电缆测试装置及方法与流程

本发明属于配电及变电领域；并且更具体地属于配电网中的电缆测试系统。

本发明的目的是一种电缆测试装置，该电缆测试装置能够集成在高压电气设备中并且使得能够安全地执行电缆测试而不必使用任何辅助工具或不用接入主电路的有源部分。该测试装置还使得能够在以下情况下执行所述电缆测试：主电路的元件保持为无源，即当执行所述测试时主电路的元件没有电压；以及开关柜的条件不发生改变，该条件例如为接地连接，关于上述情况制造商已经提供了电缆测试或者在安装期间进行了验证。同样地，本发明的目的是提供一种用于测试电缆的测试方法，该测试方法借助于所提到的测试装置来执行，并且其中，所述测试装置在高压电气设备的正常操作(使用)期间保持为无源。

背景技术：

配电网中的电缆需要使用电缆测试设备进行定期测试，该定期测试包括检查电缆的绝缘电阻及电缆的连接，以确定系统元件之间没有故障，该故障在系统电缆及附件安装期间、或者在常规操作期间产生。为了执行所述电缆测试，将该电缆测试设备连接在例如变电中心、配电中心、变电站等等的配电设施中，并且具体地连接在又被称为开关柜的高压电气设备中。

更特别地，能够借助于“外部”测试系统或者借助于开关柜中“集成”的系统来实施电缆测试。

“外部”测试系统要求接入开关柜的电缆隔室并且将测试设备连接到电网的电缆，这需要接入电缆的连接器并且需要处理所述连接器。这些动作具有以下缺陷：必须使用辅助工具以用于拆卸/装配电缆及其连接器、需要特定的工具来执行所述电缆测试、必须依赖更合格的员工来执行所述动作、以及改变最初安装的连接件和绝缘件。

接下来，“集成”电缆测试系统包括开关柜自身中集成的连接点，电缆测试设备连接到该连接点。该测试设备通过诸如套管(bushing)之类的所述连接点与电网的电缆连接，该电缆能够设置在单独隔室内并且与断路接地开关联锁或者能够在不采用任何类型的可用的联锁件的情况下被接入。通常，这些套管与用于使开关柜的三相接地的那些套管相同。这意味着当所述开关柜在使用中时，三相的套管通过外部的可接入导体彼此相连，接着该导体附接到设施的地、给开关柜的断路接地开关提供适用的规定和安全条件所需的接地连接。

当开关柜中存在这样的套管时，通常能够根据以下方法来执行电缆测试：

a)一旦证实主电路中没有电压，则闭合断路接地开关；

b)打开电缆测试隔室的盖(如果有盖)；

c)将电缆测试设备连接到套管；

d)移除使套管短路的可拆卸接地桥；

e)通过注入相应的电压来执行电缆测试；

f)再一次放置可拆卸接地桥，使电缆测试套管短路；

g)将电缆测试设备断开连接并移除；

h)关闭电缆测试隔室的盖(如果有盖)；

i)断开断路接地开关。

同外部测试系统一样，该集成测试系统同样要求合格的人员来执行电缆测试，并且安全性同样主要取决于操作员正确地执行所述测试，这是由于前面提到的该方法的步骤是否正确地按所给出的顺序来执行取决于所述操作员，特别是在电缆测试未进行分室或者联锁的情况中。

在开关柜在使用时，可拆卸接地桥使电缆测试套管短路。为了测试电缆，必须移除所述可拆卸接地桥，但是在将电缆测试设备连接到套管之前移除可拆卸接地桥包括接入能够被电连接的有源部分，并且唯一的安全性措施(使套管接地)被移除。此外，必须考虑的是，制造商所提供的和测试的电气设备的条件及初始安装条件在不断改变并且必须在每次执行测试时重新建立。从这个意义上说，可以提及诸如由专利文献EP0054726和DE4121764所限定的示例。

为了避免上述这种危险的情形，存在例如公布号为WO2011073418A1的国际专利申请中所限定的其它类型的解决方案。该解决方案涉及一种中压开关柜，该开关柜包括设置有用于连接电缆测试设备的连接点的金属壳体。该连接点位于主电路的断路开关和开关上游，并且是开关柜的连接母线的下游的第一元件。连接点的内部包括电缆测试触头，该电缆测试触头又是用于使主电路的断路开关接地的触头。同样地，所述连接点具有接地元件，该接地元件能够使电缆测试触头接地并且在所述触头和连接点的外部部分(开关柜的壳体外)之间延伸。该接地元件通过开关柜的金属壳体接地。当开关柜在使用时，接地元件附接到电缆测试触头，因此电缆测试触头位于地电势。

当执行电缆测试时并且一旦证实主电路中没有电压，则相对于接地触头(电缆测试触头)闭合主电路的断路开关。主电路因此被接地。接电元件具有空心结构，以使得直到接地元件与测试触头相连接才通过该接地元件引入测试设备的电极。因此，测试设备通过测试触头、主电路的断路开关和开关与待测试的电缆电连接。一旦测试设备的电极与测试触头连接，就通过将接地元件拔出来移除接地元件，因此将测试触头与地电势断开连接。在这种情形中，设施将准备好执行电缆测试。

作为一种安全措施，前述解决方案包括介于接地元件与主电路的断路开关及开关之间的联锁件，以使得当主开关处于连接位置并且主电路的断路开关处于接地位置(附接至电缆测试触头)时，仅允许引入测试设备的电极以及随后移除接地元件(将接地元件与测试触头断开连接)。

在前述解决方案中，主电路的全部元件参与电缆测试，即断路开关和主电路开关承受用于电缆测试所注入的电压。概括来说，考虑到用于测试设备的连接点位于主电路的元件的上游，所述测试设备通过测试触头、主电路的断路开关及开关与待测试的电缆电连接。

主电路的开关及断路开关参与电缆测试意味着它们必须承受用于电缆测试所施加的电压。此外，考虑到用于电缆测试设备的连接点位于主电路的断路开关及开关的上游并且作为开关柜的连接母线下游的第一元件，所以相邻的开关柜还必须在施加所述电缆测试电压时承受所述电压。

专利ES2401120T3同样涉及具有电缆测试装置的开关柜。在该解决方案中，开关柜还包括主电路中的不同元件，例如开关或负载断开开关和断路接地开关。同前述情况一样，在该情况中，断路接地开关也参与电缆测试，电缆测试设备通过断路接地开关与待测试的电缆电连接。

在WO2011073418A1和ES2401120T3两者的情况中，电缆测试装置本身是主电路的接地元件，以使主电路通过电缆测试装置本身所包含的接地收集器接地。概括来说，电缆测试装置不是独立于主电路的元件，这是由于在电缆测试期间并且当开关柜在使用时，主电路的元件(开关和断路接地开关)和测试装置各自都不是无源的。此外，有必要将主电路与地断开连接以执行电缆测试，因而改变了制造商所提供和测试的电气设备的条件以及初始安装条件，这涉及到以下需要：每次执行电缆测试时，都需要恢复初始条件。

技术实现要素：

本发明通过提供一种电缆测试装置来解决上述缺点，该测试装置适用于配电网并且被集成在高压电气设备中，该高压电气设备又称为开关柜。

本发明的电缆测试装置与电气设备的主电路的元件一起安装在至少一个线连接件和至少一个电缆出口之间，具体地被安装为至少一个电缆出口上游并且同时也为至少一个控制装置(例如开关和/或断路开关)下游的第一元件。

更特别地，本文中所述的测试装置为独立于主电路但与主电路的开关和/或断路开关的致动联锁的装置。换言之，当开关柜在使用或正常操作时测试装置要保持为无源(处于接地位置)，并且当执行电缆测试时主电路的元件(开关、断路开关等等)要保持为无源(触头处于断开或接地位置，没有可能连接至主电路)，以使开关和/或断路开关不承受针对电缆测试所施加的电压，所述电压通过测试装置注入到电缆出口。因此，主电路中元件的未参与降低并隔离了高压电气设备必须承受的介电负载。

优选地，本发明的测试装置还包括具有至少一个触头的至少一个入口，电缆测试设备连接到该触头，并且通过该触头施加用于执行测试的电压。同样地，测试装置的入口至少包括由绝缘材料制成的第一部分，该第一部分中至少部分地将用于连接电缆测试设备的触头包含在内。

此外，可以设想一可能性：测试装置的入口还包括由绝缘材料制成的第二部分，该第二部分与第一部分同轴并相对于第一部分滑动，并且该第二部分至少部分地将用于连接电缆测试设备的触头包含在内。由绝缘材料制成的该第二滑动部分在电连接的有源部分和连接到地电势的部分之间提供了更大的介电距离。

另一方面，可以设想另一可能性：测试装置还能够包括电气设备内的至少一个运动触头，该至少一个运动触头与用于连接电缆测试设备的触头电连接并且在接地位置和输出电缆连接之间运动。在输出电缆连接位置，运动触头与开关柜的电缆出口的至少一个相电接触，而在接地位置，运动触头与接地的至少一个法兰电接触。在这种情况中，测试装置在其接地位置被接地，即当开关柜在使用时，测试装置连接到地电势。在输出电缆连接位置，测试装置连接到与开关柜的电缆出口的相相同的电势处，通过经由测试装置将所述相中的相应电压施加到该位置来执行电缆测试，主电路的元件仍为无源的，这是由于位于上游的开关和/或断路开关的触头被事先断开，以使得能够在电缆测试期间在电网线连接件和开关柜的电缆出口之间获得可靠的绝缘。

根据优选实施例，测试装置的运动触头随优选地包括有至少一个传动系统的平台整体运动，以使得所述传动系统的致动导致平台运动，进而导致运动触头在接测试装置的接地位置和输出电缆连接位置之间运动。传动系统包括至少一个驱动轴和至少一个操纵杆。因此，测试装置的运动触头的运动通过致动该操纵杆来产生。本发明的测试装置因此使得能够执行电缆测试而不必使用辅助工具并且不必依赖于合格的人员。此外，由于没有必要接入设施的有源部分，所以防止了制造商所提供和测试的高压电气设备的条件以及初始安装条件的改变。概括来说，增加了用于执行电缆测试的操作安全性。

更优选地，操纵杆包括至少一个凸起部，该凸起部在测试装置的输出电缆连接位置(与电缆出口的至少一个相连接的测试装置)和接地位置(接地的测试装置)被装配到测试装置的、由绝缘材料制成的第一部分中，从防止操纵杆旋转。接下来，操纵杆在自身的一侧包括至少一个通孔和在自身的另一侧包括至少一个实壁，该通孔在测试装置的输出电缆连接位置使得能够接入用于连接电缆测试设备的触头，该实壁在测试装置的接地位置阻止接入所述触头。

作为另一安全措施，可以设想的是：测试设还包括与开关柜的断路开关联锁的联锁件，以使在测试装置的接地位置，当测试装置的隔室或者电缆的隔室的至少一个盖打开时，防止断路开关的任何操作。

下面将描述的本发明的另一目的是一种用于测试电缆的测试方法，该测试方法借助于上述测试装置来执行，并且包括以下步骤：

a)断开开关和/或断路开关的触头；

b)一旦核实电路中没有电压，就将所述断路开关的触头闭合至接地位置；

c)打开测试装置的隔室或电缆出口的隔室的盖，将开关和/或断路开关置于受联锁件限制的使用中；

d)将测试装置从接地位置致动到输出电缆连接位置；

e)将电缆测试设备连接到测试装置的至少一个入口；以及

f)断开断路开关的触头，所述断路开关位于断路位置。

同样地，一旦根据前述步骤执行了电缆测试，则用于将对应的高压电气设备恢复使用的方法包括以下步骤：

g)将断路开关的触头接地；

h)将电缆测试设备与至少一个入口断开连接；

i)将测试装置从输出电缆连接位置致动到接地位置；

j)关闭测试装置的隔室或电缆的隔室的盖，因而释放断路开关；以及

k)将开关和/或断路开关的触头闭合至连接位置，从而使得该高压电气设备可操作。

附图说明

为了补充所作出的说明及为了有助于根据本发明的优选实施例更好地理解本发明的特征，作为所述说明的主要部分附上一组附图，在附图中，描绘了以下说明而非限制性特征：

图1A示出了本发明根据第一优选实施例的电缆测试装置的立体分解图，所述测试装置在接地位置进行描述；

图1B示出了测试装置在电缆连接位置的立体分解图；

图2示出了图1B的电缆测试装置的前视图；

图3示出了电缆测试装置的平面图；

图4示出了测试装置的另一立体分解图，该图中示出了测试装置接地法兰；

图5示出了根据第二优选实施例的测试装置的立体分解图，在该图中，电缆测试设备通过至少一个导体来连接；

图6示出了包括本发明的电缆测试装置的电气设备的单线图；

图7示出了电气设备的大概立体分解图，在该图中，本发明的测试装置被包括在内；

图8示出了根据第二优选实施例的测试装置的立体分解图，在该图中，电缆测试设备通过至少一个触点来连接。

具体实施方式

下面描述了在不限制或者不减小本发明的保护范围的情况下与上述附图有关的几个优选实施例。

根据本发明的可能的实用实施例，附图示出了包含在高压电气设备(3)中的电缆测试装置(6)，该测试装置又称为开关柜。本发明的测试装置(6)对象是无源元件，即在电气设备(3)的正常操作期间，所述测试装置(6)保持为无源(保持在接地位置)，然而，图6中示意性示出的主电路(17)的控制装置(开关(1a)和/或断路开关(1b,1c,1d))是有源的(有电流流过)。相反地，在电缆测试期间，控制装置(1a,1b,1c,1d)保持为无源(控制装置的触头保持在断开或接地位置)。概括来说，本发明的测试装置(6)是独立于主电路(17)的操作的设备，即当电气设备(3)在使用时，测试装置(6)未与控制装置(1a,1b,1c,1d)连接，并且接下来在电缆测试期间，控制装置(1a,1b,1c,1d)也未与测试装置(6)连接。

如图6所示，本发明的测试装置(6)与电气设备(3)的主电路(17)的元件一起安装在至少一个线连接件(4)和至少一个电缆出口(5)之间，具体地作为至少一个电缆出口(5)上游并且同时也为至少一个控制装置(1a,1b,1c,1d)下游的第一元件，所述至少一个控制装置例如为开关(1a)和/或断路开关(1b,1c,1d)。

根据图1至图4中示出的第一优选实施例，测试装置(6)包括有至少一个触头(2)的至少一个入口(7)，电缆测试设备(24)连接到该触头(2)，并且通过该触头(2)施加了执行测试的电压。同样地，测试装置(6)的入口(7)包括由绝缘材料制成的至少一个第一部分(16)，该第一部分(16)至少部分地将用于连接电缆测试设备(24)的触头(2)包含在内。

在图5和图8示出的本发明的第二优选实施例中，可以设想以下可能性：测试装置(6)的入口能够包括由绝缘材料制成的第二部分(18)，该第二部分(18)与第一部分(16)同轴且相对于第一部分(16)滑动并且至少部分地包含触头(2)，触头(2)用于通过至少一个导体(25)或者通过至少一个触点(26)来连接电缆测试设备(24)。由绝缘材料制成的该滑动的第二部分(18)提供了更大的绝缘距离。

在上述两个可能的实施例中，本发明的测试装置(6)包括图1B、2、4、5和8所示的至少一个运动触头(8)，该运动触头(8)与用于连接电缆测试设备(24)的触头(2)电连接。该运动触头(8)在接地位置和电缆连接位置之间随图4中示出的平台(10)并且在电气设备(3)的内侧整体移动。在测试装置(6)的接地位置，运动触头(8)通过图4中示出的法兰(15)接地，然而，在测试装置(6)的输出电缆连接位置，运动触头(8)与电缆出口(5)的至少一个相(9)电连接并且与地绝缘。

如图1A、1B、4、5和8所示，测试装置(6)的运动触头(8)随包括有至少一个传动系统的平台(10)整体移动，以使所述传动系统的致动导致平台(10)运动并且进而导致运动触头(8)在测试装置(6)的接地位置和输出电缆连接位置之间移动。传动系统包括至少一个驱动轴(13)和至少一个操纵杆(14)。因此，借助于致动所述操纵杆(14)来产生测试装置(6)的运动触头(8)的运动。

作为安全措施，在图3-5和图8中能够看出，操纵杆(14)包括至少一个凸起部(19)，该凸起部(19)在测试装置的输出电缆连接及接地位置安装在测试装置(6)的第一部分(16)中，从而防止操纵杆(14)在执行电缆测试时或者当电气设备(3)在使用或正常操作时旋转。同样地，操纵杆(14)包括图1A、1B和2中示出的一侧上的至少一个通孔(20)，如图1B所示，通孔(20)使得能够在测试装置(6)的输出电缆连接位置接入触头(2)，并且操纵杆(14)包括另一侧上的至少一个实壁(21)，该实壁(21)在图1A描述的测试装置(6)的接地位置防止接入所述触头(2)。

图6示出了电气测试装置(3)的单线图，其中，测试装置(6)还包括与断路开关(1b,1c,1d)联锁的联锁件(22)，以使在测试装置(6)的接地位置，当测试装置(6)的隔室或者电缆出口(5)的隔室的至少一个盖(见图7)打开时，阻止所述断路开关(1b,1c,1d)的任何操作。

为此，使用测试装置(6)的电缆测试方法包括以下几个步骤：用于执行测试或用于在执行了所述电缆测试后使电气设备(3)恢复使用。

为了执行电缆测试，在第一步骤中，开关(1a)和/或断路开关(1b,1c,1d)的触头被断开，主电路(17)因此无源，即没有任何供电。在第二步骤中，将断路开关(1b,1c,1d)的触头闭合在接地位置，以使位于所述断路开关(1b,1c,1d)下游的全部元件接地。在第三步骤中，测试装置(6)的隔室或电缆出口(5)的隔室的盖(23)打开，以在安全位置将开关(1a)和/或断路开关(1b,1c,1d)置于受联锁件限制的使用中。在第四步骤中，测试装置(6)从接地位置切换到输出电缆连接位置，运动触头(8)在最终位置与电缆出口(5)的至少一个相(9)电连接。在第五步骤中，电缆测试设备(24)连接到测试装置(6)的入口(7)，以及最后，在第六步骤中，断路开关(1b,1c,1d)的触头被断开，所述断路开关(1b,1c,1d)处于断路位置并且设施准备好用于电缆测试。

一旦执行了电缆测试，则执行以下步骤以使电气设备(3)恢复使用。在第一步骤中，断路开关(1b,1c,1d)的触头接地，在第二步骤中，将电缆测试设备(24)与入口(7)断开，在第三步骤中，测试装置(6)从输入电缆连接位置切换到接地位置，运动触头(8)与测试装置(6)的接地法兰(15)电连接，在第四步骤中，测试装置(6)的隔室或电缆的隔室的盖关闭，因此释放断路开关(1b,1c,1d)，以及最后，在第五步骤中，开关(1a)和/或断路开关(1b,1c,1d)的触头闭合至连接位置，电气设备(3)因而可操作。

电气设备(3)能够包括开关(1a)和/或断路开关(1b,1c,1d)，开关(1a)能够是切断开关或断路器，断路开关(1b,1c,1d)能够是断路开关(1b)、断路接地开关(1c)或者断路开关/断路接地开关(1d)。