本發(fā)明屬于電纜終端絕緣狀態(tài)檢測領域，具體涉及冷熱交替工況下車載電纜終端工頻耐壓試驗系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在寒冷季節(jié)，從西北地區(qū)開往溫暖地區(qū)的車載電纜面臨著幾小時內(nèi)溫度從零下幾十度到零上幾十度的特殊工況。在這種工況下電纜終端絕緣性能下降明顯，在運行現(xiàn)場中經(jīng)常發(fā)生電纜終端擊穿事故。因此，對冷熱交替的電纜終端進行工頻耐壓試驗，對評估電纜終端在這種特殊工況下的絕緣狀態(tài)有著重要的意義和實用價值。

目前，用以模擬電纜終端不同環(huán)境條件的主流方式是采用人工氣候室。但人工氣候室有著體積大、試驗成本高的特點。并且人工氣候室內(nèi)溫度變化速度較慢，難以模擬機車從低溫區(qū)進入高溫區(qū)的工況。為此發(fā)明冷熱交替工況下車載電纜終端工頻耐壓試驗系統(tǒng)，可以以低成本進行在熱冷交替時電纜終端的工頻耐壓試驗。

技術實現(xiàn)要素：

為了準確評估冷熱交替工況下車載電纜終端的絕緣特性，本發(fā)明的目的是提供一種冷熱交替工況下車載電纜終端工頻耐壓試驗系統(tǒng)，使之能夠?qū)崿F(xiàn)電纜終端在外部環(huán)境冷熱交替的條件下進行工頻耐壓試驗以及具備擊穿保護功能。

本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的：

一種冷熱交替工況下車載電纜終端工頻耐壓試驗系統(tǒng)，用于電纜終端在高溫與低溫交替的特殊工況下的工頻耐壓試驗，主要由高溫加熱模擬系統(tǒng)，低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)，溫度控制器系統(tǒng)、氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度集成控制系統(tǒng)和工頻耐壓試驗系統(tǒng)組成；高溫加熱模擬系統(tǒng)置于低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)的腔體內(nèi)；氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和泄漏電流測試系統(tǒng)置于低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)的腔體外，具體構成為：

高溫加熱模擬系統(tǒng)構成為：試驗油杯15通過支架21支撐在低溫試驗箱14內(nèi)；試驗油杯15分為外壁和內(nèi)壁，內(nèi)壁23為絕緣導熱層，電阻絲16布置在試驗油杯15杯壁夾層中，具有八只傳感器的傳感器組分兩列依附在試驗油杯15內(nèi)壁，在內(nèi)壁深度方向等距排列；有機玻璃蓋32封住杯口并預留用于通過被測電纜終端19和電氣導線的通孔；所述電氣導線包括用作試驗油杯內(nèi)的電阻絲16和傳感器組與外部直流電源1、溫度控制器2連接的電氣導線；

所述低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)具有低溫試驗箱14，低溫試驗箱14頂部設置有換氣孔22和排氣管20，排氣管20與外部氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4相通；四個傳感器兩兩分置于低溫試驗箱內(nèi)上部和下部；低溫試驗箱14頂部預留有相應通孔以容納被測電纜終端和電氣導線通過；

所述溫度控制系統(tǒng)的溫度控制器2與所述各傳感器連接；直流電源1通過導線分別與電阻絲16和溫度控制系統(tǒng)2相連；pc機3與溫度控制系統(tǒng)2相連，并根據(jù)各傳感器和溫度控制系統(tǒng)2采集處理的數(shù)據(jù)對氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進行控制；

所述工頻耐壓試驗系統(tǒng)主要由電源6、試驗變壓器7和絕緣電阻測試儀40構成：其中電源6通過試驗變壓器7和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導體，連接電纜屏蔽層12的接地線13接至電源3的負極，進而形成基本試驗回路；絕緣電阻測試儀40的高壓輸出端接至防暈罩8，其負極與接地線13，形成絕緣電阻測試回路。

本發(fā)明的目的還在于提供一種特殊環(huán)境溫度條件下的電纜終端泄漏電流測試方法：

采用如上試驗系統(tǒng)的冷熱交替工況下車載電纜終端工頻耐壓試驗方法，其包括以下步驟：

1)電纜終端19通過有機玻璃蓋32進入試驗油杯15，絕緣油17完全浸沒絕緣傘裙18，接通低溫試驗箱14和直流電源1，對試驗油杯15進行降溫或者升溫；

2)啟動氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4，使試驗系統(tǒng)內(nèi)部對流速度加快，實現(xiàn)溫度的快速變化；

3)打開溫度控制系統(tǒng)2，設置所需要的高溫溫度和低溫溫度，以及高溫和低溫交替進行的頻率和高溫持續(xù)時間、低溫持續(xù)時間；

4)開啟絕緣電阻測試儀40測試并記錄耐壓試驗前的電纜終端19的絕緣電阻，測試完畢后關閉絕緣電阻測試儀并將其與電纜終端19的連接斷開；

5)在冷熱交替過程中，接通電源6與試驗變壓器7之間的連接，電纜終端19施加所需的工頻電壓，直至試驗完成；

6)工頻耐壓試驗結束后，開啟絕緣電阻測試儀40測試并記錄耐壓試驗后的電纜終端19的絕緣電阻。

本發(fā)明為在冷熱交替運行工況下電纜終端的工頻耐壓試驗提供基礎實驗平臺，其優(yōu)點在于：

1)利用低溫試驗箱以及試驗油杯中的加熱裝置，對電纜終端進行高低溫交替試驗，并且可由溫度集成控制系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)溫度變化，模擬極端工況運行。

2)相比于氣候室模擬運行工況所伴隨的諸多不便，本發(fā)明采用一種經(jīng)濟適用、簡單高效的系統(tǒng)和方法來模擬車載電纜終端在現(xiàn)場運行條件下的工頻耐壓試驗。

附圖說明

圖1本發(fā)明實驗裝置系統(tǒng)外觀結構及組成示意圖

圖2本發(fā)明實驗裝置中試驗油杯的詳細結構尺寸圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明：

圖1所示為本發(fā)明實驗裝置外觀結構及組成示意圖。由圖1可知一種高低溫交替條件下的電纜終端局部放電實驗系統(tǒng)與方法，主要能夠?qū)崿F(xiàn)電纜終端在運行溫度下的局部放電測試，具體為：高溫加熱模擬系統(tǒng)主要由試驗油杯15，電纜終端19，絕緣油17，電阻絲16，一號傳感器24二號傳感器25，三號傳感器26，四號傳感器27，五號傳感器28，六號傳感器29，七號傳感器30，八號傳感器31，直流電源1，溫度控制系統(tǒng)2組成:電纜終端19包括電纜纜芯9，電纜主絕緣10，電纜護套11，屏蔽層12以及絕緣傘裙18，外部纜芯加裝防暈罩8，用于均壓防電暈，電纜終端19通過有機玻璃蓋32進入試驗油杯15，絕緣油17完全浸沒絕緣傘裙18，試驗油杯15分為外壁和內(nèi)壁，內(nèi)壁即為絕緣導熱層23，電阻絲16布置在試驗油杯15杯壁夾層中，有機玻璃蓋32與電纜之間作有效密封，試驗油杯15通過支架21支撐在低溫試驗箱14內(nèi)；電阻絲16用耐高溫絕緣膠帶封裝在試驗油杯15夾層中，為試驗油杯15加熱，電阻絲16穿過有機玻璃蓋32與直流電源1相連，溫度控制系統(tǒng)2通過光纖接收傳感器數(shù)據(jù)，再與直流電源1相連，控制直流電源的開斷，實現(xiàn)對試驗油杯15內(nèi)，即電纜終端外部環(huán)境中溫度的有效控制；低溫環(huán)境模擬系統(tǒng)主要由低溫試驗箱14，排氣管20，換氣孔22，換氣泵5，九號傳感器33，十號傳感器34，十一號傳感器35，十二號傳感器36組成:低溫試驗箱14外置溫度控制系統(tǒng)用于對電纜終端19降溫；換氣泵5通過對系統(tǒng)內(nèi)空氣流動的改變和加速來加快溫度調(diào)節(jié)，達到對電纜終端19試驗溫度的快速調(diào)節(jié)的目的，排氣管20安置在低溫試驗箱14頂部，在換氣泵5開啟時打開保障試驗箱內(nèi)部空氣對流；九號傳感器33與十二號傳感器36安置在低溫試驗箱14頂部，十號傳感器34與十一號傳感器35安置在低溫試驗箱14底部，四個傳感器用以實現(xiàn)實時檢測低溫試驗箱14各個區(qū)域的環(huán)境溫度；溫度集成控制系統(tǒng)包括：pc機3、溫度控制系統(tǒng)2、一號傳感器24、二號傳感器25、三號傳感器26、四號傳感器27、五號傳感器28、六號傳感器29、七號傳感器30、八號傳感器31、九號傳感器33、十號傳感器34、十一號傳感器35、十二號傳感器36及其連接光纖、直流電源1、電阻絲16構成。直流電源1通過光纖分別與電阻絲16和溫度控制系統(tǒng)2相連，通過溫度控制系統(tǒng)2對直流電源1進行調(diào)控，控制電阻絲16的加熱狀態(tài)，一號傳感器24、二號傳感器25、三號傳感器26、四號傳感器27、五號傳感器28、六號傳感器29、七號傳感器30、八號傳感器31間隔放置在絕緣油杯中，并分別用光纖與溫度控制系統(tǒng)2相連。九號傳感器33與十二號傳感器36安置在低溫試驗箱14內(nèi)頂部，十號傳感器34與十一傳感器35安置在低溫試驗箱14內(nèi)底部，并依次用光纖與溫度控制系統(tǒng)2相連，pc機3與溫度控制系統(tǒng)2相連，并根據(jù)各傳感器和溫度控制系統(tǒng)2采集處理的數(shù)據(jù)對氣流調(diào)節(jié)系統(tǒng)4進行控制；其中，工頻耐壓試驗系統(tǒng)主要由電源6、試驗變壓器7、攝影機37、安全控制系統(tǒng)38、電壓檢測系統(tǒng)39和絕緣電阻測試儀40構成：其中電源3通過試驗變壓器7和防暈罩8相連，防暈罩8連接纜芯導體，連接電纜屏蔽層12的接地線13接至電源3的負極，進而形成基本試驗回路。電壓檢測系統(tǒng)39與攝影機37都通過電線與安全控制系統(tǒng)38實現(xiàn)通信，用以觀測試驗中電纜終端是否出現(xiàn)閃絡、燃燒、冒煙以及電壓下降等現(xiàn)象，若出現(xiàn)上述現(xiàn)象，當試驗過程中檢測到電纜終端被擊穿安全控制系統(tǒng)38則會切斷電源與變壓器之間的連接。此外，工頻耐壓試驗系統(tǒng)還安有絕緣電阻測試儀40其高壓輸出端接至防暈罩8，其負極與接地線13，形成絕緣電阻測試回路。

圖2試驗油杯15外部高度為600mm，下部支架21垂直高度200mm，試驗油杯15為雙層，油杯內(nèi)層直徑為300mm，外層直徑為340mm，其中夾層20mm，電阻絲16寬度為10mm，有機玻璃蓋32厚度10mm，其中有機玻璃蓋32上開口寬度為56mm。

還需要說明的是，附圖1表達的方案中，部分導線的引出的表達采用了簡化的表達，但這不應影響閱讀者對實際連接方式的理解。顯而易見，在其它實驗設備具有相當精度的條件下，本發(fā)明方案實施中用于傳遞信號的導線可采用光纖替代。