[发明专利]高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制方法。本发明还涉及专用于所述方法的高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制系统。

背景技术

高压直流输电线路中采用的XLPE绝缘高压直流电缆，具有体积小、传输容量大、绝缘水平高、维护成本低、对环境影响小等一系列优点，已经在陆地和海底的一些输电线路示范或实际工程中得到了应用。但是目前对这种高压直流电缆的长期运行情况、老化过程等方面的系统研究还不够完善。

高压直流电缆主绝缘所承受的温度梯度对于其绝缘状态和使用寿命都有着直接的影响，特别对于XLPE绝缘高压直流电缆来说，在直流电压下，(1)XLPE绝缘中的电场分布与其绝缘电导率有关，而电导率是温度的函数；(2)XLPE绝缘高压直流电缆在运行中会有空间电荷的累积。研究表明，空间电荷的累积程度与XLPE绝缘承受的温度梯度有着直接的关系。因此，在研究XLPE绝缘高压直流电缆的绝缘性能时，需要把电缆XLPE绝缘控制在恒定的温度梯度下，以准确掌握空间电荷积累、绝缘老化等与温度梯度之间的关系，进而为XLPE绝缘高压直流电缆的研发提供技术支撑。综上所述，温度控制对于XLPE绝缘高压直流电缆绝缘性能的研究是十分重要的。

目前关于高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制方法，只对电缆线芯温度进行控制，还没有一种对电缆外表面温度进行准确控制的方法，不能在XLPE绝缘上形成稳定可控的温度梯度。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制方法。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种专用于上述方法的高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制系统。

采用本方法和系统，可同时准确控制XLPE绝缘高压直流电缆线芯温度与外表面温度，进而在XLPE绝缘上形成稳定可控的温度梯度。

解决上述第一个技术问题，本发明采用以下的技术方案：

S1，将XLPE绝缘高压直流电缆、接头和终端连接成勺形闭合回路，称为试验回路；

S2，将与试验回路电缆的型号和生产批次相同XLPE绝缘高压直流电缆连接成U形闭合回路，称为模拟回路；

S3，在试验回路电缆上施加试验电压，模拟回路电缆上不施加试验电压；

S4，高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制，包括对模拟回路和试验回路电缆线芯电流控制和周围媒介温度控制，具体包含以下子步骤：

S4-1，用升流装置为试验回路与模拟回路中的XLPE绝缘高压直流电缆通以电流；

S4-2，在模拟回路中，测量电缆线芯电流、线芯温度、绝缘屏蔽层温度、电缆外表面温度和电缆周围媒介温度；

S4-3，在模拟回路中，持续调节电缆线芯电流和电缆周围媒介温度，直至电缆线芯温度和绝缘屏蔽层温度达到预定值，记录此时电缆线芯电流和电缆周围媒介温度；

S4-4，在试验回路中，测量电缆线芯电流、电缆外表面温度和电缆周围媒介温度；

S4-5，在试验回路中，持续调节电缆线芯电流和电缆周围媒介温度，直至与模拟回路中相同，此时认为试验回路中电缆线芯温度和绝缘屏蔽层温度与模拟回路中相同，同样达到预定值，从而在试验回路中电缆XLPE绝缘上形成稳定可控的温度梯度。

所述的勺形为：电缆从中部折返呈平行两段，电缆两端与终端相连接并水平对齐，折返部分通过半径大于电缆最小弯曲半径的圆弧过渡，折返部分的一端与过渡圆弧相切，俯视呈勺形；

所述的U形为：电缆从中部折返呈平行两段，电缆两端与终端相连接并水平对齐，折返部分通过半径等于电缆最小弯曲半径的圆弧过渡，折返部分的两端与过渡圆弧相切，俯视呈睡倒的U形。

解决上述第二个技术问题，本发明采用以下的技术方案：

一种专用于上述方法的高压直流电缆负荷循环试验绝缘温度梯度控制系统，其特征是包括：

一将XLPE绝缘高压直流电缆、接头和终端连接成的勺形闭合回路，称为试验回路；

一将与试验回路电缆的型号和生产批次相同的XLPE绝缘高压直流电缆连接成的U形闭合回路，称为模拟回路；

所述的试验回路和模拟回路均包括水温控制单元、升流单元和测量控制单元；