一种应用XLPE电缆培育电树枝的实验装置

一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置
技术领域
1.本发明属于绝缘材料老化实验技术领域，特别是涉及到一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置。


背景技术：

2.电树老化是电缆绝缘老化的一种重要形式，电树会使得电缆的绝缘裕度下降，进而缩短电缆使用寿命，在一定条件下，还有可能导致电缆绝缘击穿。这将严重影响电网运行，造成停电事故。因此，对电缆绝缘电树老化的研究具有极为重要的意义。
3.电缆在制造、运输、敷设以及投入使用的过程中，总会不可避免地对绝缘层造成一定的损伤，使得电缆绝缘处存在一些微小缺陷，这些微小缺陷在遭遇雷电或操作过电压时，就会发展成电树枝。现有的研究电树生长的方法一般是采用针板电极法来模拟电树发生条件。该方法需将xlpe制成2
±
1mm厚的薄片，再将钨针从侧面插入xlpe薄片。该方法无法完全模拟电缆在实际运行过程中的真实生长环境及生长情况。
4.因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的不足：本发明提供一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置，用于在实验室内研究电缆在正常服役过程中，其绝缘层中的电树枝老化问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置，包括交流调压源、开关、整流电路、逆变电路、保护装置、变压器、铜板、针电极、试验槽、绝缘油和xlpe电缆试样；所述交流调压源、开关、整流电路、逆变电路、保护装置、变压器、铜板和针电极顺次电学连接；所述试验槽为有机玻璃试验槽；所述绝缘油盛于试验槽内；
7.所述针电极由钨丝制成，针尖曲率半径为2.5
±
0.5μm；
8.所述铜板上固定14根长度相同的针电极；
9.所述xlpe电缆试样为1m长单芯交联聚乙烯电缆；xlpe电缆试样剥去外护套、阻燃层和铜屏蔽层，将两端的外半导电层剥去10cm以防止爬电现象发生，端头处露出2cm长线芯。
10.通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
11.1.可以实现不同频率及不同电压等级下的电树老化研究。且试验装置结构简单，易于操作。
12.2.可以通过改变频率和电压等级来缩短电树生长所需时间。
13.3.xlpe电缆试样放置在装满绝缘油的试验槽内，可以有效防止放电现象的发生，降低安全隐患。
附图说明
14.图1为本发明一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置的结构示意图。
15.图2为本发明一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置的xlpe电缆试样结构示意图。
16.图3为本发明一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置的装配切面示意图。
17.图4为本发明一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置的xlpe电缆轴向结构示意图。
18.图5为本发明一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置的xlpe电缆径向结构示意图。
19.图中1-交流调压源、2-开关、3-整流电路、4-逆变电路、5-保护装置、6-变压器、7-铜板、8-针电极、9-试验槽、10-绝缘油、11-xlpe电缆试样。
具体实施方式
20.以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细的说明
21.需要特别说明的是文中所述"前后，上下，左右"等只是基于附图为了直观描述位置关系的一种简化说法，并非对技术方案的限定。
22.由附图1～5所示：一种应用xlpe电缆培育电树枝的实验装置，包括交流调压源1、开关2、整流电路3、逆变电路4、保护装置5、变压器6、铜板7、针电极8、试验槽9、绝缘油10和xlpe电缆试样11；所述交流调压源1、开关2、整流电路3、逆变电路4、保护装置5、变压器6、铜板7和针电极8顺次电学连接；所述试验槽9为有机玻璃试验槽；所述绝缘油10盛于试验槽9内；
23.所述铜板7上固定有14根所述针电极8，14根针电极8的长度相同，针尖的曲率半径为2.5
±
0.5μm，针尖指向背离铜板；
24.所述试验槽9为有机玻璃制成，所述绝缘油10盛于试验槽9内，需保证将xlpe电缆试样11放入试验槽9内后，绝缘油10可以浸没xlpe电缆试样11。
25.所述xlpe电缆试样11仅保留外半导电层111、xlpe层112、内半导电层113和线芯114。
26.本发明通过交流调压电源单元、开关单元、整流单元、逆变单元、保护单元、变压器单元、试验槽单元实现在一定频率、一定电压等级下电树枝的生长。同时，通过提高电压等级和频率，还可以缩短电树生长所需时间。所述的交流调压源1具有输出电压可调、稳定不失真、运行可靠等优点，为整套实验装置提供电压。所述的开关2可以控制整个电路的通断。所述的整流电路3将调压源提供的交流电压转换成直流。所述的逆变电路4可以实现频率调节并且将直流电压转换成交流电压。所述的保护装置5可以检测逆变输出电流，当检测到的逆变输出电流超出规定值会使得开关2断开。所述的变压器6可以在保持频率不变的情况下将低压转变为高压，输送到所述的铜板7。所述的铜板7将高压传送给14根针电极8，来为电树生长实验提供高压。所述的试验槽9作为盛装绝缘油10和xlpe电缆试样11的器皿，xlpe电缆试样11的线芯作为地级接地。
27.具体的实施中，所述xlpe电缆试样11采用yjv-8.7/15kv单芯交联聚乙烯绝缘电缆。其结构包括外护套115、阻燃层116、铜屏蔽层117、外半导电层111、xlpe层112、内半导电
层113和线芯114。试验时需将电缆截成1m长短电缆，剥去外护套115、阻燃层116和铜屏蔽层117，将两端的外半导电层111剥去10cm以防止爬电现象发生，端头处露出2cm长线芯114。
28.实验所需的电压大小，通过变压器6变比及交流调压源1的输入计算得到；实验所需的频率大小，通过逆变电路4的程序写入。
29.准备阶段，准备好试验所需的交流调压源1、开关2、整流电路3、逆变电路集成模块4、保护装置5、变压器6、铜板7、针电极8、试验槽9等实验所需设备及实验所需的绝缘油10和xlpe电缆试样11。
30.计算阶段，确定实验所需的电压大小：根据变压器6的变比可计算出需要交流调压源1提供的电压大小；实验所需的频率大小由逆变电路4决定，可由dsp程序写入到逆变电路4。
31.将准备好的各设备按照如图1所示的结构示意图连接起来，交流调压器1给定计算好的电压，实验所需频率由逆变电路4设定好；试验槽9的槽体由有机玻璃制成，槽内盛装绝缘油10，用来防止沿面放电的发生；将14根针电极8固定在铜板7上，然后将针电极8从外半导电层111垂直插入xlpe层112，针尖停留在距离内半导电层113外层2mm处；将插有针电极8的xlpe电缆试样11放入到试验槽9内；铜板7与变压器6的二次侧输出通过引线相连构成实验所需的高压电极，xlpe电缆试样11的线芯114接地。
32.试验槽9中的xlpe电缆试样11就可以在高频高压、高频低压、低频低压或低频高压下实现电树老化。电树老化周期一般在30-150min的时间不等，电压等级越高、频率越高，电树老化至同一程度所需时间就越短。
33.显然，上述所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。