[实用新型]接触状态及湿度可调的电缆阻水缓冲层结构模拟试验系统

说明书

接触状态及湿度可调的电缆阻水缓冲层结构模拟试验系统，该系统包括顶面开有通风口的无底试验箱体，其内设置隔档分为监测区、试验区及控制区；监测区放置摄像头，试验区中部放置烧蚀平台，试验区内四角分别放置加湿器，加湿器之间放置电风扇，靠近隔档处放置充电宝；控制区放置plc控制器，plc控制器数据线穿过箱体侧壁连接至外接计算机；加湿器、电风扇的数据线均穿过隔档连接至所述plc控制器；本实用新型系统有效还原了高压电缆中皱纹铝护套及阻水缓冲层的结构特点，并通过外加电压及电流、电极位置、压力、环境湿度的调节，较好地模拟了阻水缓冲层在实际电缆运行情况下的真实工作状态，有利于探索分析阻水缓冲层烧蚀的根本原因及破坏机理。

技术领域

本实用新型涉及电缆阻水缓冲层结构模拟试验技术领域，具体涉及一种接触状态及环境湿度可自由调节的电缆阻水缓冲层结构模拟试验系统。

背景技术

随着中国经济的快速发展，城市规模不断扩大，人民生活水平持续升高，对电网输送容量及供电质量提出了更高要求。由于架空线路在走廊、景观等方面所面临的局限性，地下电缆在城市供电系统中发挥着越来越重要的作用。

现有高压与超高压电缆通常采用皱纹铝护套结构，如图1所示。在该结构中，铝护套与绝缘屏蔽之间的阻水缓冲层是其重要组成部分，对电缆的电气、机械及阻水性能具有显著影响。阻水缓冲层具有半导电特性，有效保证铝护套与绝缘屏蔽的电气接触；具有蓬松结构，显著改善热膨胀率差别较大的交联聚乙烯绝缘部分与铝护套之间的匹配，防止电缆低负载时绝缘屏蔽与铝护套接触不良形成气隙、高负载时绝缘膨胀受到铝护套限制而在绝缘屏蔽表面产生印痕；还具有吸水膨胀性能，当水分从电缆端头或是从铝护套缺陷中渗入，阻水缓冲层中的阻水粉吸水后迅速膨胀，将铝护套下部空间填充，阻止水分沿电缆纵向扩散，从而达到阻水的目的。由于铝护套的波纹结构，其在电缆敷设完成后及实际运行中与阻水缓冲层的接触状态在各个位置上将各不相同，而这对电缆性能将产生不利影响。

我国现行的高压电缆国家标准对阻水缓冲层给出了相关规定，但主要是从电缆整体功能的角度、对阻水缓冲层应该具有的系统性能进行了定性要求，缺乏专项性能参数对应的定量指标。国内大多数电缆厂家沿用国外电缆设计模式，对阻水缓冲层设计具体要求并不了解，外购阻水缓冲带材时对其质量要求不明确，管控过程不严格，不同厂家之间产品差异较大；并且，由于低价竞争的原因，厂家采用便宜的带材以次充好的情况也并不少见。

近年来，国内电力运行部门在高压电缆线路中多次发现阻水缓冲层放电烧蚀现象，以及由此导致的电缆本体击穿故障，引起了行业内普遍关注，也引发了一轮研究的热潮。

目前，业界针对电缆阻水缓冲层烧蚀提出了三种可能原因：短路电流流过铝波纹烫伤；电缆在运行过程中存在的环流引起铝波纹发热，烧伤阻水缓冲层；电缆绝缘屏蔽层与铝护套波谷处发生局部放电，烧伤阻水缓冲层。针对上述三种推测，研究人员对皱纹铝护套结构进行了电场仿真及模拟实验研究，从不同角度证明了阻水缓冲带材电阻率过大、与铝护套接触不良等可能导致局部电场畸变，引发局部放电。但是，这些研究更多的是偏于定性分析，带有很大程度的推测成分，既未能有效对应实际电缆中皱纹铝护套部分结构特征，也没有展示出阻水缓冲层烧蚀现象发生、发展的基本过程，因此，缺乏理论系统性和工程指导性。

为了探索高压电缆中阻水缓冲层烧蚀现象发生的根本原因，再现其发生、发展的全过程，确定相关影响因素及破坏机理，需要建立与电缆实际结构相对应、易于加工、便于实验、并能实现条件控制和全程观测的阻水缓冲层结构模拟试验系统。

发明内容