[发明专利]电缆过热性故障模拟装置及模拟方法

说明书

公开了一种电缆过热性故障模拟装置及模拟方法，电缆过热性故障模拟装置包括缸体(18)、缸盖(2)、电极接线柱(11)和温度传感器接线柱(13)，连接采气孔的采气管经由采气球阀(16)连接用于实时检测缸体内热分解气体组分的气质谱联用仪(15)，连接进出气孔的导气管一端经由真空球阀(4)连接真空泵(5)，另一端经由进气球阀(6)连接气源(7)，用于均匀加热的加热元件(8)设在所述密闭空间内，其包括容纳电缆的凹槽，测量电缆温度的所述温度传感器(14)布置在加热元件(8)的一侧，加热电极(9)基于温度控制单元(12)的加热信号加热使得加热元件(8)中的电缆达到预定温度。

技术领域

本发明涉及一种电缆绝缘状态在线监测技术领域，特别是一种电缆过热性故障模拟装置及模拟方法。

背景技术

电力电缆广泛应用于电力系统中，是构成电力系统的基本原件，其设备的安全可靠性是保证整个电力系统正常运行的关键。然而，近年来实际运行结果显示，电缆接头、电缆终端、空气绝缘开关柜、电缆隧道等事故多发，具体多表现为因过热而诱发的失火、爆炸等。电力电缆本体或电缆附件因施工安装、产品质量和外力破坏等问题造成电缆接触不良，设备长期的热量累积引起异常高温，进而产生过热性故障，逐渐导致固体绝缘材料老化，诸如分解，烧焦，碳化等，绝缘和电气性能下降，从而发生热击穿，进而诱发火灾等严重故障。过热性故障一般会伴随着持续的局部异常高温，并发生在电缆内部，具有隐蔽性高和早期温升缓慢的特点，目前已有多种可应用于电缆外壁温度测量的方法，但都难以实现有效检测。

电力电缆由多种物质组成，诸如高分子聚合物、增塑剂、稳定剂、阻燃剂和微量抗氧化剂等等。在过热故障局部高温的作用下，电线电缆绝缘材料会发生分解，各种添加物(如塑化剂，抗氧化剂等)会在热应力的作用下逐渐逸出绝缘材料，产生如邻苯二甲酸二辛酯和2-乙基己醇等气体产物，随着过热性故障进一步加剧，电力电缆中高分子聚合物分子链发生断裂，产生如CO、CO2、NO等气体产物。过热过程中生成的这些特征气体与故障点处过热故障程度和绝缘材料劣化程度存在密切联系。因此，可以通过检测电缆本体和接头绝缘材料在不同程度过热故障下分解气体组分，寻找出能够有效表征过热故障的特征分解气体参量，在此基础上阐明电缆绝缘材料过热分解产生气体的机理，为实现电缆以及电缆接头等配网设备过热故障评估与预警提供依据，促进电缆等相关设备的状态监测和故障诊断方法设计和改善，提高对电缆等相关设备故障诊断能力，避免电力系统发生火灾、爆炸甚至停电等严重问题。因此，研制电力电缆局部过热性故障绝缘材料分解的模拟装置，是实现电力系统故障检测和用电安全的必要手段。

现有电缆过热性故障的模拟装置主要是管式炉或热空气老化箱，如GB/T17650.1-1998电缆或光缆的材料燃烧时释出气体的试验方法公开的实验装置主要包括管式炉，石英玻璃管，洗气瓶，供气系统等，该装置的主要缺点是只能测定一定质量材料所释放的卤酸气体总量，而且是采用的化学反应原理作为计算方法，导致检测气体种类有限，检测精度低；又如《IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation》2016年10月第23卷中的“Effect of Heat-treatment and Samp1e Preparation on Physica1Properties of XLPEDC Cable Insulation Material”一文，ABB公司的Hossein Ghorbani等人对交联聚乙烯电缆进行过热模拟的装置为普通烘箱，该装置的缺点在于装置内部与外界气体连通，无法对过热过程中电缆材料产生的气体进行收集检测。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容