一种配电电缆运行质量考核试验平台

技术领域

本申请涉及配电电缆运行质量考核评估领域，具体涉及一种配电电缆运行质量考核试验平台。

背景技术

由于配电电缆及附件制造工艺相对简单，新入网配网电缆及附件供应商数量快速增长，但部分供应商存在不按标准生产、设备不符合技术规范、存在家族性缺陷等突出问题，。而现阶段，配网电缆及附件设备质量考核仍以电气类型式试验为主，难以在短时间内就电缆及附件的设备质量进行全面的考核，运行过程中配网电缆线路面临故障率居高不下的突出难题。此外，部分发达城市配电网中运行年限逾15年配网电缆已占25％以上，且早期配网电缆安装质量管控不足、运行通道环境恶劣，进一步加剧了配电电缆线路的绝缘老化及性能劣化，影响其运行可靠性，然而由于缺乏了系统的配网电缆设备运行模拟与性能评价手段，片面的开展单一材料老化特性或开展单一状态检测技术研究，无法对实际运行工况下潜伏性电缆设备质量缺陷进行有效考核，因此，亟待建立综合配网电缆及附件运行环境模拟技术、故障等效模拟技术、载荷运行模拟技术的长期运行老化考核试验平台。

发明内容

本申请提供一种配电电缆运行质量考核试验平台，解决现有技术无法对实际运行工况下潜伏性电缆设备质量缺陷进行有效考核的问题。

本申请提供一种配电电缆运行质量考核试验平台，包括：

硬件基础模块，用于确定各类系统电源及主供电回路；

电缆运行模拟模块，用于确定和布置各种试验回路，每条回路不低于1000m，含2组终端和2至3组接头，所述试验回路采用电缆隧道和/或沟道和/或排管三种敷设方式；将所述试验回路接入环网柜，试验回路分别采用不同附件类型，并拓展实现交直流同沟敷设，构建典型运行环境模拟，从而实现电缆运行的负荷模拟和故障模拟；

电缆运行质量评价模块，用于将试验室划分为电磁屏蔽试验厅、主控室、监控系统室、检测设备室和理化分析室，并确定实验室内的各种装置；主控室对试验回路进行调压和升流控制，并与电磁屏蔽试验厅和监控系统室的监测主机连接，对电缆运行模拟模块的监控信息进行展示；通过电缆运行的负荷模拟和故障模拟，以及所述监控信息对配电电缆的运行质量进行评价和考核。

优选的，硬件基础模块，用于设计各类系统电源及主供电回路，其中，系统电源包括：

系统交源电源：三相交流电压源10kV-35kV，额定电流100A2000A；

系统直流电源：直流电压源6kV-30kV，额定电流100A至1000A；

谐波电源：可控谐波电压和电流源，谐波电源可输出频率50～10kHz的高频谐波，电压：6kV～35kV，容量：100kVA；

短路电源：短路电流能力：7.2kV～12kV/40kA，负荷开合电流能力：12kV～40.5kV/6kA；容性开合电流能力：12kV～40.5kV/60A；

分布式电源：光伏电源、微燃气机、小型风力发电机、储能元件及其电能转换控制装置；

主供电回路，分别采用10kV双回和20kV-35kV单回，及直流单回供电至环网柜，采用沟道敷设。

优选的，电缆运行模拟模块，用于确定和布置各种试验回路，每条回路不低于1000m，含2组终端和2至3组接头，所述试验回路采用电缆隧道和/或沟道和/或排管三种敷设方式，布置的试验回路包括：

试验回路1：沟道敷设，并预留8回敷设通道，同沟敷设2回10kV电缆，线路长度1km；

试验回路2：沟道敷设，并预留8回敷设通道，同沟敷设2回10kV电缆，线路长度2km；

试验回路3：隧道敷设，并预留10回敷设通道，同沟敷设4回10kV电缆，线路长度1km；

试验回路4：排管敷设，并预留10回敷设通道，同沟敷设4回10kV电缆，线路长度1.5km；

试验回路5：隧道敷设，并预留10回敷设通道，同沟敷设2回10kV电缆，线路长度1km；

试验回路6：特殊环境模拟区域，模拟通道浸水、水灾、高温高湿环境，采用隧道敷设方式，内置可对穿封闭的环境模拟箱及监控装置。

优选的，所述特征环境模拟区域，包括：

线路气候实验室功能区，环网柜气候模拟试验区，燃烧试验测试功能模块，浸水运行模拟功能区，振动运行模拟试验功能区。

优选的，将所述试验回路接入环网柜的步骤之前，还包括：

将试验回路并行布置。

优选的，将所述试验回路接入环网柜，试验回路分别采用不同附件类型，包括：

将试验回路接入10kV/35kV环网柜，试验回路分别采用冷缩或热缩或绕包附件。

优选的，构建典型运行环境模拟，从而实现电缆运行的负荷模拟和故障模拟，包括：

通过搭建可实现分相独立升流的穿心变电流模拟装置，实现不同负荷条件的长期等效运行负荷模拟；

安装电缆附件过程中设置缺陷，环境模拟功能区间隔不低于预设阈值，实现电缆运行缺陷模拟，所述电缆缺陷模块包括：电缆运行缺陷模拟，电缆局部放电模拟和电缆干扰模拟。

优选的，所述电缆运行缺陷模拟：用于内部过热或接触异常导致的发热模拟，模拟多点接地导致的环流异常；

电缆局部放电模拟：用于电缆绝缘中或电缆绝缘与半导电层间的创伤，或电缆导体线芯表面不光滑，以及运行中金属扩套破损锈蚀。

电缆干扰模拟：用于电网运行环境或用户侧导致的电磁干扰模拟。

优选的，电缆运行质量评价模块，用于将试验室划分为电磁屏蔽试验厅、主控室、监控系统室、检测设备室和理化分析室，并确定实验室内的各种装置，各实验室内配置的装置包括：

电磁屏蔽试验厅，存放主试验设备，包括工频试验变压器，冲击电压发生装置，三相电流发生装置，三相调压器，三相隔离变压器，开关柜，保护及控制装置，标准电压互感器，标准电流互感器，电容器，为试验线路指定线路提供电压及电流；

主控室，安装试验回路调压和升流控制装置，以及监控信息展示装置；

监控系统室，安置监测信息处理装置；

检测设备室，安置电缆状态检测装置，包括机械特性测试仪，功率分析测试仪，电能质量测试仪，故障录波仪，阻尼振荡波局放设备，超低频介损设备，红外热成像设备，X光检测设备，线性谐振仪，介电谱检测仪，超声，地电波，高频与超高频局放带电检测设备；

理化分析室，安置绝缘材料的水树检查设备，差式热量扫描设备，热重分析检测设备，动态力学分析检测设备，红外光谱检测设备，温度梯度空间电荷检测设备，宽带介电谱检测设备，热延伸性能检测设备、热刺激电流检测及电缆与附件机械加工设备。

优选的，通过电缆运行的负荷模拟和故障模拟和所述监控信息对配电电缆的运行质量进行评价和考核，包括：

通过电缆负荷和故障模拟，获取电缆运行模拟的监控信息，实现典型运行工况下的配电电缆的运行质量可靠性考核；

结合配电电缆绝缘状态检测技术及运行状态评价方法，对典型运行工况下的配电电缆的运行状态进行评价。

本申请提供一种配电电缆运行质量考核试验平台，通过搭建硬件基础，构建配电电缆运行环境模拟手段，实现典型运行环境模拟，主控室对试验回路进行调压和升流控制，并结合运行环境模拟，实现电缆运行的负荷模拟和故障模拟，通过获取的监控信息，对配电电缆的运行质量进行评价和考核。解决现有技术无法对实际运行工况下潜伏性电缆设备质量缺陷进行有效考核的问题。

附图说明

图1是本申请实施例提供的配电电缆运行质量考核试验平台物理架构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

图1是本申请提供的配电电缆运行质量考核试验平台物理架构示意图，通过物理架构图，实现配电电缆典型运行环境模拟，通过对试验回路进行调压和升流控制，实现电缆运行的负荷模拟和故障模拟，对负荷模块和故障模拟的监控信息对配电电缆的运行质量进行评价和考核。根据配电电缆运行质量考核试验平台物理架构，将考核试验平台分为硬件基础模块，电缆运行模拟模块和电缆运行质量评价模块。下面对各个模块进行详细说明。

硬件基础模块，用于确定各类系统电源及主供电回路；

电缆运行模拟模块，用于确定和布置各种试验回路，每条回路不低于1000m，含2组终端和2至3组接头，所述试验回路采用电缆隧道和/或沟道和/或排管三种敷设方式；将所述试验回路接入环网柜，试验回路分别采用不同附件类型，并拓展实现交直流同沟敷设，构建典型运行环境模拟，从而实现电缆运行的负荷模拟和故障模拟；

电缆运行质量评价模块，用于将试验室划分为电磁屏蔽试验厅、主控室、监控系统室、检测设备室和理化分析室，并确定实验室内的各种装置；主控室对试验回路进行调压和升流控制，并与电磁屏蔽试验厅和监控系统室的监测主机连接，对电缆运行模拟模块的监控信息进行展示；通过电缆运行的负荷模拟和故障模拟，以及所述监控信息对配电电缆的运行质量进行评价和考核。

硬件基础模块，系统电源类设计包括：

系统交源电源：三相交流电压源10kV-35kV，额定电流100A2000A；

系统直流电源：直流电压源6kV-30kV，额定电流100A至1000A；

谐波电源：可控谐波电压和电流源，谐波电源可输出频率50～10kHz的高频谐波，电压：6kV～35kV，容量：100kVA；

短路电源：短路电流能力：7.2kV～12kV/40kA，负荷开合电流能力：12kV～40.5kV/6kA；容性开合电流能力：12kV～40.5kV/60A；

分布式电源：光伏电源、微燃气机、小型风力发电机、储能元件及其电能转换控制装置；

主供电回路，分别采用10kV双回和20kV-35kV单回，及直流单回供电至环网柜，采用沟道敷设，便于检修。

电缆运行模拟模块，设计试验线路区，配网交直流电缆试验线路，每条线路不低于1000m，含2组终端、2-3组接头。

试验回路1：沟道敷设(预留8回敷设通道)，同沟敷设2回10kV电缆(电缆型号为：YJV23 8.7-10 3×120，YJLV23 8.7-10 3×120)，线路长度1km；

试验回路2：沟道敷设(预留8回敷设通道)，同沟敷设2回10kV电缆(电缆型号为：YJV22 8.7-10 3×120，YJLV22 8.7-10 3×120)，线路长度2km；

试验回路3：隧道敷设(预留10回敷设通道)，同沟敷设4回10kV电缆(电缆型号为：YJV32 8.7-10 3×120，YJLV32 8.7-10 3×120。YJV33 8.7-10 3×120，YJLV338.7-10 3×120)，线路长度1km；同沟敷设2回35kV电缆(电缆型号为：YJSV 26/351×240,YJV-26/35 3×240)，线路长度1km；

试验回路4：排管敷设(预留10回敷设通道)，同沟敷设4回10kV绝缘电缆(电缆型号为：YJV23 8.7-10 3×120，YJLV23 8.7-10 3×120、YJV33 8.7-10 3×120，YJLV33 8.7-103×120)，线路长度1.5km；

试验回路5：隧道敷设(预留10回敷设通道)，同沟敷设2回10kV直流电缆，线路长度1km；

试验回路6：特殊环境模拟区域，模拟通道浸水、火灾、高温高湿环境，采用隧道敷设方式，内置可对穿封闭的环境模拟箱及监控装置，各功能区如下，

线路气候实验室功能区：温度-50℃～+90℃，雾化，高湿0～99％，采用覆盖结构(长15米，宽2米，高2米)，内置电缆支架等固定装置、环境监控装置，信息接入试验主控室；

环网柜气候模拟试验区：温度范围-50℃～+70℃，高湿0～99％，(高5米、直径10米)，内置环境监控装置，信息接入试验主控室；

燃烧试验测试功能模块：配置对穿型密闭燃烧池(长15米，宽2米，高2米)，内置电缆支架等固定装置、含可能换结构的测温光纤及主动消防装置，温度监控及消防装置信息监控接入试验主控室；

浸水运行模拟功能区：对穿型密闭箱体结构(长15米，宽2米，高2米)，将电缆及附件穿过高水位模拟箱，内置电缆支架等固定装置、水位监测、自动增排水机构及充气增压机构，可实现5米水位环境模拟；

振动运行模拟试验功能区：利用振动台箱(长20米，宽2米，高2米)模拟施工外破及振动环境，并内置振动源及其控制装置、振动传感监测装置，电缆支架等固定装置；

上述试验回路并行布置，接入10kV/35kV环网柜(内置故障录波设备、监控设备信息中继站及220V检修电源)，试验回路分别采用不同附件类型(冷缩、热缩、绕包附件)，并可拓展实现交、直流同沟道敷设，安装电缆附件过程中可人工设置缺陷，环境模拟功能区间隔不低于预设阈值10米，通过搭建可实现分相独立升流的穿心变电流模拟装置，实现不同负荷条件的长期等效运行负荷模拟；安装电缆附件过程中设置缺陷，环境模拟功能区间隔不低于预设阈值，实现电缆运行缺陷模拟，所述电缆缺陷模块包括：电缆运行缺陷模拟，电缆局部放电模拟和电缆干扰模拟，包括：

电缆运行缺陷模拟：内部过热、接触异常等导致的发热模拟，模拟多点接地导致的环流异常。

电缆局部放电模拟：用于电缆绝缘中或电缆绝缘与半导电层间的创伤、电缆本体绝缘中的杂质或气泡、电缆导体线芯表面不光滑、电缆外护套密封不良，以及运行中金属护套破损锈蚀、电缆接头进水、附件内本体主绝缘回缩、附件内本体主绝缘表面导电颗粒悬浮、附件内本体主绝缘切向气隙、预制式附件安装错位等，电缆局部放电模拟：用于电缆绝缘中或电缆绝缘与半导电层间的创伤，或电缆导体线芯表面不光滑，以及运行中金属扩套破损锈蚀。

局放干扰模拟装置：用于电网运行环境或用户侧导致的电磁干扰模拟。

电缆运行质量评价模块，对试验室进行设计，将试验室划分为电磁屏蔽试验厅、主控室、监控系统室、检测设备室和理化分析室，并确定实验室内的各种装置，

电磁屏蔽试验厅，存放主试验设备，包括工频试验变压器，冲击电压发生装置，三相电流发生装置，三相调压器，三相隔离变压器，开关柜，保护及控制装置，标准电压互感器，标准电流互感器，电容器，为试验线路指定线路提供电压及电流；

主控室，安装试验回路调压和升流控制装置，以及监控信息展示装置；

监控系统室，安置监测信息处理装置，包括：光纤级联及无线通信架构的线路通道测巡、状态监测及环境监控系统，如局放检测系统、接地电流监测系统、运行温度监测系统、振动监测系统、温湿度监测系统、通道非开挖式探寻系统等。内置弱电电源、光纤、网线等接口，存放信息监控主机(服务器及交换机等)。

检测设备室，安置监测信息处理装置，包括：机械特性测试仪、功率分析测试仪、电能质量测试仪、故障录波仪、阻尼振荡波局放设备、超低频介损设备、红外热成像设备、X光检测设备、线性谐振仪、介电谱检测仪、超声、地电波、高频与超高频局放带电检测设备。

理化分析室，安置绝缘材料的水树检查设备，差式热量扫描设备，热重分析检测设备，动态力学分析检测设备，红外光谱检测设备，温度梯度空间电荷检测设备，宽带介电谱检测设备，热延伸性能检测设备、热刺激电流检测及电缆与附件机械加工设备。

电缆运行质量评价模块，通过电缆负荷和故障模拟，获取电缆运行模拟的监控信息，实现典型运行工况下的配电电缆的运行质量可靠性考核；结合配电电缆绝缘状态检测技术及运行状态评价方法，对典型运行工况下的配电电缆的运行状态进行评价。

该平台由10kV交联聚乙烯绝缘电缆、冷缩式和热缩式电缆终端、冷缩式和热缩式电缆中间接头组成，采用电缆隧道、沟道和排管三种敷设方式，采用分段母线开关进行网络开环与闭环结构可控可调，为开展配网电缆线路的各类运行环境、运行工况模拟奠定硬件基础。同时利用增压水箱、振动桥架与可控热源等装置构建典型运行环境模拟手段，实现典型运行环境模拟；搭建可实现分相独立升流的穿心变电流模拟装置，实现不同负荷条件的长期等效运行负荷模拟，同时利用基于远程控制机械外破装置的单相高阻接地、小电阻接地等故障模拟方法，配合大容量10kV变压器及RLC可控负载组成的短时故障条件下的负荷模拟，并实现两类负荷模拟系统的联动控制及负荷连续调整，实现配网电缆故障等效模拟，实现典型运行工况下的配网电缆长期运行质量可靠性考核，为明确配网电缆典型运行条件下的电气性能、材料性能、结构机械性能变化趋势提供平台支撑。同时提出相应的配网电缆绝缘状态检测技术手段及运行状态评价方法，明确状态检测数据与电缆设备关键质量标准指标的关系，为配网电缆设备长期运行质量考核、状态检测诊断、老化评估及退运管理提供技术支撑。解决现有技术无法对实际运行工况下潜伏性电缆设备质量缺陷进行有效考核的问题。

该平台可在试验线段相互独立的条件下，实现批量化电缆在典型敷设环境下的长期运行考核试验与特殊运行工况考核试验，详细试验功能实现清单如下：

1、配网电缆线路长期运行老化试验

2、内置光纤配网电缆线路性能考核试验

3、配网电缆线路浸水运行模拟试验

4、配网电缆线路阻燃能力考核及通道消防能力考核试验

5、配网电缆线路阻水能力考核试验

6、配网电缆线路恶劣气候条件运行试验

7、配网电缆线路振动老化模拟试验

8、交流配网电缆线路直流运行考核试验

9、配网电缆线路谐波条件运行模拟试验

10、配网电缆线路缺陷模拟及检测试验

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。