一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统及其测评方法
【专利摘要】本发明公开了一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统及其测评方法，所述的预鉴定试验系统包括水池、直埋区、模拟电缆回路、试验电缆回路、模拟电缆温度监测单元和试验电缆温度监测单元，该预鉴定试验系统回路规定了试验对象、海洋的布置模拟和过渡区的安装、模拟电缆的布置、温度监控系统、热循环电压试验系统和测试系统等。模拟挤塑绝缘直流海底电缆系统的实际运行时包括的电缆和附件、采用具有代表性的敷设条件和运行环境，构成试验系统回路进行预鉴定试验，达到评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期可靠性的目的。本发明同时公开了采用上述评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统的测评方法。
【专利说明】一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统及其测评方法
【技术领域】
[0001]本发明属于挤塑绝缘直流海底电缆系统测量【技术领域】，具体是指一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统及其测评方法。
【背景技术】
[0002]20世纪90年代，一些国外公司发展了柔性直流输电技术，即采用基于可关断器件的电压源换流器(VSC)和PWM技术代替基于线路整流换流技术(LCC)的电流源换流器并和挤塑绝缘直流电缆相结合的直流输电模式。这种直流输电技术非常适合应用于可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电和异步交流电网互联等领域。随着柔性直流输电技术的发展，越来越多的挤塑绝缘直流海底电缆系统应用于电力传输，直流海底电缆系统的长期性能评估方法对于整个输电系统的可靠性和安全性具有重大的意义。
[0003]电缆系统在供货前，为证明其具有满意的长期性能，通常采用预鉴定试验对电缆系统进行评估。对于挤塑绝缘直流海底电缆系统的具体设置，目前尚无统一的国家标准(GB)和国际电工委员会标准(IEC)。现有的国际大电网技术规范CIGRE496《Recommendations for Testing DC Extruded Cable Systems for Power Transmissionat a Rated Voltage up to500kV》和国家电线电缆质量监督检验中心技术规范TICW7.1《额定电压500kV及以下直流输电用挤包绝缘电缆系统技术规范第I部分试验方法和要求》中同样提出挤塑绝缘直流电缆系统长期性能的预鉴定评估要求，两个标准的预鉴定试验对长期试验的顺序、长期试验后的性能确认、试验中断及重新试验的程序和判据提供了明确的要求，然而两个标准均未能对挤塑绝缘直流海底电缆系统预鉴定试验的试样回路、试验对象、试验的布置、过渡区的安装以及模拟电缆的要求等给出明确的规定，即没有给出具体的预鉴定试验系统结构及其测评步骤，给实际的操作带来的极大的困难，因此设计挤塑绝缘直流海底电缆系统预鉴定试验系统试验回路及其测试方法对评估挤塑绝缘直流海底电缆产品的质量及工程应用具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是提供一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统，该系统结构简单、操作方便。
[0005]本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的:一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统，其特征在于:所述的预鉴定试验系统包括水池、直埋区、模拟电缆回路、试验电缆回路、模拟电缆温度监测单元和试验电缆温度监测单元；
[0006]所述水池的池底为斜坡，水池出水边缘为浅滩出水池区，浅滩出水池区内堆放有沙包；
[0007]所述的试验电缆回路包括直流海底电缆、直流海底电缆的软接头、直流陆地电缆、海陆接头以及直流电缆终端，所述的直流海底电缆敷设于所述水池中，模拟海缆登陆段，直流海底电缆在登陆处锚固，并且在浅滩出水池区用沙包填压，直流海底电缆的一端登陆后进入所述直埋区后连接所述的直流电缆终端，另一端登陆后通过所述的海陆接头与所述的直流陆地电缆相连接，所述的直流陆地电缆敷设于空气中，随后连接所述的直流电缆终端;
[0008]所述的模拟电缆回路包括相连接的直流海底电缆和直流陆地电缆，直流海底电缆敷设于所述水池中，直流海底电缆在登陆处锚固，并且在浅滩出水池区用沙包填压，直流海底电缆的一端登陆后进入所述直埋区后连接直流陆地电缆的一端，直流海底电缆的另一端登陆后连接直流陆地电缆的另一端，直流陆地电缆敷设于空气中，模拟电缆回路的直流海底电缆与试验电缆回路的直流海底电缆结构相同，模拟电缆回路的直流陆地电缆与试验电缆回路的直流陆地电缆结构相同；
[0009]所述的模拟电缆温度监测单元包括模拟电缆回路的直流海底电缆和直流陆地电缆分别在对应的水池、浅滩出水池区、直埋区以及直流陆地电缆裸露在空气中的陆缆段布置的多个热电偶，多个热电偶分别用于监测电缆导体的温度和电缆护套的温度；
[0010]所述的试验电缆温度监测单元包括试验电缆回路的直流海底电缆和直流陆地电缆分别在对应的水池、浅滩出水池区、直埋区以及直流陆地电缆裸露在空气中的陆缆段布置的多个热电偶，多个热电偶分别用于监测电缆护套的温度。
[0011]本发明的预鉴定试验系统回路规定了试验对象、海洋的布置模拟和过渡区的安装、模拟电缆的布置、温度监控系统、热循环电压试验系统和测试系统等。模拟挤塑绝缘直流海底电缆系统的实际运行时包括的电缆和附件、采用具有代表性的敷设条件和运行环境，构成试验系统回路进行预鉴定试验，达到评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期可靠性的目的。
[0012]I)试验对象
[0013]直流海底电缆系统的试验对象应包括直流海底电缆(长度约100m)、至少一个直流海底电缆软接头、至少一个直流海底电缆和陆地电缆过渡接头、直流陆地电缆和两个直流海底电缆终端。
[0014]2)海洋的布置模拟和过渡区的安装
[0015]直流海底电缆系统一般应用于穿越海洋或湖泊的电缆路径，试验回路的布置需要考虑电缆浸水条件和登陆段过渡区的敷设模拟，以及登陆后终端的安装。
[0016]3)模拟电缆的布置
[0017]模拟电缆应与试验电缆系统布置在相同的敷设条件，内部施加的电流应与试验电缆系统完全一致。
[0018]4)温度测试单元
[0019]在模拟电缆回路和试验电缆回路上间隔布置一定数量的热电偶，测试电缆导体、绝缘和护套、以及周围环境的温度。
[0020]5 )热循环电压加载单元
[0021]采用导体电流加热方式使直流海底电缆的导体温度达到规定温度，确保导体的温度达到规定的温度范围，并使试验回路中电流与模拟电缆回路完全一致，并监控两回路电缆外护套温度。
[0022]6)电压加载单元:在试验系统回路上施加预鉴定试验规定的电压，并进行电压的监控。
[0023]本发明的目的之二是提供一种采用上述评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统的测评方法，
[0024]本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的:采用上述评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统的测评方法，该方法包括如下步骤:
[0025]( I)布置所述的预鉴定试验系统；
[0026](2)采用导体电流加热方式，对模拟电缆回路的电缆施加感应电流，同时监测电缆导体的温度，使得电缆导体的温度在规定的温度范围内；
[0027](3)在试验电缆回路上施加预鉴定试验电压，并进行电压的监控，在该预鉴定试验电压加载下，保证试验电缆回路中的电缆导体电流与模拟电缆回路中的电缆导体电流相同，同时监控两回路中电缆护套的温度；
[0028](4)监测试验电缆回路中的直流海底电缆在一定的时间内是否被电击穿，根据监测结果对直流海底电缆的电气性能进行评估，以确定直流海底电缆是否安全可靠；
[0029]所述步骤中的温度范围，步骤中的预鉴定试验电压以及步骤中的一定的时间均是执行相关的国家标准或者国际电工委员会标准。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0031]图1为本发明预鉴定试验系统的框图。
[0032]附图标记说明
[0033]101、水池；102、直埋区；1、直流海底电缆；2、直流陆地电缆；
[0034]3、软接头；4、直流电缆终端；5、海陆接头；6、变压器；
[0035]7、电流互感器；8、试验连接；9、热电偶；10、热电偶；11、沙包；
【具体实施方式】
[0036]如图1所示的一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统，包括水池101、直埋区102、模拟电缆回路、试验电缆回路、模拟电缆温度监测单元和试验电缆温度监测单元；
[0037]水池101最深处水深3米，水池101的池底为斜坡，水池101出水边缘为浅滩出水池区，浅滩出水池区内堆放有沙包11 ；
[0038]试验电缆回路包括直流海底电缆1、直流海底电缆的软接头3、直流陆地电缆2、海陆接头5以及直流电缆终端4，直流海底电缆I长度约100m，敷设于水池101中，模拟海缆登陆段，直流海底电缆I在登陆处锚固，并且在浅滩出水池区用沙包11填压，直流海底电缆I的一端登陆后进入直埋区102后连接直流电缆终端4，另一端登陆后通过海陆接头5与直流陆地电缆2相连接，直流陆地电缆2敷设于空气中，随后连接直流电缆终端4 ；
[0039]模拟电缆回路包括相连接的直流海底电缆I和直流陆地电缆2，直流海底电缆I敷设于水池101中，直流海底电缆I在登陆处锚固，并且在浅滩出水池区用沙包11填压，直流海底电缆I的一端登陆后进入直埋区102后连接直流陆地电缆2的一端，直流海底电缆I的另一端登陆后连接直流陆地电缆2的另一端，直流陆地电缆2敷设于空气中，模拟电缆回路的直流海底电缆I与试验电缆回路的直流海底电缆I结构相同，模拟电缆回路的直流陆地电缆2与试验电缆回路的直流陆地电缆2结构相同；
[0040]模拟电缆温度监测单元包括模拟电缆回路的直流海底电缆I和直流陆地电缆2分别在对应的水池101、浅滩出水池区、直埋区102以及直流陆地电缆2裸露在空气中的陆缆段布置的多个热电偶，多个热电偶中，一部分热电偶10用于监测电缆导体的温度，另一部分热电偶9用于监测电缆护套的温度；
[0041]试验电缆温度监测单元包括试验电缆回路的直流海底电缆I和直流陆地电缆2分别在对应的水池101、浅滩出水池区、直埋区102以及直流陆地电缆2裸露在空气中的陆缆段布置的多个热电偶，多个热电偶9分别用于监测电缆护套的温度。
[0042]本实施例的预鉴定试验系统在试验时还需要对模拟电缆回路加载电流，对试验电缆回路加载电压，其中，模拟电缆回路加载电流的方式为:采用导体电流加热方式，对模拟电缆回路的电缆施加感应电流，同时监测电缆导体的温度，使得电缆导体的温度在规定的温度范围内；试验电缆回路加载电压的方式为:在试验电缆回路上施加预鉴定试验电压，并进行电压的监控，在该预鉴定试验电压加载下，保证试验电缆回路中的电缆导体电流与模拟电缆回路中的电缆导体电流相同，同时监控两回路中电缆护套的温度。
[0043]其中，加载的电流测试单元:在模拟回路的导体施加感应电流，确保导体的温度达到规定的温度范围，并使试验回路中电流与模拟电缆回路完全一致，并监控两回路电缆外护套温度。
[0044]加载的电压测试单元:在试验系统回路上施加预鉴定试验规定的电压，并进行电压的监控。
[0045]本发明同时公开了采用上述评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统的测评方法，该方法包括如下步骤:
[0046]( I)布置预鉴定试验系统；
[0047](2)采用导体电流加热方式，对模拟电缆回路的电缆施加感应电流，同时监测电缆导体的温度，使得电缆导体的温度在规定的温度范围内；
[0048](3)在试验电缆回路上施加预鉴定试验电压，并进行电压的监控，在该预鉴定试验电压加载下，保证试验电缆回路中的电缆导体电流与模拟电缆回路中的电缆导体电流相同，同时监控两回路中电缆护套的温度；
[0049](4)监测试验电缆回路中的直流海底电缆在一定的时间内是否被电击穿，根据监测结果对直流海底电缆的电气性能进行评估，以确定直流海底电缆是否安全可靠；
[0050]其中，步骤2中的温度范围，步骤3中的预鉴定试验电压以及步骤4中的一定的时间均是执行相关的国家标准或者国际电工委员会标准，步骤3中的预鉴定试验电压为高压直流输电电压。
[0051]本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统，其特征在于:所述的预鉴定试验系统包括水池(101)、直埋区(102)、模拟电缆回路、试验电缆回路、模拟电缆温度监测单元和试验电缆温度监测单元； 所述水池(101)的池底为斜坡，水池(101)出水边缘为浅滩出水池区，浅滩出水池区内堆放有沙包(11)； 所述的试验电缆回路包括直流海底电缆(I )、直流海底电缆的软接头(3 )、直流陆地电缆(2)、海陆接头(5)以及直流电缆终端(4)，所述的直流海底电缆(I)敷设于所述水池(101)中，模拟海缆登陆段，直流海底电缆(I)在登陆处锚固，并且在浅滩出水池区用沙包(11)填压，直流海底电缆(I)的一端登陆后进入所述直埋区(102)后连接所述的直流电缆终端(4)，另一端登陆后通过所述的海陆接头(5)与所述的直流陆地电缆(2)相连接，所述的直流陆地电缆(2)敷设于空气中，随后连接所述的直流电缆终端(4)； 所述的模拟电缆回路包括相连接的直流海底电缆(I)和直流陆地电缆(2)，直流海底电缆(I)敷设于所述水池(101)中，直流海底电缆(I)在登陆处锚固，并且在浅滩出水池区用沙包(11)填压，直流海底电缆(I)的一端登陆后进入所述直埋区(102 )后连接直流陆地电缆(2)的一端，直流海底电缆(I)的另一端登陆后连接直流陆地电缆(2)的另一端，直流陆地电缆(2)敷设于空气中，模拟电缆回路的直流海底电缆(I)与试验电缆回路的直流海底电缆(I)结构相同，模拟电缆回路的直流陆地电缆(2)与试验电缆回路的直流陆地电缆(2)结构相同； 所述的模拟电缆温度监测单元包括模拟电缆回路的直流海底电缆(I)和直流陆地电缆(2)分别在对应的水池(101)、浅滩出水池区、直埋区(102)以及直流陆地电缆(2)裸露在空气中的陆缆段布置的多个热电偶，多个热电偶分别用于监测电缆导体的温度和电缆护套的温度; 所述的试验电缆温度监测单元包括试验电缆回路的直流海底电缆(I)和直流陆地电缆(2)分别在对应的水池(101)、浅滩出水池区、直埋区(102)以及直流陆地电缆(2)裸露在空气中的陆缆段布置的多个热电偶，多个热电偶分别用于监测电缆护套的温度。
2.采用权利要求1所述的评估挤塑绝缘直流海底电缆系统长期电气性能的预鉴定试验系统的测评方法，该方法包括如下步骤: (1)布置所述的预鉴定试验系统； (2)采用导体电流加热方式，对模拟电缆回路的电缆施加感应电流，同时监测电缆导体的温度，使得电缆导体的温度在规定的温度范围内； (3)在试验电缆回路上施加预鉴定试验电压，并进行电压的监控，在该预鉴定试验电压加载下，保证试验电缆回路中的电缆导体电流与模拟电缆回路中的电缆导体电流相同，同时监控两回路中电缆护套的温度； (4)监测试验电缆回路中的直流海底电缆在一定的时间内是否被电击穿，根据监测结果对直流海底电缆的电气性能进行评估，以确定直流海底电缆是否安全可靠； 所述步骤(2)中的温度范围，步骤(3)中的预鉴定试验电压以及步骤(4)中的一定的时间均是执行相关的国家标准或者国际电工委员会标准。
【文档编号】G01R31/12GK103472369SQ201310362799
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】余欣, 彭向阳, 徐晓刚, 朱永华, 吴长顺, 杨娟娟, 李志峰, 麦晓明 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 上海电缆研究所