[發明專利]基于復合場的直流電纜絕緣材料高溫老化評估裝置

在審

• 申請號: 201810732743.6
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108872815A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 朱樂為;杜伯學;田猛;蘇金剛;韓濤;李進
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明公開一種基于復合場的直流電纜絕緣材料高溫老化評估裝置，主要由實驗裝置、電樹枝觀測裝置、直流疊加脈沖電源裝置和終端構成，所述終端內設置有Matlab語言數據分析平臺，所述電樹枝觀測裝置觀測記錄所述實驗裝置內試樣變化數據，并將數據傳輸至所述終端。本發明有效的模擬了實際運行中直流電纜的工況。

技術領域

本發明屬于高壓設備領域，特別涉及一種基于直流疊加脈沖復合場的直流電纜絕緣材料高溫老化程度評估裝置。

背景技術

在高壓直流電纜中，電纜絕緣的溫度與電纜負載情況有關。在滿額工作時，電流通過電纜導體產生的溫度高達90℃。這個溫度已經遠遠高于室溫。而在故障時短時間內可高達150℃，嚴重影響電力電纜的安全運行。對于高壓直流電纜的運行過程，本身就處于一定幅值的直流電壓下，但由于雷擊、換流失敗、操作過電壓等原因引入的脈沖電壓，會對工作環境產生不利的影響，容易造成電纜絕緣的電樹枝老化和擊穿，嚴重威脅了電纜絕緣的安全性和使用壽命。交聯聚乙烯作為高壓直流電纜的絕緣材料，其最高可接受的連續工作溫度僅為90℃。聚丙烯具有優異的熱學性能，熔點高達160℃，長期使用溫度達100-120℃。同時，聚丙烯具有優良的絕緣性能和抗腐蝕性。此外，由于其熱塑性，在使用壽命結束時更容易回收利用，因此對環境友好的。聚丙烯作為潛在的環保型高壓直流電纜絕緣材料有望代替交聯聚乙烯作為高壓直流電纜絕緣新材料。研究直流疊加脈沖復合場電場聚丙烯絕緣材料高溫下老化狀態評估裝置具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種基于復合電場的高溫絕緣材料老化評估裝置，提供電樹枝觀測裝置和高溫環境下直流疊加脈沖電壓實驗裝置，從而能夠使用累積損傷的方法對直流電纜用絕緣材料老化程度進行有效評估。

本發明為所要解決的技術問題提供的技術方案是：基于復合場的直流電纜絕緣材料高溫老化評估裝置，主要由實驗裝置、電樹枝觀測裝置、直流疊加脈沖電源裝置和終端構成，所述終端內設置有Matlab語言數據分析平臺，所述電樹枝觀測裝置觀測記錄所述實驗裝置內試樣變化數據，并將數據傳輸至所述終端；

所述實驗裝置用以制造高溫環境，包括恒溫箱、溫度傳感器、溫度控制器和油罐；所述油罐內置加熱裝置，所述油罐以管道和閥門連接所述恒溫箱，所述恒溫箱內部設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器以信號線連接所述溫度控制器，所述溫度控制器控制所述油罐液循環回路的開斷；

所述恒溫箱內設置有針-板電極系統，所述針-板電極系統內放置有電樹枝試樣，所述針-板電極系統上部連接所述直流疊加脈沖電源裝置，所述直流疊加脈沖電源裝置由一個電壓復合單元構成，包括高壓直流電源與脈沖電壓發生器；

所述電樹枝觀測裝置主要由光學顯微鏡、CCD數碼攝像頭、冷光源構成；所述CCD數碼攝像頭與所述終端相連，通過視頻軟件觀測所述電樹枝試樣；

所述Matlab語言數據分析平臺是運行于所述終端上的軟件分析平臺，采用Matlab語言進行計算，分析損傷區域占整個圖片像素的數量來描述聚合物的破壞程度。

本發明所述恒溫箱由耐熱玻璃缸內層、耐熱玻璃缸外層構成；所述油罐內熱油以管道和閥門連接所述耐熱玻璃缸外層，所述耐熱玻璃缸內層內部設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器由熱電偶組成。

本發明所述針-板電極系統上部通過高壓套管和限流電阻連接所述直流疊加脈沖電源裝置。

本發明所述針-板電極系統采用聚丙烯試樣模具制備電樹枝試樣。

本發明所述針-板電極系統底部通過低壓套管接地。

與現有技術相比，本發明有益效果

1、本發明采用針-板電極系統模擬了直流電纜內部不可避免的缺陷。

2、本發明實驗溫度可控而準確。

3、有效的模擬了實際運行中直流電纜的工況。