一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子测量的技术领域，具体而言，涉及一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置。


背景技术：

2.电缆是一种传输电能与电信号的一种装置，电缆沟是变电站向外界输送电源的地下管道，用来敷设电缆以及更换电力电缆设施。变电站电缆的布局很多采用同沟敷设的方式，一旦一根电缆突然起火，将会引燃附近电缆，并且火焰会快速沿电缆敷设方向蔓延。而且电缆沟在运行过程中与外部环境基本隔绝，总体位置处于相对隐蔽的地区，使得人们发现火灾和扑救火灾的难度增加。
3.现有电缆沟的火灾自动报警系统，是通过设置感烟、火焰、感温等传感器，探测火灾发生后才会产生的各种物理现象，无法进行提前预测会造成很大的破坏和损失。
4.电缆沟中的电缆由保护层、绝缘层、半导电层和导体组成，除了核心导体外，绝缘层和保护层多属于高分子可燃物，在高温下会发生燃烧、热降解、热分解、电降解和电分解等现象。电力电缆运行的实际经验表明，绝缘层的劣化或失效是引起绝缘击穿从而引发火灾的主要原因。高压电缆的传输电压更高，对电缆造成的绝缘侵蚀更加严重，电缆绝缘材料在失效时会产生更大的破坏。因此如果可以在电缆绝缘材料失效前对其挥发性特征物进行检测就能对早期火灾进行预警，避免更大的损失，但是目前对这种挥发物的特征还不清楚，同时这种挥发物产生时的温度、电压等物理参数尚不明确，需要一种试验装置进行检测试验，该装置需要能够对放电电流进行调节，并可以观察电流特性与试验电缆之间的关系。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：提供一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置。
6.本实用新型的技术方案是：提供了一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置，该装置包括：真空容器、放电模块、示波模块和温度监控模块；
7.真空容器包括：玻璃杯、玻璃塞、阀门和样片放置台座；
8.玻璃杯开口朝上，玻璃塞将玻璃杯的开口封闭，玻璃塞和玻璃杯的开口之间的缝隙由密封圈密封，玻璃杯侧面设有连通玻璃杯内腔的阀门，阀门用于连接真空泵，玻璃杯内部设置样片放置台座；
9.放电模块包括：两个电极、电压传感器、电流传感器、电阻箱和升变电压器；
10.两个电极穿过玻璃杯侧壁孔洞中相对设置并互相共轴，两个电极与玻璃杯的连接处涂抹密封胶；电缆样片置于样片放置台座中，电缆样片中间开有小孔，两个电极的轴线穿过小孔，两个电极之间分别连接电压传感器和串联的电流传感器、升变电压器，其中升变电压器外接电源；
11.示波模块包括：数字示波器；
12.数字示波器两个输入端分别连接电压传感器和电流传感器的输出端；
13.温度监控模块包括：光纤光栅温度传感器和光纤光栅解调器；
14.光纤光栅温度传感器与光纤光栅解调器相连接，光纤光栅温度传感器的探头位于电缆样片中间的小孔处。
15.上述任一项技术方案中，进一步地，该装置还包括：气体收集模块；气体收集模块中的抽取设备为注射器，使用时连接阀门。
16.上述任一项技术方案中，进一步地，注射器使用时连接橡胶密封管，橡胶密封管的另一端连接阀门，抽取前保证密封。
17.上述任一项技术方案中，进一步地，样片放置台座为“凵”形的支架，电缆样片从“凵”形的支架竖直两边之间的上端开口插入。
18.上述任一项技术方案中，进一步地，电缆样片取自电缆绝缘层，并且是正方形切割片。
19.上述任一项技术方案中，进一步地，电阻箱可自由调节接入电路的电阻，电阻箱阻值最小可调至0ω。
20.上述任一项技术方案中，进一步地，示波模块还包括：计算机；
21.数字示波器通过数据线与计算机连接。
22.本实用新型的有益效果是：
23.本实用新型中的技术方案，玻璃塞置于玻璃杯上方，并且能够安装与拆卸，便于对电缆样片进行更换；在“凵”形设计的双层支架上放置样片过程简单迅速，在正方形样片的三条边上形成支撑力，更加稳固，中心部分无阻碍不影响电弧的通过；真空容器与各部件连接处均做了密封措施，装置最终收集到的气体成分更加准确；
24.使用可调节阻值的电阻箱接入电路便于对电路电流进行调节，对产生的电弧产生不同影响；可以通过电压传感器和电流传感器测量并输出电路参数，输入数字示波器中便于观察图像，最后传入计算机中使用软件分析电弧特性。
附图说明
25.本实用新型的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是根据本实用新型的一个实施例的一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置的结构示意图；
27.图2是根据本实用新型的一个实施例的一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置的玻璃容器侧面示意图。
28.其中，101-玻璃塞，102-阀门，103-样片放置台座，104-玻璃杯，201-两个电极，202-电压传感器，203-电流传感器，204-升变电压器，205-电阻箱，206-数字示波器，207-计算机，301-光纤光栅温度传感器，302-光纤光栅解调器，401-电缆样片。
具体实施方式
29.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
30.在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
31.经研究发现，电缆绝缘材料在高温热降解、电降解在接近临界燃烧时会产生不同的挥发性有机气体(volatile organic compounds,vocs)，这种有机气体可作为燃烧特征来进行火灾辨识，能够有效提高火灾探测的准确率。通过对xlpe(交联聚乙烯)电缆局部放电(释放特征气体检测技术展开研究，电缆接头内部出现缺陷发生局放时，会分解破坏局部放电点周围的绝缘材料，释放出一定的气体，收集不同放电条件下局部放电生成的气体，通过对这些气体的检测，可以评估xlpe电缆中间接头的工作状态。
32.本实施例提供了一种电缆绝缘层的局部放电电弧特性试验装置，该装置包括：真空容器、放电模块、示波模块、温度监控模块、气体收集模块。
33.如图1所示，该试验装置的真空容器可以制造真空环境，该真空容器的特征为：由玻璃杯104和玻璃塞101组成，玻璃塞101置于玻璃杯104上方，玻璃杯104侧面有一阀门102，连接真空泵或注射器；玻璃杯104内部设置样片放置台座103，该台座103由两片玻璃材料组成，两片之间有一定空隙，固定在玻璃杯104内部直径处。
34.如图2所示，玻璃片形状呈“凵”型，可以使电缆样片401立在两片中间；该系统的各部件之间使用密封圈和密封胶密封，另外如图1所示电极201以及温度监控模块301-302在玻璃杯104侧壁开孔穿入，使用密封胶封闭空隙。
35.放电模块的电路包括：两个电极201、电压传感器202、电流传感器203、电阻箱205、升变电压器204；使用导线相连；电压传感器202两端分别连接在两个电极201上，电流传感器203一端连接电极201，一端连接电阻箱205，电阻箱205可以自由调节接入电路的电阻，最小值可调为0ω，电阻箱205另一端连接升变电压器204，升变电压器204内部包括一固定负载，起电路保护作用，外部连接供电电源，使用时两个电极201间形成真空电弧，通过调节电阻箱205和升变电压器204可以改变电弧的各种参数。
36.示波模块包括数字示波器206和计算机207，将电压传感器202和电流传感器203分别接入数字示波器206的两个输入端，数字示波器206的输出端连接计算机207，在数字示波器206的屏幕上观察电流-电压曲线，利用计算机207的软件记录、处理数据，分析电弧特性。
37.测温模块包括光纤光栅温度传感器301和光纤光栅解调器302，由光纤连接，光纤穿过玻璃杯104侧壁，光纤光栅温度传感器301固定于电缆样片401上；该温度传感器301为本征型光纤传感器，取代了传统的热敏电阻，其特征为尺寸较小，具有电磁不敏感性，特别适合复杂电磁环境下的温度测量。
38.气体收集模块的气体收集方法采用注射器抽取的方式，注射器连接阀门102，同时使用橡胶管包裹连接处保证密封性。
39.在本实施例中，玻璃塞101可以进行安装与拆卸，可拆卸结构便于更换不同电缆样片401；玻璃塞101可以选择活塞式或螺旋式等不同结构，玻璃杯104和玻璃塞101接触面至少各包括一个密封圈。
40.如图2所示，在本实施例中，电缆样片401取自电缆绝缘层，并应切成适合样片放置台座103的正方形，边长应等于玻璃杯的内直径，同时为模拟电缆破损的真实情况，需在样片正中心打一小孔；电极201穿过玻璃杯的侧壁，高度应为玻璃杯的内半径，在此高度两个
电极201与电缆样片401的中心孔共轴，工作时产生的电弧正对该破损位置；另外，光纤光栅温度传感器301具体位置应塞在该小孔处。
41.在本实施例中，连接阀门102与注射器的橡胶管应较短，收集气体前先在关闭阀门102的情况下用真空泵抽净注射器及橡胶管缝隙中的空气，再打开阀门102，使用注射器收集气体。
42.在本实施例中，电弧的大小、强度等参数可以通过调节电阻箱205和升变电压器204改变，电路上的电压传感器202和电流传感器203可以反应电弧的部分参数，将两者输入数字示波器206可以得到波形图像，再传输至计算机207内记录和分析数据。如此，就可以详细分析不同参数放电电弧的特性。
43.在本实用新型中，“固定”、“连接”等术语均应做广义理解，例如，“固定”可以是使用胶水等粘合剂固定，也可以是利用物理结构使其稳固固定；“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本实用新型的原理进行说明，并非意在对本实用新型进行限制。
45.尽管参考附图详地公开了本实用新型，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本实用新型的应用。本实用新型的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本实用新型保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。