非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物絕緣電纜維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓輸電電纜在長期運(yùn)行過程中容易遭受過電壓、紋波及其他外部環(huán)境的侵害而形成絕緣缺陷。特別是直流電纜，由于絕緣內(nèi)部空間電荷的積聚而發(fā)生放電，形成微缺陷。即使是在理想的運(yùn)行條件下，由于電纜制造過程中不可避免的在絕緣介質(zhì)中引入雜質(zhì)缺陷，在強(qiáng)電場作用下也會發(fā)展為絕緣破壞。這些絕緣缺陷會在長期運(yùn)行過程中或在強(qiáng)電場作用下發(fā)展為電樹枝，并迅速貫穿絕緣介質(zhì)，造成電纜過早劣化，大大縮短電纜的使用壽命并引發(fā)故障，降低輸電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
[0003]因此，針對以上問題，一方面從電纜的設(shè)計制造出發(fā)，努力改善絕緣電纜(擠塑電纜)的制造工藝，但目前依然無法將電纜缺陷降低到令人滿意的程度。另一方面，則是努力研發(fā)具有高介電性能的新型電纜絕緣材料。無論采用什么樣的絕緣介質(zhì)，電氣老化是任何電纜都無法避免的問題。另外目前已提出多種技術(shù)(如電橋法，聲測法，直流沖擊法)對電力電纜進(jìn)行絕緣探傷，尋找電纜內(nèi)部的故障點(diǎn)。然而，超、特高壓直流輸電電纜承擔(dān)重大負(fù)荷任務(wù)且跨距遠(yuǎn)，輸電走廊大多分布在荒野和多山地帶的地下，定期的離線人工檢修難以實現(xiàn)并耗費(fèi)大量人力物力。對于輸電電纜絕緣缺陷的在線修復(fù)，目前還沒有應(yīng)用于電纜絕緣修復(fù)的有效技術(shù)，具有自修復(fù)功能的絕緣材料還有待進(jìn)一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提高輸電電纜的使用壽命，降低輸電系統(tǒng)故障率。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)，包括:高壓輸電電纜，所述高壓輸電電纜的絕緣材料為聚丙烯-氧化鐵納米復(fù)合材料；多個非侵入式高頻電流激勵裝置，所述多個非侵入式高頻電流激勵裝置相互間隔預(yù)設(shè)距離，每個非侵入式高頻電流激勵裝置包圍所述高壓輸電電纜，用于非侵入式地實現(xiàn)所述高壓輸電電纜的高頻電流注入，并全自動地實現(xiàn)所述聚丙烯-氧化鐵納米復(fù)合材料的磁致升溫和磁致保溫功能，以對所述絕緣材料中初始電樹缺陷進(jìn)行自行修復(fù)。其中，所述每個非侵入式高頻電流激勵裝置包括:螺繞磁環(huán)，所述螺繞磁環(huán)采用可開閉的電流鉗結(jié)構(gòu)，以通過夾扣在所述高壓輸電電纜上實現(xiàn)非侵入式的電流耦合；高頻逆變器，所述高頻逆變器采用IGBT全橋逆變拓?fù)浜透哳l方波逆變的調(diào)制方式，以保證輸出回路工作在諧振狀態(tài)；供電模塊，所述供電模塊采用工頻交流供電模式或太陽能及儲能供電模式進(jìn)行供電；循環(huán)水冷卻模塊，用于提供冷卻水，以對所述螺繞磁環(huán)、所述高頻逆變器進(jìn)行冷卻；以及控制模塊，用于監(jiān)控輸出電流、輸出功率、逆變頻率、循環(huán)水溫度和水壓，并且實現(xiàn)所述逆變頻率的閉環(huán)控制、升溫與保溫階段的切換控制。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例提出的非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)，高壓輸電電纜的絕緣材料為聚丙烯-氧化鐵納米復(fù)合材料，從而以較低的制造成本，在提高復(fù)合材料介電性能的同時具備自修復(fù)能力，并且通過多個非侵入式高頻電流激勵裝置，在不降低供電可靠性的條件下實現(xiàn)全線安全、便捷、全自動的定期維護(hù)和微缺陷修復(fù)，提高輸電電纜的使用壽命，降低輸電系統(tǒng)故障率，打破輸電電纜在線維護(hù)和自修復(fù)的技術(shù)空白，對提高輸電系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述螺繞磁環(huán)上采用螺繞環(huán)結(jié)構(gòu)均勻繞有勵磁線圈。
[0010]優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述螺繞磁環(huán)的線圈導(dǎo)線采用高頻利茲線或中空水冷銅管，以降低趨膚效應(yīng)帶來的發(fā)熱。
[0011 ] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，上述系統(tǒng)還包括:補(bǔ)償電容器，所述補(bǔ)償電容器與所述高頻逆變器串聯(lián)連接，以與所述螺繞磁環(huán)的線圈構(gòu)成LC回路。
[0012]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述供電模塊包括整流橋與濾波裝置，或者光伏板與蓄電池。
[0013]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述循環(huán)水冷卻模塊包括:水栗、循環(huán)水道與散熱器；冷凝器，所述冷卻水通過所述冷凝器降溫循環(huán)利用，其中，所述冷凝器為金屬散熱片，以通過空氣傳導(dǎo)散熱；以及水壓開關(guān)及溫度傳感器，所述水壓開關(guān)及溫度傳感器與所述控制模塊相連，用于提供循環(huán)水的欠壓和過熱保護(hù)功能。
[0014]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊包括:電壓傳感器、電流傳感器、鎖相環(huán)電路、水溫水壓監(jiān)控單元，以保證所述循環(huán)水的冷卻條件。
[0015]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊還包括:無線通信單元，用于與終端進(jìn)行通訊。
[0016]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述控制模塊的工作模式包括自檢模式、升溫模式、保溫模式和結(jié)束模式。
[0017]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述無線通信單元還用于實時上傳各工作模式下的狀態(tài)參數(shù)。
[0018]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的自修復(fù)材料修復(fù)機(jī)制示意圖；
[0022]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的非侵入式高頻電流激勵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0024]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的維護(hù)的全自動工作流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0026]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0027]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0028]下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)。參照圖1所示，該非侵入式高壓輸電電纜在線自動維護(hù)和缺陷修復(fù)系統(tǒng)100包括:高壓輸電電纜101和多個非侵入式高頻電流激勵裝置(例如圖中所示的非侵入式高頻電流激勵裝置102、非侵入式高頻電流激勵裝置103、…、非侵入式高頻電流激勵裝置10N)。
[0029]其中，高壓輸電電纜101的絕緣材料為聚丙烯-氧化鐵納米復(fù)合材料。多個非侵入式高頻電流激勵裝置相互間隔預(yù)設(shè)距離，每個非侵入式高頻電流激勵裝置包圍高壓輸電電纜，用于非侵入式地實現(xiàn)高壓輸電電纜的高頻電流注入，并全自動地實現(xiàn)聚丙烯-氧化鐵納米復(fù)合材料的磁致升溫和磁致保溫功能，以對絕緣材料中初始電樹缺陷進(jìn)行自行修復(fù)。預(yù)設(shè)距離根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)置，以下會進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0030]在本發(fā)明的實施例中，具有自修復(fù)功能的新型聚合物納米復(fù)合絕緣材料:聚丙烯(ΡΡ)/γ-氧化鐵(Y-Fe2O3)納米復(fù)合材料，在提高復(fù)合材料介電性能的同時，具備自修復(fù)能力。具體地，自修復(fù)復(fù)合材料是以熱塑型聚合物為基材，以磁性納米顆粒為摻雜物的納米復(fù)合材料。所采用的磁性納米顆粒屬于金屬氧化物納米材料(納米氧化鐵)，復(fù)合材料的制備工藝與現(xiàn)有用于高壓輸電電纜的納米電介質(zhì)