[发明专利]高压大电流下电缆附件的电热老化装置及其试验方法

权利要求书

1.一种高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置，其特征在于该试验装置包括高压发生单元（1），试验回路单元（2），大电流发生单元（3）和信号测量单元（4）四个功能部分；高压发生单元（1）与试验回路单元（2）连接，将高压引入至试验回路中；试验回路单元（2）穿过大电流发生单元（3），形成磁场耦合，产生大电流，老化实验时，高压发生单元和大电流发生单元同时工作，实现在试验回路单元中施加高电压和通以大电流的目的；信号测量单元（4）装设于试验回路单元（2）中，通过采集检测样本电缆附件中的局部放电等电气特性参量，实现对电缆附件的绝缘老化状态检测。

2.如权利要求1所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于高压发生单元（1）包括无晕高压试验变压器（5）、输入调压器一（6）、保护电阻（7）和高压无晕导线（8），无晕高压试验变压器输入端与输入调压器一连接，无晕高压试验变压器输出端与保护电阻连接，保护电阻与无晕导线连接，无晕导线将试验变压器产生的高压引入到试验回路。

3.如权利要求1所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于试验回路单元（2）为四段电力电缆串联形成的“口”字形金属环路，包括电缆附件试验样本一（11）和试验样本二（12）及连接电缆一（13）和连接电缆二（14），两组电缆附件试验样本的一端制成内部有典型安装缺陷的电缆附件（15），另一端插入电缆试验油终端（16）中，试验油终端内部充满绝缘油，排除样本另一端引入的放电干扰；连接电缆一（13）和连接电缆二（14）将试验样本一（11）和试验样本二（12）连接起来形成电流回路，连接电缆二（14）穿过电流互感器（9）的中心，形成磁路上的耦合关系，由于穿过电流互感器中心，连接电缆二（14）是整个回路加压后离地电位最近的位置，其表面均匀套上多层硅橡胶绝缘层，利用固体绝缘材料的击穿场强大于空气击穿场强的原理有效解决绝缘距离的问题，电缆相互连接的部位均采用高压接线端子连接，高压接线端子上固定有均压环，防止回路在高压下接头处发生电晕放电。

4.如权利要求1所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于大电流发生单元（3）包括穿心式电流互感器（9），输入调压器二（10），穿心式电流互感器输入工频电压后，其原边线圈中流过交变电流，通过电磁感应原理在试验回路中产生大电流，电流互感器输入端电压受输入调压器二（10）控制，改变输入电压的大小，相应地改变电流互感器原边线圈中流过的电流大小，实现对试验回路电流的控制，大电流发生单元在试验回路中产生的电流通过钳形电流表（17）进行测量。

5.如权利要求1所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置，其特征在于信号测量单元（4）包括温度红外成像仪（18）、罗氏线圈（19）、超高频天线（20）、信号处理电路和数字示波器，温度红外成像仪（18）在老化试验时监测电缆附件表面的温升情况；罗氏线圈、超高频天线将采集到的局部放电信号通过信号处理电路进行信号放大、滤波处理，输入至数字示波器观察；所述信号处理电路实现滤波和放大功能，其连接方式为：输入端连接控制高频截止频率的电阻R₁与电容C₁进行高频信号滤波，稳压二极管D₁、D₂作为输入过电压保护并联于输入端，信号经高频滤波后与控制运算放大倍数的电阻R₂与R₃连接，反馈电阻R₃并联于运算放大器U₁的输入端与输出端之间，经放大后的信号输入控制低频截止频率的电阻R₄与电容C₂进行低频信号滤波，电容C₃将信号中的直流分量滤除后连接至输出端，稳压二极管D₃ 、D₄作为输出过电压保护支路并联于输出端。

6.如权利要求1～5之一所述高压大电流下电缆附件的电热老化装置的试验方法，其特征在于此试验方法包括如下步骤：

1).试验准备

在安装电缆附件试验样本一和试验样本二时，内部制作人为的绝缘缺陷，加入人为缺陷可以加速电缆附件的绝缘老化，处理试验样本后，连接试验装置中的高压发生单元（1）、试验回路单元（2）、大电流发生单元（3），将信号测量单元（4）安装于试验回路中，使用通信电缆将测量信号引出之后进行调试试验，在装置通过耐压试验后，利用高压发生单元（1）加压至局部放电测量电压，通过信号测量单元（4）对预处理后的电缆附件进行局部放电检测，记录初始状态下电缆附件的局部放电参数信息。

2).高压大电流老化

调节无晕高压试验变压器（5）输入调压器一（6）的输出电压，使无晕高压试验变压器输出额定老化电压至试验回路单元（2），改变变压器输入端的电压类型和大小，相应地控制高压端输出电压，调节电流互感器（9）输入调压器（10）的输出电压，使试验回路单元（2）中流过额定的老化电流，回路中流过的电流通过钳形电流表进行测量，无晕高压试验变压器和电流互感器同时工作，试验回路进行电缆附件的电热老化试验。

3).采集绝缘状态信息

老化试验时，通过信号测量单元（4）对电缆附件的绝缘状态信息进行检测，使用温度红外成像仪（18）监测电缆附件的表面温升情况；使用罗氏线圈（19）、超高频天线（20）两种局部放电检测方式检测电缆附件的局部放电信号，采集到的放电信号输入至信号处理电路，进行信号放大和滤波，分析此局部放电信号对电缆附件的绝缘状态进行评估。