型沿放电筒的轴向移动。

高压电极11为金属圆盘，垂直于放电筒的轴向设置，高压电极11与放电筒另一侧的法兰盘内壁通过绝缘棒12固定连接。导电铜棒6垂直穿过高压电极11的中心，与高压电极11固定连接并导通。

如图4所示，尖端放电模型7包括固定连接的前筒71和后筒72，绝缘材料的前筒71和后筒72围合成放电腔，金属针73设置在放电腔内。前筒71的端面设置有凸起，第一导电棒74穿过该凸起，并固定设置在前筒71的端面上。第一导电棒74的一端与放电腔内内的金属片75固定连接并导通，另一端伸出前筒71的端面凸起。部分第一导电棒74和第一金属调节件77的一端设置在第一金属套筒76内，第一金属套筒76与前筒的端面凸起固定连接，第一金属调节件77与第一导电棒74之间设置有第一弹簧78。第一金属套筒76、第一金属调节件77和第一导电棒74同轴设置，第一金属调节件77沿该轴前后移动中，始终与第一导电棒74保持导通状态。后筒72的底面固定设置有第一金属安装座79，金属针73的根部与第一金属安装座79固定连接并导通，尖部朝向金属片75。工作中，步进电机带动尖端放电模型7整体前移，第一金属调节件77接触到高压电极板时，产生尖端放电，尖端放电模型7与高压电极板接触过程中通过第一弹簧78进行缓压，保护模型。

如图5所示，悬浮放电模型8包括绝缘筒81和绝缘座82，绝缘座82与绝缘筒81的开放端固定连接，绝缘筒81和绝缘座82围合成放电腔，放电腔内设置有金属模拟件83，金属模拟件83固定设置在绝缘座82上。绝缘筒81的端面设置有凸起，第二导电棒84穿过该凸起，第二导电棒84的一端伸入放电腔内，另一端伸出绝缘筒81的端面凸起。金属模拟件83与第二导电棒84位置对应，金属模拟件83与第二导电棒84之间具有间隙。部分第二导电棒84和第二金属调节件85的一端设置在第二金属套筒86内，第二金属套筒86与绝缘筒的端面凸起固定连接，第二金属调节件85与第二导电棒84之间设置有第二弹簧87。第二金属套筒86、第二金属调节件85和第二导电棒84同轴设置，第二金属调节件85沿该轴前后移动中，始终与第二导电棒84保持导通状态。第二金属安装座88固定设置在绝缘座82上，第二金属安装座88与金属模拟件83通过绝缘座82绝缘。工作中，步进电机带动悬浮放电模型8整体前移，第二金属调节件85接触到高压电极板时，产生悬浮放电，悬浮放电模型8与高压电极板接触过程中通过第二弹簧87进行缓压，保护模型。

如图6所示，气隙放电模型9包括绝缘块91、金属棒92和第三导电棒93，绝缘块91为实心聚酯材料，内部分散有气泡。金属棒92和第三导电棒93由绝缘块91的两侧伸入到绝缘块91内，金属棒92的头部和第三导电棒93的头部相对设置，通过绝缘块91绝缘。部分第三导电棒93和第三金属调节件94的一端设置在第三金属套筒95内，第三金属套筒95与绝缘块91固定连接，第三金属调节件94与第三导电棒93之间设置有第三弹簧96。第三金属套筒95、第三金属调节件94和第三导电棒93同轴设置，第三金属调节件94沿该轴前后移动中，始终与第三导电棒93保持导通状态。第三金属安装座97固定设置在绝缘块91上，与金属棒92固定连接并导通。工作中，步进电机带动气隙放电模型9整体前移，第三金属调节件94接触到高压电极板时，产生气隙放电，气隙放电模型9与高压电极板接触过程中通过第三弹簧96进行缓压，保护模型。

当进行电力电缆局放故障模拟试验时，首先对电力电缆局放故障模拟装置的外壳、放电缺陷控制盒进行可靠接地，将连接线与故障模拟装置上的控制盒接线口连接，然后电力电缆进行升压。当模拟电力电缆本体及中间接头局放故障试验的时候，放电模型位于两电力电缆中间，电力电缆的一端屏蔽层、铠装层接地，电缆芯悬空，电力电缆的另一端升压。当模拟电力电缆终端接头局放故障试验的时候，断开电力电缆，悬空高压套管的金属接头，电力电缆的一端连接高压套管的一端，电力电缆的另一端升压。

在进行电力电缆局放故障模拟试验，当需要产生电力电缆尖端局放故障时，按下放电模型控制盒上的尖端放电缺陷控制按钮开关，闭合控制线路，步进电机就会按照设定好的行程距离移动，使尖端放电模型逐渐靠近高压电极，当尖端放电模型接触高压电极时，尖端放电模型就会产生尖端放电。再次按下放电模型控制盒上的尖端放电缺陷控制按钮开关，断开控制线路，此时步进电机就会按照设定好的行程距离移动，尖端放电模型逐渐远离高压电极，直至恢复到最初始位置状态，尖端放电模型就停止放电。同理，通过控制放电模型控制盒的气隙放电缺陷控制按钮开关，悬浮放电缺陷控制按钮开关，可控制步进电机及其上的气隙放电模型，步进电机及其上的悬浮放电模型的行程移动，进一步控制电力电缆气隙、悬浮局放故障的产生及消失。同理，可控制电力电缆的尖端、气隙、悬浮局放故障类型中的两种，或三种同时产生、消失及加重。通过控制加压过程种的升压大小可以控制各类故障放电的放电强度。

通过上述电力电缆故障模拟方法，准确高效地实现了电力电缆终端接头、中间接头以及本体模拟故障的产生、消失以及加重；实现模拟模拟单一或复合局放信号，不同放电强度的变化特性以及对电力电缆绝缘性能的影响，保证其故障模拟的全面性与有效性；试验过程中，采用实际所需电压等级的电力电缆，放电种类及大小均在体外控制，无需频繁更换放电模块，提高了试验的安全性，准确性，并且在升压过程中也可进行外部操作，无需频繁停、上电，使试验更加方便快捷。

本实用新型适用于其他不同种类不同电压等级的电力电缆内部故障模拟需求。

Claims (5)

1.一种电力电缆局放故障模拟检测装置，包括放电筒和屏蔽铝筒，两个屏蔽铝筒分别固定连接在放电筒的两侧；其特征在于：

所述的放电筒为密封结构，包括筒体和筒体两侧的法兰盘，法兰盘上设置有控制盒接线口；两条电力电缆分别穿过两个屏蔽铝筒的端盖，与放电筒内的导电铜棒配合连接并导通；设置在装置外的控制盒与控制盒接线口连接；

两个高压套管分别无缝隙穿过放电筒两侧的法兰盘，高压套管内设置有芯棒；设置在放电筒内轴心位置的导电铜棒的两端分别伸入两个高压套管的一端，两条电力电缆的一端分别伸入两个高压套管的另一端；导电铜棒的两端分别与两个高压套管内的芯棒的一端连接并导通，两个高压套管内的芯棒的另一端分别与两条电力电缆的芯线连接并导通；两条电力电缆通过导电铜棒以及两个芯棒导通；所述的放电筒内设置有放电模型和高压电极；

所述的放电模型为多个，至少包括尖端放电模型、悬浮放电模型和气隙放电模型中的两个，每个放电模型通过金属安装座与对应的步进电机连接，步进电机固定设置在放电筒一侧的法兰盘的内壁上，并与控制盒接线口信号连接，步进电机控制对应的放电模型沿放电筒的轴向移动；

所述的高压电极为金属圆盘，垂直于放电筒的轴向设置，高压电极与放电筒另一侧的法兰盘内壁通过绝缘棒固定连接；导电铜棒垂直穿过高压电极的中心，与高压电极固定连接并导通。

2.如权利要求1所述的一种电力电缆局放故障模拟检测装置，其特征在于：所述的尖端放电模型包括固定连接的前筒和后筒，绝缘材料的前筒和后筒围合成放电腔，金属针设置在放电腔内；前筒的端面设置有凸起，第一导电棒穿过该凸起，并固定设置在前筒的端面上；第一导电棒的一端与放电腔内内的金属片固定连接并导通，另一端伸出前筒的端面凸起；部分第一导电棒和第一金属调节件的一端设置在第一金属套筒内，第一金属套筒与前筒的端面凸起固定连接，第一金属调节件与第一导电棒之间设置有第一弹簧；第一金属套筒、第一金属调节件和第一导电棒同轴设置，第一金属调节件沿该轴前后移动中，始终与第一导电棒保持导通状态；后筒的底面固定设置有第一金属安装座，金属针的根部与第一金属安装座固定连接并导通，尖部朝向金属片。

3.如权利要求1所述的一种电力电缆局放故障模拟检测装置，其特征在于：所述的悬浮放电模型包括绝缘筒和绝缘座，绝缘座与绝缘筒的开放端固定连接，绝缘筒和绝缘座围合成放电腔，放电腔内设置有金属模拟件，金属模拟件固定设置在绝缘座上；绝缘筒的端面设置有凸起，第二导电棒穿过该凸起，第二导电棒的一端伸入放电腔内，另一端伸出绝缘筒的端面凸起；金属模拟件与第二导电棒位置对应，金属模拟件与第二导电棒之间具有间隙；部分第二导电棒和第二金属调节件的一端设置在第二金属套筒内，第二金属套筒与绝缘筒的端面凸起固定连接，第二金属调节件与第二导电棒之间设置有第二弹簧；第二金属套筒、第二金属调节件和第二导电棒同轴设置，第二金属调节件沿该轴前后移动中，始终与第二导电棒保持导通状态；第二金属安装座固定设置在绝缘座上，第二金属安装座与金属模拟件通过绝缘座绝缘。

4.如权利要求1所述的一种电力电缆局放故障模拟检测装置，其特征在于：所述的气隙放电模型包括绝缘块、金属棒和第三导电棒，绝缘块为实心聚酯材料，内部分散有气泡；金属棒和第三导电棒由绝缘块的两侧伸入到绝缘块内，金属棒的头部和第三导电棒的头部相对设置，通过绝缘块绝缘；部分第三导电棒和第三金属调节件的一端设置在第三金属套筒内，第三金属套筒与绝缘块固定连接，第三金属调节件与第三导电棒之间设置有第三弹簧；第三金属套筒、第三金属调节件和第三导电棒同轴设置，第三金属调节件沿该轴前后移动中，始终与第三导电棒保持导通状态；第三金属安装座固定设置在绝缘块上，与金属棒固定连接并导通。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种电力电缆局放故障模拟检测装置，其特征在于：所述的放电筒筒体上设置有六氟化硫气体充气口，放电筒内充有0.1～1.2Mpa的六氟化硫气体。