模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統及使用方法技術方案

本發明專利技術提供了一種模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統及使用方法，包括：交流調壓器、升壓變壓器、保護限流電阻、屏蔽殼體、絕緣試樣、熱電偶式溫度傳感器、電熱絲、控溫器、半導體制冷器、高頻電流互感器、局部放電采集模塊、顯微式攝像頭和視頻采集模塊；交流調壓器輸出電壓至升壓變壓器，經變壓器升壓后至絕緣試樣中，熱電偶式溫度傳感器采集溫度信號至控溫器，控溫器控制電熱絲進行加熱或控制半導體制冷器進行冷卻；高頻電流互感器采集高頻信號至局部放電采集模塊，顯微式攝像頭采集視頻信號至視頻采集模塊。本發明專利技術設置了高低溫交替的環境溫度，模擬了電纜負荷循環條件，從而獲得模擬電纜真實負荷循環條件下的絕緣劣化與局部放電特征。與局部放電特征。與局部放電特征。

【技術實現步驟摘要】
模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統及使用方法


[0001]本專利技術屬于電氣工程高電壓與絕緣
，更具體地，涉及一種模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統及使用方法。

技術介紹

[0002]高壓電纜輸電具有輸送容量大、距離遠、效率高、損耗低等優勢，是滿足大容量、遠距離跨區輸電需求的可靠技術手段，也是解決城市電網增容、新能源并網和海上孤島供電等問題的最佳手段。
[0003]高壓電纜在運行過程中，鑒于負荷溫升與晝夜溫差等因素，電纜絕緣溫度呈現周期性波動。當用電負荷滿載的情況下，高壓輸電電纜絕緣層的運行溫度可達到70℃至更高；而負荷空載情況下，高壓輸電電纜絕緣層溫度近似為環境溫度。正是由于電力系統中的負荷循環，而形成了電纜絕緣層工作溫度的周期性波動，對電纜絕緣的電氣、機械性能均會造成影響。
[0004]電樹枝劣化現象是聚合物絕緣材料中的一種不可逆劣化行為，對電纜絕緣運行可靠性造成嚴重威脅。目前仍有較少文獻報道高壓電纜用絕緣材料在周期性波動溫度下的電樹枝劣化演變規律。
[0005]因此基于上述背景，需要開展模擬負荷循環條件下的電纜絕緣電樹枝劣化實驗，以確定負荷循環對電纜絕緣性能造成的影響。

技術實現思路

[0006]為解決現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統及使用方法，用于確定負荷循環對電纜絕緣性能造成的影響。
[0007]本專利技術采用如下的技術方案。
[0008]一種模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，包括：交流調壓器、升壓變壓器、保護限流電阻、屏蔽殼體、絕緣試樣、熱電偶式溫度傳感器、電熱絲、控溫器、半導體制冷器、高頻電流互感器、局部放電采集模塊、顯微式攝像頭和視頻采集模塊；
[0009]其中，交流調壓器輸出電壓至升壓變壓器，經變壓器升壓后，輸出高壓經過保護限流電阻，穿過屏蔽殼體至絕緣試樣中；
[0010]熱電偶式溫度傳感器采集溫度信號至控溫器控制電熱絲進行對屏蔽殼體內部加熱或控制半導體制冷器對屏蔽殼體內部進行冷卻；
[0011]高頻電流互感器采集高頻信號至局部放電采集模塊，顯微式攝像頭采集視頻信號至視頻采集模塊。
[0012]優選地，所述交流調壓器還包括自耦式變壓器、調壓旋鈕和保護開關；調壓旋鈕用于控制自耦式變壓器的變比，以實現調整輸出交流電壓；保護開關起到限流作用，當交流調壓器的負載電流大于額定值時，自動切斷電路。
[0013]優選地，所述屏蔽殼體為聚四氟乙烯材質，并的頂部中央和底部中央設置有絕緣
過孔。
[0014]優選地，所述絕緣試樣內部埋置針電極，針電極與絕緣試樣的底部垂直，且針電極的一端高于絕緣試樣，另一端與絕緣試樣的底面不接觸。
[0015]優選地，所述控溫器為單片機控制式控溫器，額定工作電壓為24V；
[0016]當熱電偶式溫度傳感器回報至控溫器的溫度值低于預先設定的溫度值1℃以上時，控溫器開始對屏蔽殼體內部加熱；當熱電偶式溫度傳感器回報至控溫器的溫度值高于預先設定的溫度值1℃以上時，控溫器開始對屏蔽殼體內部制冷。
[0017]優選地，高頻電流互感器包含鐵芯、二次側線圈；其中鐵芯為圓環形鐵芯，鐵芯的圓環截面為正方形。
[0018]優選地，局部放電采集模塊采用RS
?
485串口通信，采樣率為9.0kHz，信噪比為49.5dB，最大增益為26.0dB。
[0019]優選地，顯微式攝像頭為CCD傳感器攝像機，原生分辨率1920px
×
1080px，色彩范圍8bit，動態范圍10bit。
[0020]本專利技術還提供了一種模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統的使用方法，包括如下步驟：
[0021]S1，基于高壓輸電電纜用商品絕緣料，制備電樹枝劣化實驗用絕緣樣品；
[0022]S2，設置模擬電纜負荷循環的周期性溫度條件；
[0023]S3，安裝實驗樣品至實驗系統，啟動實驗系統控溫器、視頻采集模塊和局部放電采集模塊，并對實驗樣品埋置的針電極施加交流電壓；
[0024]S4，當達到S2中設置周期性溫度條件的總時長時，收集視頻采集模塊13與局部放電采集模塊11采集的數據，獲得模擬負荷循環條件下的絕緣電樹枝劣化與局部放電特征。
[0025]優選地，所述S1高壓輸電電纜用商品絕緣料包括但不僅限于交聯聚乙烯、聚丙烯及其衍生物。
[0026]優選地，所述S2模擬電纜負荷循環的周期性溫度條件包含高溫和低溫兩個階段，高低溫交替形成周期性溫升，且高溫、低溫持續時間比例為1∶2。
[0027]優選地，所述S4中：
[0028]電樹枝劣化特征通過視頻采集模塊13所獲得的電樹枝生長過程錄像，計算電樹枝劣化面積隨時間變化情況表征；
[0029]局部放電特征通過局部放電采集模塊11所獲得的局部放電最大幅值、局部放電次數表征。
[0030]優選地，所述S4中：
[0031]電樹枝劣化面積是通過截取電樹枝生長視頻幀，對圖像進行二值化處理，計算黑色像素面積得到，單位μm2；
[0032]局部放電次數為一次采集周期內獲得的放電次數，單位次/秒。
[0033]本專利技術還提供了一種終端，包括處理器及存儲介質；
[0034]所述存儲介質用于存儲指令；
[0035]所述處理器用于根據所述指令進行操作以執行所述模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統使用方法的步驟。
[0036]本專利技術還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處
理器執行時實現所述模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統使用方法的步驟。
[0037]本專利技術的有益效果在于，與現有技術相比，本專利技術所提出的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統考慮了電纜實際運行過程中由于一天時間內的負荷波動而形成的周期性溫升現象，模擬了電纜負荷循環條件下的絕緣電樹枝劣化行為與局部放電特征。能夠用于開展模擬負荷循環條件下的電纜絕緣電樹枝劣化實驗，從而確定負荷循環對電纜絕緣性能造成的影響。
附圖說明
[0038]圖1是本專利技術中模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統示意圖；
[0039]圖2是模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統的一種典型溫度設置情況；
[0040]圖3是本專利技術中模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統的使用方法流程示意圖；
[0041]圖4是實施例所獲得的在模擬電纜負荷循環條件下的絕緣電樹枝生長情況；
[0042]圖5是實施例所獲得的在模擬電纜負荷循環條件下絕緣電樹枝劣化面積與局部放電最大幅值的變化情況。
[0043]附圖釋義：
[0044]1?
交流調壓器；2
?
升壓變壓器；3
?
保護限流電阻；4
?
屏蔽殼體；5
?
絕緣試樣；6
?
熱電偶式溫度傳感器；7
?<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，包括：交流調壓器(1)、升壓變壓器(2)、保護限流電阻(3)、屏蔽殼體(4)、絕緣試樣(5)、熱電偶式溫度傳感器(6)、電熱絲(7)、控溫器(8)、半導體制冷器(9)、高頻電流互感器(10)、局部放電采集模塊(11)、顯微式攝像頭(12)和視頻采集模塊(13)；其中，交流調壓器(1)輸出電壓至升壓變壓器(2)，經變壓器(2)升壓后，輸出高壓經過保護限流電阻(3)，穿過屏蔽殼體(4)至絕緣試樣(5)中；熱電偶式溫度傳感器(6)采集溫度信號至控溫器(8，控溫器(8)控制電熱絲(7)進行對屏蔽殼體(4)內部加熱或控制半導體制冷器(9)對屏蔽殼體(4)內部進行冷卻；高頻電流互感器(10)采集高頻信號至局部放電采集模塊(11)，顯微式攝像頭(12)采集視頻信號至視頻采集模塊(13)。2.根據權利要求1所述的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，所述交流調壓器(1)還包括自耦式變壓器、調壓旋鈕和保護開關；調壓旋鈕用于控制自耦式變壓器的變比，以實現調整輸出交流電壓；保護開關起到限流作用，當交流調壓器(1)的負載電流大于額定值時，自動切斷電路。3.根據權利要求1所述的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，所述屏蔽殼體(4)為聚四氟乙烯材質，并的頂部中央和底部中央設置有絕緣過孔。4.根據權利要求1所述的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，所述絕緣試樣(5)內部埋置針電極，針電極與絕緣試樣(5)的底部垂直，且針電極的一端高于絕緣試樣(5)，另一端與絕緣試樣(5)的底面不接觸。5.根據權利要求1所述的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，所述控溫器(8)為單片機控制式控溫器，額定工作電壓為24V；當熱電偶式溫度傳感器(6)回報至控溫器(8)的溫度值低于預先設定的溫度值1℃以上時，控溫器(8)開始對屏蔽殼體(4)內部加熱；當熱電偶式溫度傳感器(6)回報至控溫器(8)的溫度值高于預先設定的溫度值1℃以上時，控溫器(8)開始對屏蔽殼體(4)內部制冷。6.根據權利要求1所述的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，高頻電流互感器(10)包含鐵芯、二次側線圈；其中鐵芯為圓環形鐵芯，鐵芯的圓環截面為正方形。7.根據權利要求1所述的模擬電纜負荷循環下絕緣電樹枝劣化實驗系統，其特征在于，局部放電采集模塊(11)采用RS
?
485串口通信，采樣率為9....

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂立翔，楊卓然，王浩，童斌，漆家煒，高源，徐偉倫，翟超超，鄧敬方，陳泓宇，王赫宇，李忠磊，江貞星，
申請(專利權)人：國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司，
類型：發明
國別省市：