随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置及方法与流程

1.本发明涉及电缆老化试验领域，尤其涉及随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置及方法。


背景技术：

2.随着国内桥梁的快速建设快速，敷设在桥梁上的电缆线路的数量也在不断增长。桥梁作为电缆上桥梁的唯一电能输送通道，其重要性不言而喻，其运行可靠性关乎整个电网的安全运行，并且一旦桥梁电缆出现故障，抢修等工作耗时费力。同时，当电缆敷设在桥梁通道内时，电缆及电缆中间接头的结构层额外承受长期的机械力作用，这将导致加速电缆绝缘劣化，故障频发。
3.随桥电缆线路，其敷设在桥梁上的电缆长度长，中间接头多，电缆运行的环境复杂。部分电缆中间接头布置在桥梁的钢箱梁内，桥梁钢箱梁内环境温度可高达48.5℃甚至更高，同时箱梁内基本处于密闭环境，因此在箱梁内的电缆接头运行环境更恶劣，需要采取一些特殊措施，如不采用防水壳结构等。这就需要对箱梁内的电缆中间接头在运行过程中的温升特性及温度分布进行试验研究。同时由于桥梁上的电缆中间接头固定方式使得中间接头的铅封等结构层受长期的振动疲劳影响，可能会出现铅封开裂、绝缘件抱紧力降低、绝缘劣化加速等问题。
4.传统的电缆中间接头老化情况研究只涉及工作电压下温度的影响，没有考虑振动对接头结构层及铅封抱紧力的影响。由于随桥敷设电缆所处的运行环境比较恶劣，运检人员无法实地进行数据采集与分析，故需要一种能够模拟随桥敷设电缆运行环境的电缆中间接头绝缘的老化方法，以便对其老化数据进行采集与分析，为随桥敷设电缆的运行与维修提供理论与实验基础。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置及方法，以便实现对随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化的模拟及模拟老化相关数据的采集为目的。为此，本发明采取以下技术方案。
6.随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置，包括用于环境模拟装置和数据采集装置；
7.所述的环境模拟装置包括变压器、调压器、机械振动台和穿心变压器，所述的变压器连接调压器后与电缆连接以为电缆和中间接头提供工作电压，所述的机械振动台的上面用于设置电缆和中间接头以模拟桥梁振动，述的穿心变压器通过导体连接线连接中间接头两端电缆以使电缆和中间接头的导体通流发热，模拟随桥电缆运行时所处的高温环境；
8.所述的数据采集装置包括温度数据采集装置和振动、抱紧力数据采集装置，所述的温度数据采集装置包括用于布置在中间接头各结构层的热电偶温度传感器、敷设在中间
接头表面的分布式光纤传感器和架设在能拍摄到整个接头的位置的红外热成像仪；所述的振动、抱紧力数据采集装置包括布置在中间接头各结构层的压力传感器和布置在中间接头及其铅封位置的加速度传感器；
9.所述的数据采集装置还包括数据采集设备，所述的热电偶温度传感器、分布式光纤传感器、红外热成像仪、压力传感器和加速度传感器均连接到数据采集设备上，所述的环境模拟装置和数据采集装置均连接到实验操作控制平台。
10.本装置可方便地模拟随桥电缆所处的工作电压与高温及振动环境，通过各种传感器能够方便地采集模拟老化相关的各种数据。
11.作为优选技术手段：所述的机械振动台的上面设有电缆支架，中间接头两端的电缆设置于支架上。由于桥梁的敷设环境，随桥电缆一般敷设于各类支架上，通过设置电缆支架，把电缆设置于电缆支架上，可以更好地模拟环境。
12.随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置的使用方法，包括以下步骤：
13.1)调研随桥电缆的敷设环境、接头布置方式与随桥电缆运行条件，获得随桥电缆中间接头运行过程中的工作电压与环境温度参数；
14.2)调研随桥电缆中间接头机械振动特性，确定随桥电缆的振动频率、振动幅值模拟参数和随桥电缆共振特征频率；
15.3)安装中间接头，并在电缆导体表面、应力锥根部、中间接头表面和铅封表面放置热电偶温度传感器，在电缆绝缘与中间接头绝缘界面上布置压力传感器，在接头表面敷设分布式光纤传感器，在铅封表面和接头表面布置加速度传感器，将红外热成像仪架设在能拍摄到整个接头的位置。
16.4)将接好中间接头的电缆放置在机械振动台上，将热电偶温度传感器、分布式光纤传感器、红外热成像仪、压力传感器和加速度传感器连接到各自的数据采集设备上；用穿心变压器将接头两端的电缆连接起来，将变压器连接调压器后再连接到电缆；
17.5)将数据采集设备连接到实验操作控制平台上；
18.6)根据调研结果设置振动台的振动频率、设置并开启穿心变压器施加的工作电流和变压器提供的工作电压；
19.7)模拟老化实验开始，各传感器的监测数据通过数据采集设备传递到实验操作控制平台。本方法过程简单，操作方便，可以有效的实现环境模拟和实现对中间接头绝缘老化特性的关键数据的采集，便于实施对电缆中间接头绝缘电-热-振动联合老化特性的研究。
20.有益效果：本装置可方便地模拟随桥电缆所处的工作电压与高温及振动环境，可以有效的实现环境模拟和实现对中间接头绝缘老化特性的关键数据的采集，便于对电缆中间接头绝缘电-热-振动联合老化特性的研究。
附图说明
21.图1是本发明中环境模拟装置连接示意图。
22.图2是本发明中温度数据采集各传感器分布示意图。
23.图3是本发明中振动、抱紧力数据采集装置各传感器分布示意图。
24.图4是本发明中使用方法流程示意图。
25.图中：1、变压器；2、调压器；3、机械振动台；4、穿心变压器；5、中间接头；6、导体连
接线；7、电缆；8、电缆支架；9、热电偶温度传感器；10、分布式光纤传感器；11、红外热成像仪；12、压力传感器；13、加速度传感器。
具体实施方式
26.以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
27.如图1-3所示，随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置，包括用于环境模拟装置和数据采集装置；
28.环境模拟装置包括变压器1、调压器2、机械振动台3和穿心变压器4，变压器1连接调压器2后与电缆7连接以为电缆7和中间接头5提供工作电压，机械振动台3的上面用于设置电缆7和中间接头5以模拟桥梁振动，所通过导体连接线6连接中间接头5两端电缆7以使电缆7和中间接头5的导体通流发热，模拟随桥电缆7运行时所处的高温环境；
29.数据采集装置包括温度数据采集装置和振动、抱紧力数据采集装置，温度数据采集装置包括用于布置在中间接头5各结构层的热电偶温度传感器9、敷设在中间接头5表面的分布式光纤传感器10和架设在能拍摄到整个接头的位置的红外热成像仪11；振动、抱紧力数据采集装置包括布置在中间接头5各结构层的压力传感器12和布置在中间接头5及其铅封位置的加速度传感器13；
30.数据采集装置还包括数据采集设备，热电偶温度传感器9、分布式光纤传感器10、红外热成像仪11、压力传感器12和加速度传感器13均连接到数据采集设备上，环境模拟装置和数据采集装置均连接到实验操作控制平台。
31.为了更好地模拟环境，机械振动台3的上面设有电缆支架8，中间接头5两端的电缆7设置于支架上。由于桥梁的敷设环境，随桥电缆7一般敷设于各类支架上，通过设置电缆支架8，把电缆7设置于电缆支架8上，可以更好地模拟环境。
32.随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置的使用方法，如图1-3所示，其过程包括以下步骤：
33.s1：调研随桥电缆的敷设环境、接头布置方式与随桥电缆运行条件，获得随桥电缆中间接头运行过程中的工作电压与环境温度参数；
34.s2：调研随桥电缆中间接头机械振动特性，确定随桥电缆的振动频率、振动幅值模拟参数和随桥电缆共振特征频率；
35.s3：安装中间接头5，并在电缆7导体表面、应力锥根部、中间接头5表面和铅封表面放置热电偶温度传感器9，在电缆7绝缘与中间接头5绝缘界面上布置薄膜压力传感器12，在接头表面敷设分布式光纤传感器10，在铅封表面和接头表面布置加速度传感器13，将红外热成像仪11架设在能拍摄到整个接头的位置。
36.s4：将接好中间接头5的电缆7放置在机械振动台3的电缆支架8上，将热电偶温度传感器9、分布式光纤传感器10、红外热成像仪11、薄膜压力传感器12和加速度传感器13连接到各自的数据采集设备上；用穿心变压器4将接头两端的电缆7连接起来，将变压器1连接调压器2后再连接到电缆7；
37.s5：将数据采集设备连接到实验操作控制平台上；
38.s6：根据调研结果设置振动台的振动频率、设置并开启穿心变压器4施加的工作电流和变压器1提供的工作电压；
39.s7：模拟老化实验开始，各传感器的监测数据通过数据采集设备传递到实验操作控制平台。
40.本实例中，实验操作控制平台为计算机。
41.本装置和方法可方便地模拟随桥电缆所处的工作电压与高温及振动环境，可以有效的实现环境模拟和实现对中间接头绝缘老化特性的关键数据的采集，便于对电缆中间接头绝缘电-热-振动联合老化特性的研究。
42.以上图1-4所示的随桥电缆中间接头电-热-振动联合老化装置及方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。