CN220419458U - 一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台 - Google Patents
一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及电力电缆试验技术领域。本实用新型公开了一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，包括试验电源、调压器、升压变压器、保护电阻、环境试验模拟箱、温度传感器、湿度传感器、加热装置、加湿装置、总控制器和PC端，温度传感器、湿度传感器、加热装置和加湿装置均设置在环境试验模拟箱内并分别与总控制器连接，总控制器与PC端通信连接，环境试验模拟箱用于放置待测电缆，调压器的输入端接试验电源，调压器的输出端接升压变压器的输入端，升压变压器的输出端串联保护电阻接待测电缆。本实用新型可有效进行电缆加速电热湿联合老化试验，可保障研究人员顺利开展电缆整体性电热湿联合加速老化试验。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电缆试验技术领域，特别地涉及一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台。
背景技术
电力电缆在现在的电力系统和城市建设中起着十分重要的作用，其运行状态直接影响电力系统与城市生态的安全与稳定，尤其是交联聚乙烯XLPE电缆由于其具有质量轻、电气性能和耐热性能优良、方便铺设等优点，逐步取代架空线路，在地下电力运输等领域有着举足轻重的地位。电缆的设计使用寿命一般为25-30年，随着电缆运行年限的增加，其绝缘会逐渐发生老化，整体绝缘状态逐步劣化，同时由于其长时间运行，高电压和高温等因素会对其绝缘产生不可避免的影响。对于已经敷设运行的电缆，会受到电、热、机械应力以及环境因素的综合影响，导致其绝缘逐渐老化，绝缘程度下降并最终消失，降低使用寿命，严重时还会造成绝缘击穿事故，危害到电力系统运行安全。在绝缘老化的电缆中，由于高压和高温引起的电老化和热老化现象最为常见。
根据电工电气绝缘材料老化试验标准GB/T2951.41-2008，常用的加速热老化方式是选取一定长度的电缆样品，将其置于高温环境中数百至数千小时，以模拟长期使用过程中的老化过程。目前对于电缆加速老化考虑的因素还不够全面、准确性不高，且目前少有针对湿度影响因素的成体系研究，更加缺乏针对湿度、温度、高电压等多种因素共同作用下的电缆老化实验开展的解决方案。
由于电缆老化是个复杂且多因素条件下一个漫长的过程，将电缆置于存在电压、温度、湿度条件下进行加速老化，可达到更加接近于真实老化的效果。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台用以解决上述存在的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，包括试验电源、调压器、升压变压器、保护电阻、环境试验模拟箱、温度传感器、湿度传感器、加热装置、加湿装置、总控制器和PC端，温度传感器、湿度传感器、加热装置和加湿装置均设置在环境试验模拟箱内并分别与总控制器连接，总控制器与PC端通信连接，环境试验模拟箱用于放置待测电缆，调压器的输入端接试验电源，调压器的输出端接升压变压器的输入端，升压变压器的输出端串联保护电阻接待测电缆。
进一步的，所述调压器设有调压模块，用于调节调压器的输出电压，调压模块的控制端与总控制器连接。
更进一步的，还包括电压检测单元，用于检测升压变压器的输出电压，电压检测单元与PC端通信连接。
更进一步的，所述电压检测单元包括耦合电容器和示波器，耦合电容器并联在升压变压器的输出端上，耦合电容器的输出接示波器，示波器与PC端通信连接。
进一步的，所述加热装置设置在环境试验模拟箱的内顶壁；加湿装置设置在环境试验模拟箱的内底壁和内侧壁的下部。
进一步的，所述环境试验模拟箱的上部的左侧和右侧分别设有一开孔，右侧的开孔固定穿设有穿墙套管，穿墙套管的第一端通过保护电阻接升压变压器的一输出端，穿墙套管的第二端接待测电缆的第一端，待测电缆的第二端固定穿设过左侧的开孔并伸出环境试验模拟箱外与升压变压器的另一输出端电连接。
更进一步的，所述开孔为可伸缩的圆孔。
进一步的，还包括电缆支架，电缆支架设置在环境试验模拟箱内，电缆支架的底部固定在环境试验模拟箱的内底壁上，电缆支架的顶部支撑待测电缆。
更进一步的，所述电缆支架为可上下伸缩的电缆支架，电缆支架的数量为多个，沿待测电缆的长度方向依次间隔设置。
进一步的，所述环境试验模拟箱由内到外依次包括聚酰亚胺绝缘层、内胆、保温隔热层和外壳。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型可有效进行电缆加速电热湿联合老化试验，为研究电力电缆特性提供了更精准的试验手段，可更真实的模拟电力电缆运行状况，更全面研究电力电缆老化不同老化因素导致不同老化进程的变化机理，可保障研究人员顺利开展电缆整体性电热湿联合加速老化试验，并能实时调节和记录包括温度、湿度、外施电压多种变化因素，操作更简便。
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要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本实用新型具体实施例的结构示意图；
图2为本实用新型具体实施例的环境试验模拟箱的侧面结构图；
图3为本实用新型具体实施例的穿墙套管的结构示意图；
图4为本实用新型具体实施例的电缆支架的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1-4所示，一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，包括试验电源1、调压器2、升压变压器3、保护电阻4、环境试验模拟箱5、温度传感器6、湿度传感器7、加热装置8、加湿装置9、总控制器10和PC端11，温度传感器6、湿度传感器7、加热装置8和加湿装置9均设置在环境试验模拟箱5内部并分别与总控制器10连接，总控制器10与PC端11通信连接，本具体实施例中，总控制器10与PC端11无线通信连接，不需布线，使用更简便，但并不限于此，在一些实施例中，总控制器10与PC端11也可以是有线通信连接。
本具体实施例中，总控制器10包括电压信号转换电路101、主控制电路102和无线通信电路103，电压信号转换电路101用于将温度传感器6和湿度传感器7的电压信号转换为数字信号传输给主控制电路102，主控制电路102通过无线通信电路103与PC端11无线通信连接，主控制电路102控制加热装置8和加湿装置9的工作状态。无线通信电路103可以是WIFI通信模块、移动通信模块等。
环境试验模拟箱5用于放置待测电缆12，调压器2的输入端接试验电源1，试验电源1为交流电源，可以采用市电来实现，易于实现，但并不以此为限。
调压器2的输出端接升压变压器3的输入端，本具体实施例中，调压器设2有调压模块201，用于调节调压器2的输出电压，调压模块201的控制端与总控制器10的主控制电路102电连接，实现自动调节调压器2的输出电压，从而调节升压变压器3的输出电压。调压模块201可以采用电机机构来实现，通过电机机构驱动调压旋钮转动而调节调压器2的输出电压，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再吸收。但并不限于此。
升压变压器3的输出端串联保护电阻4接待测电缆12，升压变压器3采用现有的升压变压器来实现。
进一步的，还包括电压检测单元，用于检测升压变压器3的输出电压，电压检测单元与PC端11通信连接。具体的，本实施例中，电压检测单元包括耦合电容器13和示波器14，耦合电容器13并联在升压变压器3的输出端上，耦合电容器13的输出接示波器14，示波器14与PC端11通过物联网通信连接。
耦合电容器是一种用于传输交流信号的电子元件，通过使用耦合电容器，可以实现信号的放大或衰减，从而改变信号的幅值。通过调整耦合电容器的容值，可以控制信号在两个电路之间的传输和衰减，从而实现信号的幅值调节。为了测量信号的电压幅值，通常需要使用示波器或其他测量设备。示波器可以将电信号转换为可视化的波形图，并显示其幅值、频率、相位等信息。将可联网的示波器14与耦合电容器13相连接，通过调节耦合电容器13的容值，改变信号的幅值，并在示波器14上观察到相应的变化，再通过示波器14联网功能将幅值信号传输到PC端11，从而实现实时监测升压变压器3的输出电压幅值，并根据监测到的升压变压器3的输出电压幅值，通过总控制器10控制调压模块201实时调节调压器2的输出电压，从而调节升压变压器3的输出电压稳定在所需的电压大小。
本具体实施例中，加热装置8设置在环境试验模拟箱5的内顶壁；加湿装置9设置在环境试验模拟箱5的内底壁和内侧壁的下部；温度传感器6和湿度传感器7分别设置在环境试验模拟箱5的内侧壁的上端部，整体结构布局更合理，但并不限于此。温度传感器6和湿度传感器7均采用现有的温度传感器和湿度传感器来实现，加热装置可以采用现有的加热器来实现，加湿装置9采用现有的加湿器来实现，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。
本具体实施例中，环境试验模拟箱5的上部的左侧和右侧分别设有一开孔501，右侧的开孔501固定穿设有穿墙套管15，穿墙套管15的第一端通过保护电阻4接升压变压器3的一输出端，穿墙套管15的第二端接待测电缆12的第一端，通过设置穿墙套管15，使得试验模拟更真实，提升试验的正确性和可靠性。
待测电缆12的第二端固定穿设过左侧的开孔501并伸出环境试验模拟箱5外与升压变压器3的另一输出端电连接，避免待测电缆12的第二端与升压变压器3的另一输出端之间的电线进入环境试验模拟箱5内被老化。
优选的，本实施例中，开孔501为可伸缩的圆孔，便于将待测电缆12的第二端和穿墙套管15固定和封闭，使环境试验模拟箱5内部环境更稳定。
进一步的，还包括电缆支架16，电缆支架16设置在环境试验模拟箱5内，电缆支架16的底部固定在环境试验模拟箱5的内底壁上，电缆支架16的顶部支撑待测电缆12，用于控制待测电缆12的摆放高度。本具体实施例中，电缆支架16为Y型结构，结构简单，但并不限于此。
优选的，本实施例中，电缆支架16为可上下伸缩的电缆支架，以找到待测电缆12的最佳的试验角度。具体的，电缆支架16设有可上下伸缩的套管结构161，并通过螺丝162锁紧固定。
本具体实施例中，电缆支架16的数量为3个，沿待测电缆的长度方向依次间隔设置，但并不限于此。
本具体实施例中，环境试验模拟箱5由内到外依次包括聚酰亚胺绝缘层、内胆、保温隔热层和外壳(图中未示出)，聚酰亚胺绝缘层是一种高温、高性能的绝缘材料，能够在高温、高压等恶劣环境下保持较好的绝缘性能，用于防止待测电缆12在施加高电压下对环境试验模拟箱5内壁放电。
本实施例中还包括供电电源电路，供电电源电路为温度传感器6、湿度传感器7、加热装置8、加湿装置9、总控制器10和PC端11等供电，供电电源电路可以采用现有的电源电路来实现，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。
测试过程：
选择待测电缆12，将待测电缆12的第一端接穿墙套管15，然后将待测电缆12放置环境试验模拟箱5内的电缆支架16上，调节电缆支架16的高度；调节好高度后，将待测电缆12的第二端和穿墙套管15分别固定封闭穿设在开孔501内并接线；接好线后，根据待测电缆12耐压等级，确定电老化试验电压的大小、电老化试验的温度和湿度等参数，在PC端11设置这些参数，PC端11根据设置的电压参数，通过总控制器10控制调压模块201调节调压器2的输出电压，从而调节升压变压器3的输出电压达到设置的电压大小，通过示波器14与耦合电容器13实时监测升压变压器3的输出电压，并根据监测到的电压数据实时控制调压模块201调节调压器2的输出电压；PC端11根据设置的湿度参数，通过总控制器10控制加湿装置9进行工作，并通过湿度传感器7实时监测湿度大小，并根据监测的湿度数据实时控制加湿装置9的工作状态，使得湿度稳定在设置的湿度大小；PC端11根据设置的温度参数，通过总控制器10控制加热装置8进行工作，并通过温度传感器6实时监测温度大小，并根据监测的温度数据实时控制加热装置8的工作状态，使得温度稳定在设置的温度大小。
本实用新型有别于传统的切片或单一老化因素下电缆加速老化方式，通过PC端11远程实时调控电热湿三个老化因素，使电缆达到多因素老化联合老化的效果。可不拆卸整个试验平台，只需断开接线，便可在不同老化进程下进行电缆常规的诊断试验，评估电缆老化状态。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：包括试验电源、调压器、升压变压器、保护电阻、环境试验模拟箱、温度传感器、湿度传感器、加热装置、加湿装置、总控制器和PC端，温度传感器、湿度传感器、加热装置和加湿装置均设置在环境试验模拟箱内并分别与总控制器连接，总控制器与PC端通信连接，环境试验模拟箱用于放置待测电缆，调压器的输入端接试验电源，调压器的输出端接升压变压器的输入端，升压变压器的输出端串联保护电阻接待测电缆。
2.根据权利要求1所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述调压器设有调压模块，用于调节调压器的输出电压，调压模块的控制端与总控制器连接。
3.根据权利要求2所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：还包括电压检测单元，用于检测升压变压器的输出电压，电压检测单元与PC端通信连接。
4.根据权利要求3所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述电压检测单元包括耦合电容器和示波器，耦合电容器并联在升压变压器的输出端上，耦合电容器的输出接示波器，示波器与PC端通信连接。
5.根据权利要求1所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述加热装置设置在环境试验模拟箱的内顶壁；加湿装置设置在环境试验模拟箱的内底壁和内侧壁的下部。
6.根据权利要求1所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述环境试验模拟箱的上部的左侧和右侧分别设有一开孔，右侧的开孔固定穿设有穿墙套管，穿墙套管的第一端通过保护电阻接升压变压器的一输出端，穿墙套管的第二端接待测电缆的第一端，待测电缆的第二端固定穿设过左侧的开孔并伸出环境试验模拟箱外与升压变压器的另一输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述开孔为可伸缩的圆孔。
8.根据权利要求1所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：还包括电缆支架，电缆支架设置在环境试验模拟箱内，电缆支架的底部固定在环境试验模拟箱的内底壁上，电缆支架的顶部支撑待测电缆。
9.根据权利要求8所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述电缆支架为可上下伸缩的电缆支架，电缆支架的数量为多个，沿待测电缆的长度方向依次间隔设置。
10.根据权利要求1所述的电力电缆本体电热湿联合老化的试验平台，其特征在于：所述环境试验模拟箱由内到外依次包括聚酰亚胺绝缘层、内胆、保温隔热层和外壳。
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