[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压大电流下电缆附件的电热老化装置及其试验方法，属于电力电缆的运行维护技术领域。

背景技术

近年来，随着我国城市电网的大规模改造，入地电缆逐步替代架空线路构建城市的输电线路和配电网络，各大城市的电缆使用比重迅速提高，电缆附件的使用非常广泛。电力电缆一般由电缆本体及电缆附件两部分组成，在长期运行过程中，受电热老化作用电力电缆及其附件逐渐发生绝缘劣化，理化性能下降，最终导致绝缘失效，严重威胁到电力系统的运行可靠性。特别是电缆附件，因本身结构、制作和安装工艺及运行条件的复杂性，是电缆系统在实际运行中的故障典型位置。通常加速电缆附件绝缘老化的主要原因为：高电压、强电场引起的电老化；导体电阻损耗带来的热老化；生产装配过程中的机械应力损伤；环境条件应力，如紫外辐射和水分腐蚀等。其中，长期作用于电缆的电应力、热应力及其协同作用，是导致电缆附件在实际工作中发生绝缘老化的主要原因。因此，需要一种电缆附件的电热老化装置，有效模拟电缆附件运行时所承受的电、热应力，并能够对不同温度、电压类型、电压等级下的试品电缆附件进行试验，并获取试品老化过程中的电缆状态参数和局部放电信号数据，进而研究电缆附件的绝缘老化过程。

鉴于试验变压器容量的限制，老化装置在通过试验变压器引入高压的同时，内部难以通过足够大的电流以模拟真实的负荷情况。为此，国内外老化装置的普遍设计思路为通过光照、弱电、外热等手段加速对绝缘材料、电气元件的老化，均难以实现针对高压电气设备绝缘材料的电热协同老化加速。中国专利CNIO1285867A “电气绝缘电热老化试验设备”公开了一种电热老化方案，将带压的电气绝缘设备置于与外界隔热的温控箱内，通过控制试验箱内的温度来实现对设备绝缘材料的热老化。此方案模拟了电气设备绝缘材料受到高压强电场、电流热效应共同老化作用下的实际工况，但其属于外热式的电热老化，未从高压设备内部流过电流时的热效应这个角度研究电热共同作用下绝缘材料的老化机理。

发明内容

本发明的目的是针对现技术的不足而提供一种高压大电流下电缆附件的电热老化装置及其试验方法，其特点是采用本发明装置及其试验方法对电缆附件进行绝缘的电热老化试验，对试验样品电缆附件施加高压，模拟实际工况下电缆附件所处的高压强电场环境；同时在电缆导体线芯中通过大电流，模拟在电缆带负荷运行时电缆附件的工作环境。二者相互结合，较为真实地模拟电缆附件在实际运行时所承受的电场、热场应力。在老化过程中，通过采集检测样本电缆及其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。

本发明的目的由以下技术方案实现：

高压大电流下电缆附件的电热老化试验装置包括高压发生单元，试验回路单元，大电流发生单元和信号测量单元四个功能部分；高压发生单元与试验回路单元连接，将高压引入至试验回路中；试验回路单元穿过大电流发生单元，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。信号测量单元装设于试验回路中，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。

所述高压发生单元包括无晕高压试验变压器、输入调压器一、保护电阻和供连接用的高压无晕导线，这里无晕表示设备在高压下不会产生电晕放电。无晕高压试验变压器起高压发生的作用，其输入端与输入调压器一连接，通过输入调压器一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。试验变压器高压端与保护电阻连接，保护电阻将限制试验变压器的输出电流，对变压器进行过流保护，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；