[发明专利]非侵入式高压输电电缆在线自动维护和缺陷修复系统

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物绝缘电缆维护技术领域，特别涉及一种非侵入式高压输电电缆在线自动维护和缺陷修复系统。

背景技术

高压输电电缆在长期运行过程中容易遭受过电压、纹波及其他外部环境的侵害而形成绝缘缺陷。特别是直流电缆，由于绝缘内部空间电荷的积聚而发生放电，形成微缺陷。即使是在理想的运行条件下，由于电缆制造过程中不可避免的在绝缘介质中引入杂质缺陷，在强电场作用下也会发展为绝缘破坏。这些绝缘缺陷会在长期运行过程中或在强电场作用下发展为电树枝，并迅速贯穿绝缘介质，造成电缆过早劣化，大大缩短电缆的使用寿命并引发故障，降低输电系统的可靠性和稳定性。

因此，针对以上问题，一方面从电缆的设计制造出发，努力改善绝缘电缆(挤塑电缆)的制造工艺，但目前依然无法将电缆缺陷降低到令人满意的程度。另一方面，则是努力研发具有高介电性能的新型电缆绝缘材料。无论采用什么样的绝缘介质，电气老化是任何电缆都无法避免的问题。另外目前已提出多种技术(如电桥法，声测法，直流冲击法)对电力电缆进行绝缘探伤，寻找电缆内部的故障点。然而，超、特高压直流输电电缆承担重大负荷任务且跨距远，输电走廊大多分布在荒野和多山地带的地下，定期的离线人工检修难以实现并耗费大量人力物力。对于输电电缆绝缘缺陷的在线修复，目前还没有应用于电缆绝缘修复的有效技术，具有自修复功能的绝缘材料还有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种非侵入式高压输电电缆在线自动维护和缺陷修复系统，该系统可以提高输电电缆的使用寿命，降低输电系统故障率。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种非侵入式高压输电电缆在线自动维护和缺陷修复系统，包括：高压输电电缆，所述高压输电电缆的绝缘材料为聚丙烯-氧化铁纳米复合材料；多个非侵入式高频电流激励装置，所述多个非侵入式高频电流激励装置相互间隔预设距离，每个非侵入式高频电流激励装置包围所述高压输电电缆，用于非侵入式地实现所述高压输电电缆的高频电流注入，并全自动地实现所述聚丙烯-氧化铁纳米复合材料的磁致升温和磁致保温功能，以对所述绝缘材料中初始电树缺陷进行自行修复。其中，所述每个非侵入式高频电流激励装置包括：螺绕磁环，所述螺绕磁环采用可开闭的电流钳结构，以通过夹扣在所述高压输电电缆上实现非侵入式的电流耦合；高频逆变器，所述高频逆变器采用IGBT全桥逆变拓扑和高频方波逆变的调制方式，以保证输出回路工作在谐振状态；供电模块，所述供电模块采用工频交流供电模式或太阳能及储能供电模式进行供电；循环水冷却模块，用于提供冷却水，以对所述螺绕磁环、所述高频逆变器进行冷却；以及控制模块，用于监控输出电流、输出功率、逆变频率、循环水温度和水压，并且实现所述逆变频率的闭环控制、升温与保温阶段的切换控制。

根据本发明实施例提出的非侵入式高压输电电缆在线自动维护和缺陷修复系统，高压输电电缆的绝缘材料为聚丙烯-氧化铁纳米复合材料，从而以较低的制造成本，在提高复合材料介电性能的同时具备自修复能力，并且通过多个非侵入式高频电流激励装置，在不降低供电可靠性的条件下实现全线安全、便捷、全自动的定期维护和微缺陷修复，提高输电电缆的使用寿命，降低输电系统故障率，打破输电电缆在线维护和自修复的技术空白，对提高输电系统的可靠性具有重要意义。

另外，根据本发明上述实施例的非侵入式高压输电电缆在线自动维护和缺陷修复系统还可以具有如下附加的技术特征：

优选地，在本发明的一个实施例中，所述螺绕磁环上采用螺绕环结构均匀绕有励磁线圈。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述螺绕磁环的线圈导线采用高频利兹线或中空水冷铜管，以降低趋肤效应带来的发热。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：补偿电容器，所述补偿电容器与所述高频逆变器串联连接，以与所述螺绕磁环的线圈构成LC回路。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述供电模块包括整流桥与滤波装置，或者光伏板与蓄电池。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述循环水冷却模块包括：水泵、循环水道与散热器；冷凝器，所述冷却水通过所述冷凝器降温循环利用，其中，所述冷凝器为金属散热片，以通过空气传导散热；以及水压开关及温度传感器，所述水压开关及温度传感器与所述控制模块相连，用于提供循环水的欠压和过热保护功能。