[发明专利]一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法

说明书

本发明公开了一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法，该装置包括用于提供施加于缓冲层的电压的工频电压回路单元以及连接于工频电压回路单元上用于模拟缓冲层烧蚀故障的缓冲层实验单元；所述缓冲层实验单元包括缓冲层实验腔以及安装于缓冲层实验腔中的位移组件、旋转组件以及主要由球电极和棒电极构成的电极组件；电缆缓冲层缠绕在棒电极上，位移组件用于控制球电极沿棒电极轴向上的位置，旋转组件用于控制棒电极旋转。本发明能够对高压电缆缓冲层烧蚀过程进行快速高效模拟，在短时间内制备大量缓冲层烧蚀样本，为高压电缆缓冲层烧蚀特性研究提供便利。

技术领域

本发明属于高压输电电缆绝缘特性实验技术领域，涉及人工产生高压电缆阻水缓冲层表面烧蚀缺陷，以分析缺陷部位电气理化特性，进而研究电场作用下阻水缓冲层烧蚀机理及烧蚀产物成分，具体涉及一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法。

背景技术

随着我国城市电网快速发展，高压输电电缆的桥梁及纽带作用日益突出。据不完全统计，我国已投运的110kV及以上高压电缆线路总长已超过8000km，最高电压等级已达500kV。然而，在实际制造、运输、安装及运行过程中，高压电缆常不可避免地遇到挤压、扭曲甚至过度弯折等情况，上述因素将引起铝护套与阻水缓冲层的过盈接触。在机械压力及电场的共同作用下，缓冲层内部阻水粉将发生化学反应，生成主要成分为Na₂CO₃、Al(OH)₃及Al₂O₃的白色粉末状物质，该物质将使高压电缆铝波纹管与缓冲层间出现高阻连接，引发烧蚀甚至局部放电。尽管缓冲层故障有如此严重后果，但由于缓冲层烧蚀发生在电缆内部，迄今为止研究人员仍难以掌握其烧蚀特性及烧蚀机理，这无疑为高压电缆的安全生产运行埋下巨大隐患。此外，缓冲层烧蚀过程随机性较强，对其分析往往需要大量样本，这也增加了缓冲层故障的研究难度。

申请号为CN201910831033.3的专利申请文件公开了一种电缆缓冲层状态评价方法及系统，该方法及系统可获取被测电缆的透视图，根据被测电缆的透视图，计算得到被测电缆的脱离长度；根据被测电缆的参数，计算得到被测电缆的允许距离，通过对比被测电缆的脱离长度和允许距离，得到被测电缆的评价结果；通过该评价方法及系统能够直观、准确地对缓冲层状态进行评价。申请号为CN201911205046.6的专利申请文件公开了一种基于X光机的电缆缓冲层烧蚀检测系统及方法，该检测系统包括：缓冲层故障电缆、X光机、X光机反射板、调节装置和显示装置；调节装置包括第一调节板、第二调节板和连接杆，第一调节板和第二调节板通过连接杆相连接；缓冲层故障电缆和X光机反射板设置在第一调节板上，且X光机反射板设置在缓冲层故障电缆后侧；X光机发射的X射线光照射在缓冲层故障电缆上时，X射线光透过缓冲层故障电缆投射到X光反射板上，并通过与X光机反射板相连接的显示装置进行密度显示以判断缓冲层故障电缆是否生了烧蚀现象。

然而，以上现有缓冲层实验装置及评估方法的主要缺点是：只能实现对少量缓冲层试样的材料特性及电气特性进行测试评估，不能在短时间内制备大量缓冲层烧蚀样本，也不能在实验室模拟真实高压输电电缆内部的铝波纹管-阻水缓冲层结构，不能重现真实工况下的缓冲层烧蚀故障。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足，提供一种旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置及方法，可对高压电缆缓冲层烧蚀过程进行快速、便捷、高效的模拟，并在短时间内制备大量缓冲层烧蚀样本，从而为后续高压电缆缓冲层烧蚀特性研究提供便利。

为了达到上述目的，本发明的发明思路为：利用棒电极和球电极组成电极组件，电缆缓冲层缠绕在棒电极上，通过球电极与棒电极接触位置向电缆缓冲层施加电压，模拟缓冲层烧蚀故障；通过调整球电极相对于棒电极的位置，可以快速制作多个缓冲层烧蚀样本。

基于上述发明思路，本发明提供的旋转步进式电缆缓冲层烧蚀故障模拟装置，包括用于提供施加于缓冲层的电压的工频电压回路单元以及连接于工频电压回路单元上用于模拟缓冲层烧蚀故障的缓冲层实验单元；