一种电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置及电阻测量方法
技术领域
本发明涉及输变电设备
技术领域
,具体涉及一种电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置及电阻测量方法。背景技术
城市化进程的加快,带来高压电缆入地量的增加,也加剧了潜在电力安全风险。缓冲层是高压电缆的重要组成部分,可有效保证铝护套与绝缘屏蔽的电气接触,改善电缆绝缘部分与铝护套之间的热膨胀率不匹配的问题。此外,缓冲层具备阻水能力,吸水后快速膨胀,填充与波纹铝护套的间隙,阻止水分纵向渗透。
目前缺乏专项标准对缓冲层材料进行规范,电缆厂家在采购时难以明确其质量要求,导致以次充好的现象时有发生,不同厂家间产品差异较大。近年来,国内电力运行企业屡次发现运行电缆缓冲层放电烧蚀现象,业界大致提出了电容电流集中引发烧蚀、电化学腐蚀引发烧蚀、缓冲层与铝护套放电引发烧蚀、金属护套环流引发烧蚀等原因。依据以上原因分析,抛开电缆结构因素影响,大量研究表明,缓冲层烧蚀处出现的白色粉末斑点与缓冲层中阻水粉存在密切联系,会造成缓冲层与金属护套间电阻增大,引发烧蚀。
公开号为CN111929544A的专利申请公开一种电流及表面压力可调的电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法,模拟不同电流及表面压力下的缓冲层烧蚀工况,但是其未实现对缓冲层烧蚀过程电阻进行测量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种模拟电缆缓冲层烧蚀全过程电阻测量装置及电阻测量方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题:
本发明提供一种电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置,包括烧蚀屏蔽箱、旋转支架、电极片、探针接头、接地底座、测量回路单元和工频电压回路单元;
所述旋转支架的底端贯穿烧蚀屏蔽箱顶壁,所述旋转支架与蚀屏蔽箱顶壁转动连接,所述旋转支架的底端分别设有探针接头和电极片;所述接地底座位于烧蚀屏蔽箱内底壁,所述电缆缓冲层位于接地底座上,所述电极片的一端通过导线与工频电压回路单元连接,所述旋转支架往下移动致使探针接头或电极片与电缆缓冲层接触;所述测量回路单元与探针接头连接。
工作原理:
(1)将电缆缓冲层放置在接地底座上,转动旋转支架,然后按压旋转支架,使电极片与电缆缓冲层接触,开启工频电压回路单元,对电缆缓冲层施加电压,到达预设状态后,关闭工频电压回路单元。
(2)转动旋转支架,使探针接头接触电缆缓冲层,通过测量回路单元测量电缆缓冲层的电阻及电阻率。
(3)重复步骤(1)和(2),直至缓冲层出现明显烧蚀现象,得到电缆缓冲层烧蚀过程各阶段的电阻及电阻率。
有益效果:本发明结构简单,可以在电缆缓冲层高压烧蚀模拟和电阻测量中快速切换,获得电缆缓冲层烧蚀过程中各阶段电阻变化参数。
优选地,所述烧蚀屏蔽箱上方设有加温电炉。
优选地,所述加温电炉和烧蚀屏蔽箱顶壁设有连通的第一通孔,所述第一通孔内设有滑动轴承,所述旋转支架与滑动轴承连接。
有益效果:高温电缆在带电过程中,电缆缓冲层温度一般为70-80℃,加温电炉可以使电缆缓冲层在开始实验前达到70-80℃的热平衡,更真实的模拟实际工况,通过滑动轴承,旋转支架可沿滑动轴承轴线上下移动,同时实现转动。
优选地,所述加温电炉和烧蚀屏蔽箱顶壁设有连通的第一通孔,所述第一通孔内设有套筒,所述旋转支架位于套筒内。
工作原理:调整旋转支架侧壁与套筒内侧壁之间的摩擦力,使摩擦力大于旋转支架的重力,旋转支架不会由于重力掉落,同时按压后能够使旋转支架沿套筒的轴线往下移动。
优选地,所述加温电炉和烧蚀屏蔽箱顶壁设有环形槽孔,所述环形槽孔内设有穿舱连接器,所述穿舱连接器沿环形槽孔转动,所述穿舱连接器的一端通过导线与电极片连接,所述穿舱连接器的另一端通过导线与工频电压回路单元连接。
有益效果:通过穿舱连接器可以对箱体内部分电路进行屏蔽保护,减少了电炉加热以及外部电压对电路的影响。当转动旋转支架时,穿舱连接器可以在环形槽孔内随之转动。
优选地,所述电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置还包括第一分支架和第二分支架,所述第一分支架和第二分支架的截面均为L形,所述第一分支架、第二分支架均位于旋转支架底端,所述第一分支架的末端设有接线端子,所述接线端子与探针接头连接,所述第二分支架的末端与电极片顶壁连接。
优选地,所述探针接头为四探针接头,所述四探针接头的针尖与电极片的底壁位于同一水平面。
有益效果:四探针接头的测量范围可以做到很小,所以可以选取烧蚀实验材料的不同烧蚀区域进行电阻测量。
优选地,所述测量回路单元包括第一电压表、第一电流源和测量屏蔽箱,所述第一电压表和第一电流源均位于测量屏蔽箱内,所述测量屏蔽箱位于旋转支架侧壁,所述第一电压表通过埋设在旋转支架内的导线与四探针接头的中间两根探针连接,所述第一电流源通过埋设在旋转支架内的导线与四探针接头外侧两根探针连接。
优选地,所述工频电压回路单元包括第二电压表、电流表、熔断器、升压变压器和电压源,所述电压源与熔断器串联连接,所述熔断器接入升压变压器的输入端,所述升压变压器的输出端并联第二电压表,所述升压变压器的输出端串联电流表,所述第二电压表的一端通过导线与穿舱连接器连接,所述第二电压表的另一端通过导线与接地底座连接。
优选地,所述电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置还包括弹簧加压装置,所述弹簧加压装置包括弹性件、螺钉、旋转座和绝缘外壳;
所述绝缘外壳的一端与旋转支架的顶端连接,所述弹性件的一端与绝缘外壳内底壁连接,所述弹性件的另一端套设在螺钉上,所述螺钉的螺帽直径大于弹簧外径,所述旋转座的一端与绝缘外壳顶壁螺纹连接,所述旋转座的另一端位于绝缘外壳外部,所述旋转座往下移动致使弹性件压缩。
工作原理:转动旋转座,旋转座的一端按压螺钉的螺帽,使螺钉按压弹性件,通过调整弹性件的按压力,使旋转支架能够沿滑动轴承的轴线或套筒的轴线往下移动。
有益效果:通过弹簧加压装置调节电极片、四探针接头与电缆缓冲层之间的压力,减小气隙,提高测量精度。
优选地,所述电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置还包括移动单元,所述移动单元包括引出轴和轨道,所述烧蚀屏蔽箱底壁设有第二通孔,引出轴的一端与接地底座侧壁连接,所述引出轴的另一端伸出第二通孔、与轨道滑动连接。
有益效果:通过移动引出轴,实现对接地底座的移动,由于电缆缓冲层位于接地底座上,从而改变四探针接头与电缆缓冲层的相对位置,可以对不同位置的电缆缓冲层电阻进行测量。
本发明还提供采用电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置的电阻测量方法,包括以下步骤:
(1)将电缆缓冲层放置在烧蚀屏蔽箱内的接地底座上,转动旋转支架,然后按压旋转支架,旋转支架往下移动,使电极片与电缆缓冲层接触,开启工频电压回路单元,通过导线对电缆缓冲层施加电压,到达预设状态后,关闭工频电压回路单元;
(2)转动旋转支架,使探针接头接触电缆缓冲层,通过测量回路单元测量电缆缓冲层的电阻;
(3)重复步骤(1)和(2),直至缓冲层出现明显烧蚀现象,得到电缆缓冲层烧蚀过程各阶段的电阻。
本发明的工作原理:
(1)将电缆缓冲层放置在烧蚀屏蔽箱内的接地底座上,转动旋转支架,然后按压旋转支架,使电极片与电缆缓冲层接触,开启工频电压回路单元,对电缆缓冲层施加电压,到达预设状态后,关闭工频电压回路单元。
(2)转动旋转支架,使探针接头接触电缆缓冲层,通过测量回路单元测量电缆缓冲层的电阻及电阻率。
(3)重复步骤(1)和(2),直至缓冲层出现明显烧蚀现象,得到电缆缓冲层烧蚀过程各阶段的电阻及电阻率。
本发明的优点在于:本发明结构简单,可以在电缆缓冲层高压烧蚀模拟和电阻测量中快速切换,获得电缆缓冲层烧蚀过程中各阶段电阻变化参数。
高温电缆在带电过程中,电缆缓冲层温度一般为70-80℃,加温电炉可以使电缆缓冲层在开始实验前达到70-80℃的热平衡,更真实的模拟实际工况,通过滑动轴承,旋转支架可沿滑动轴承轴线上下移动,同时实现转动。
通过穿舱连接器可以对箱体内部分电路进行屏蔽保护,减少了电炉加热以及外部电压对电路的影响。当转动旋转支架时,穿舱连接器可以在环形槽孔内随之转动。
四探针接头的测量范围可以做到很小,所以可以选取烧蚀实验材料的不同烧蚀区域进行电阻测量。
通过弹簧加压装置调节电极片、四探针接头与电缆缓冲层之间的压力,减小气隙,提高测量精度。
附图说明
图1为本发明实施例1中电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置的结构示意图;
图2为本发明实施例3中电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置的结构示意图;
图中:烧蚀屏蔽箱111;旋转支架112;第一分支架113;第二分支架114;滑动轴承115;电极片116;探针接头117;接地底座118;加温电炉119;穿舱连接器120;绝缘线盒122;第一导线123;第一电压表1241;第一电流源1242;测量屏蔽箱1243;第二电压表1251;电流表1252;熔断器1253;升压变压器1254;电压源1255;弹性件1261;螺钉1262;旋转座1263;绝缘外壳1264;引出轴1281;轨道1282。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
需要说明的是,在本文中,如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
一种电缆缓冲层烧蚀过程电阻测量装置,如图1所示,包括烧蚀屏蔽箱111、旋转支架112、电极片116、探针接头117、接地底座118、测量回路单元和工频电压回路单元。
烧蚀屏蔽箱111的形状根据实际需要设置,为长方体、正方体或圆柱体,但不仅限于这几种。烧蚀屏蔽箱111的顶壁开设第一通孔。
旋转支架112呈圆柱状,旋转支架112与第一通孔转动连接,本实施例采用以下方式转动连接,第一通孔内安装滑动轴承115,滑动轴承115与第一通孔的安装方式为现有技术,转轴支架安装在滑动轴承115上,旋转支架112可沿滑动轴承115轴线上下移动,同时实现转动。本实施例中的转动连接方式也可以采用现有技术中的其他方式实现。
旋转支架112的一端伸入烧蚀屏蔽箱111,旋转支架112的另一端伸出烧蚀屏蔽箱111,为方便安装电极片116和探针接头117,本实施例还包括第一分支架113和第二分支架114,第一分支架113和第二分支架114的截面均为L形,第一分支架113的一端与旋转支架112的底端固定连接,第一分支架113的另一端朝向烧蚀屏蔽箱111内底壁设置,第二分支架114的一端与旋转支架112的底端固定连接,第二分支架114的另一端朝向烧蚀屏蔽箱111内底壁设置。
第一分支架113内埋有四根铂金丝导线,第一分支架113的末端安装接线端子,接线端子与铂金丝导线连接,本实施例中探针接头117为四探针接头117,四探针接头117与接线端子连接,四探针接头117的落点呈一条直线。
第二分支架114的末端固定连接电极片116,本实施例中探针针尖与电极片116的底壁位于同一水平面。本实施例中的电极片116不仅可以为平整的电极片116,在实际高压电缆烧蚀过程中是由皱纹铝护套造成烧蚀,因此,电极片116也可以为皱纹形。
接地底座118固定安装在烧蚀屏蔽箱111的内底壁,电缆缓冲层放置在接地底座118上,接地底座118的位置与电极片116或四探针接头117的位置相对,旋转支架112往下移动能够使电极片116或四探针接头117与电缆缓冲层接触,接地底座118的底端连接第一导线123,第一导线123为铂金丝导线,第一导线123穿过烧蚀屏蔽箱111接地。
为维持烧蚀屏蔽箱111内电缆运行时线芯温度,本实施例还包括加温电炉119,加温电炉119安装在烧蚀屏蔽箱111的顶壁,烧蚀屏蔽箱111上的第一通孔贯穿至加温电炉119顶壁。
本实施例还包括穿舱连接器120,加温电炉119和烧蚀屏蔽箱111顶壁设有环形槽孔,穿舱连接器120安装在环形槽孔内,穿舱连接器120以旋转支架112为中心,沿环形槽孔转动,穿舱连接器120的一端通过第二导线与电极片116连接,第二导线为铂金丝导线,第二导线外套设绝缘线盒122,第二导线通过穿舱连接器120穿出烧蚀屏蔽箱111和加温电炉119。
测量回路单元包括第一电压表1241、第一电流源1242和测量屏蔽箱1243,第一电压表1241和第一电流源1242均位于测量屏蔽箱1243内,测量屏蔽箱1243固定安装在旋转支架112侧壁,第一电压表1241通过埋设在旋转支架112内的铂金丝导线与四探针接头117的中间两根探针连接,第一电流源1242通过埋设在旋转支架112内的导线与四探针接头117外侧两根探针连接。
工频电压回路单元包括第二电压表1251、电流表1252、熔断器1253、升压变压器1254和电压源1255,电压源1255与熔断器1253串联连接,熔断器1253接入升压变压器1254的输入端,升压变压器1254的输出端并联第二电压表1251,升压变压器1254的输出端串联电流表1252,第二电压表1251的一端通过第二导线与穿舱连接器120连接,第二电压表1251的另一端与第一导线123连接。
为提高测量精度,本实施例还包括弹簧加压装置,弹簧加压装置包括弹性件1261、螺钉1262、旋转座1263和绝缘外壳1264,其中弹性件1261为弹簧。
绝缘外壳1264的一端固定安装在旋转支架112顶端,弹性件1261的一端与绝缘外壳1264内底壁固定连接,弹性件1261的另一端套设在螺钉1262上,螺钉1262的螺帽位于弹性件1261上方,螺帽的直径大于弹簧外径。旋转座1263的一端与绝缘外壳1264顶壁螺纹连接,旋转座1263的另一端位于绝缘外壳1264外部,转动旋转座1263,使旋转座1263的一端与螺钉1262的螺帽接触,继续转动旋转座1263,使旋转座1263下压螺钉1262,旋转座1263往下移动致使弹性件1261压缩。
本实施例的工作原理:
(1)将电缆缓冲层放置在接地底座118上,转动旋转支架112,然后通过手动按压旋转支架112,或转动旋转座1263,旋转座1263的一端按压螺钉1262的螺帽,使螺钉1262按压弹性件1261,通过调整弹性件1261的按压力,使旋转支架112能够沿滑动轴承115的轴线往下移动,从而使电极片116与电缆缓冲层接触,打开电压源1255,缓慢升高电压,当第二电压表1251显示达到试验预定幅值时停止升压,记录试验过程及参数变化。持续试验达到设定时间或出现明火、电流表1252数值激增时,关闭电压源1255。
(2)手动将旋转支架112上移,或反向转动旋转座1263,减小弹簧加压装置压力,转动旋转支架112,使探针接头117接触电缆缓冲层,适当增加弹簧加压装置压力,使探针接头117紧密接触电缆缓冲层,打开电流源,记录电压表参数。
(3)重复步骤(1)和(2),直至缓冲层出现明显烧蚀现象,得到电缆缓冲层烧蚀过程各阶段的电阻及电阻率。
本实施例有益效果:本实施例结构简单,可以在电缆缓冲层高压烧蚀模拟和电阻测量中快速切换,获得电缆缓冲层烧蚀过程中各阶段电阻变化参数。
加温电炉119可以维持烧蚀屏蔽箱111内电缆运行时线芯温度,通过滑动轴承115,旋转支架112可沿滑动轴承115轴线上下移动,同时实现转动。
屏蔽箱、测量屏蔽箱1243、穿舱连接器120以及埋设式铂金丝导线实现了对箱内电路部分进行了屏蔽保护,减少了电炉加热以及外部电压对其的影响四探针接头117的测量范围可以做到很小,所以可以选取烧蚀实验材料的不同烧蚀区域进行电阻测量。
通过弹簧加压装置调节电极片116、四探针接头117与电缆缓冲层之间的压力,减小气隙,提高测量精度。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于:第一通孔内固定安装套筒(图未示),旋转支架112安装在套筒内,调整旋转支架112侧壁与套筒内侧壁之间的摩擦力,使摩擦力大于旋转支架112的重力,旋转支架112不会由于重力掉落,同时按压后能够使旋转支架112沿套筒的轴线往下移动。
实施例3
本实施例与实施例1或实施例2的区别之处在于:还包括移动单元,移动单元包括引出轴1281和轨道1282,烧蚀屏蔽箱111底壁设有第二通孔,引出轴1281的一端与接地底座118侧壁固定连接,引出轴1281的另一端伸出第二通孔、与轨道1282滑动连接。
有益效果:通过移动引出轴1281,实现对接地底座118的移动,由于电缆缓冲层位于接地底座118上,从而改变四探针接头117与电缆缓冲层的相对位置,可以对不同位置的电缆缓冲层电阻进行测量。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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