[發(fā)明專(zhuān)利]聚合物電力電纜絕緣加速電樹(shù)老化的試驗(yàn)方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910103045.0
• 申請(qǐng)日: 2009-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101464235A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周湶;廖瑞金;楊麗君;杜林;張曉星;李劍;孫才新;劉玲;葉笛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/28
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/28;G01N21/84;G01R31/12
• 代理公司: 重慶大學(xué)專(zhuān)利中心
• 代理人: 胡正順

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物電力電纜的絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及監(jiān)測(cè)聚合物電力電纜絕緣電樹(shù)老化的試驗(yàn)方法及裝置。

背景技術(shù)

聚合物絕緣電力電纜特別是交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜由于其優(yōu)越的電氣、機(jī)械、力學(xué)性能，在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。聚合物電力電纜的絕緣在電、熱、機(jī)械、水濕及環(huán)境應(yīng)力的多重應(yīng)力作用下，就會(huì)以水樹(shù)枝、電樹(shù)枝的老化形態(tài)表現(xiàn)出來(lái)，最終歸結(jié)于電樹(shù)枝而導(dǎo)致絕緣擊穿。由于電樹(shù)枝化是聚合物電力電纜長(zhǎng)期安全運(yùn)行的瓶頸，影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，對(duì)其樹(shù)枝化特性的研究受到國(guó)際、國(guó)內(nèi)的廣泛關(guān)注。實(shí)踐證明電樹(shù)枝化是電、熱、機(jī)械等單應(yīng)力或多應(yīng)力條件下的水樹(shù)、電樹(shù)枝的老化過(guò)程。因此，通過(guò)加速聚合物電力電纜絕緣老化的試驗(yàn)裝置，研究聚合物電纜絕緣中電樹(shù)枝的引發(fā)、生長(zhǎng)機(jī)理和抑制方法，從而尋找聚合物電力電纜在運(yùn)行中的潛在故障，為聚合物電力電纜的制造、絕緣老化的在線監(jiān)測(cè)及診斷提供可靠的依據(jù)，從而提高聚合物電力電纜長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行的可靠性，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。故研究聚合物電力電纜的電樹(shù)枝化過(guò)程有非常重要的意義。

目前對(duì)聚合物電力電纜絕緣電樹(shù)枝化的試驗(yàn)裝置及方法主要有兩種，一種是基于材料塊的加速老化研究，偏重于是聚合物絕緣材料的電樹(shù)枝特性的研究。如2007年6月第33卷第6期《高電壓技術(shù)》中“XLPE電纜絕緣中的電樹(shù)枝結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)特性”一文公開(kāi)的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和可變頻高電壓放大器組成的變頻高電壓發(fā)生器、高壓電極、針-板電極、數(shù)字?jǐn)z像與顯微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、硅油等，試樣為XLPE電纜制成的5mm空心圓盤(pán)，采用針-板模型試驗(yàn)系統(tǒng)。該試驗(yàn)系統(tǒng)與聚合物電力電纜的實(shí)際運(yùn)行狀況差別比較大，且無(wú)法估計(jì)電纜內(nèi)外半導(dǎo)體屏蔽層等的影響，與實(shí)際運(yùn)行電纜的電樹(shù)枝生長(zhǎng)過(guò)程的相差較大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的參照性較差。另一種是基于成品聚合物絕緣電纜的老化試驗(yàn)，即制造廠的產(chǎn)品試驗(yàn)，該方法與實(shí)際運(yùn)行電纜的老化過(guò)程很接近，但加速老化難以實(shí)現(xiàn)，老化時(shí)間較長(zhǎng)，且試驗(yàn)操作煩雜，耗材大，需要大型的試驗(yàn)場(chǎng)地，經(jīng)濟(jì)需求巨大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有聚合物電力電纜絕緣電樹(shù)枝化裝置及方法的不足之處，提供一種聚合物電力電纜絕緣加速電樹(shù)老化的試驗(yàn)方法及裝置，具有能模擬電場(chǎng)、熱場(chǎng)、機(jī)械、水濕等多個(gè)使絕緣老化的應(yīng)力條件，以達(dá)到既加速電纜試樣的電樹(shù)枝化，又不破壞電樹(shù)枝化機(jī)理，較真實(shí)模擬電纜試樣的電樹(shù)枝化過(guò)程，同時(shí)可以方便地對(duì)電樹(shù)枝化過(guò)程中的局部放電、泄漏電流等電氣特性參量進(jìn)行在線測(cè)量，保障便捷、安全地進(jìn)行電樹(shù)枝老化特性的試驗(yàn)的特點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種聚合物電力電纜絕緣加速電樹(shù)老化的試驗(yàn)裝置，包括無(wú)暈實(shí)驗(yàn)變壓器、感應(yīng)調(diào)壓器、電容分壓器、試驗(yàn)電極、寬頻帶電流傳感器、放大濾波器、數(shù)字示波器、微型計(jì)算機(jī)。其試驗(yàn)電極主要由玻璃鋼外殼、防暈罩、圓頭電極、圓柱型銅電極、壓緊螺母、電纜樣品、接線夾、接地連線、絕緣油、放油閥、絕緣支架、支柱絕緣子與金屬圓盤(pán)底座組成。在玻璃鋼外殼的上端面設(shè)置頂蓋，以便裝設(shè)試驗(yàn)電極和注入絕緣油，在玻璃鋼外殼內(nèi)中心的兩端分別裝設(shè)有圓柱型銅電極。在每一圓柱型銅電極的兩端部，分別設(shè)置有螺紋，在兩圓柱型銅電極的內(nèi)端分別裝設(shè)有壓緊螺母，以便固接電纜樣品，兩圓柱型銅電極的另一端分別穿出玻璃鋼外殼，以便與防暈罩和圓頭電極固接。兩防暈罩分別裝設(shè)在玻璃鋼外殼的兩端外側(cè)，兩防暈罩的中心分別穿入兩圓柱型銅電極伸出玻璃鋼外殼的端部，兩圓頭電極一端的中心內(nèi)分別設(shè)置有螺紋，分別與兩圓柱型銅電極伸出玻璃鋼外殼的端部固接，并分別將兩防暈罩壓緊固接。在玻璃鋼外殼內(nèi)盛有絕緣油，將電纜樣品淹沒(méi)，在玻璃鋼外殼的下端裝設(shè)有放油閥，以便放掉劣化的絕緣油，保證玻璃鋼外殼內(nèi)絕緣油的絕緣性能。玻璃鋼外殼放置于絕緣支架上，絕緣支架固接在支柱絕緣子上，支柱絕緣子放置于金屬圓盤(pán)底座上，以便對(duì)試驗(yàn)電極施加高壓。試驗(yàn)電極放置于電熱聯(lián)合老化箱內(nèi)，以便模擬聚合物電力電纜的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。試驗(yàn)電極與電容分壓器并聯(lián)聯(lián)接，電容分壓器的一端與電阻串聯(lián)后再與感應(yīng)調(diào)壓器的副邊并聯(lián)，感應(yīng)調(diào)壓器的原邊與無(wú)暈試驗(yàn)變壓器的副邊并聯(lián)，當(dāng)無(wú)暈試驗(yàn)變壓器的原邊施加380V工頻交流電時(shí)，就可為試驗(yàn)電極提供試驗(yàn)電壓。試驗(yàn)電極的接地線穿過(guò)寬頻帶電流傳感器，用來(lái)檢測(cè)試驗(yàn)電極中電纜樣品電樹(shù)枝時(shí)過(guò)程中所產(chǎn)生的局部放電信號(hào)，寬頻帶電流傳感器的副邊與放大濾波器連接，用以將檢測(cè)到的局部放電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波，放大濾波器通過(guò)信號(hào)線與數(shù)字示波器相連，數(shù)字示波器將經(jīng)過(guò)放大與濾波的局部放電信號(hào)存貯并將數(shù)據(jù)傳輸至微型計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。