运行环境温度频繁变化的车载电缆绝缘老化的实验装置的制作方法

本发明属于车载电缆绝缘老化状态检测领域，具体涉及一种运行环境温度频繁变化的车载电缆绝缘老化的实验装置。

背景技术：

电力机车和动车组在实际运行过程中，由于铁路线路的里程长、跨越区域广，且不同地区的气候条件差异较大，因此车载高压电缆在运行过程中会经受外界环境较为剧烈的温度变化，对车载电缆的绝缘状态产生不可避免的损伤或老化影响，尤其是电力机车和动车组在我国西北地区运行时，车载电缆会在较短的时间内经受由零下几十度到零上几十度的温差影响，同时电缆缆芯中由于大电流的热效应，会使电缆绝缘在内部承受较高的温度。由于外部环境温度变化和内部热量的共同作用，车载电缆终端的绝缘老化情况较为严重，威胁到电力机车的安全运行。

车载电缆在实际运行中，有关外部温度和内部温升对绝缘状态的影响尚不清晰，目前对于车载电缆及终端绝缘老化状况的研究主要以内部温升为主，常使用电流互感器的原理在缆芯中感应大电流，成本较高，易造成干扰，且无法模拟运行过程中外部环境温度变化造成的影响。因此为实现电缆环境温度频繁变化的环境条件，模拟现场高低温交替频繁的情况，急需一种能够模拟运行环境温度频繁变化的车载电缆绝缘老化的实验装置。

技术实现要素：

为了能够模拟运行中环境温度频繁变化导致电缆绝缘老化，本发明提供了一种运行环境温度频繁变化的车载电缆绝缘老化的实验装置：

一种运行环境温度频繁变化的车载电缆绝缘老化的实验装置，用于实现电缆终端样品在不同负载温度情况下进行老化实验，由实验箱体、置于实验箱体内的电缆终端试样体、温度调节系统、电源模块和气流控制装置构成；所述实验箱体由低温试验箱9和通过支架12立于低温试验箱内的实验加热箱17组成；实验加热箱17为杯状的夹壁结构，夹壁内设置有由直流电源7加热的电热丝19；在实验加热箱17用于盛装绝缘油22的杯体内设置有四只测量油温的油温传感器；温度调节系统1接受油温传感器的信号并控制工作模式控制器2控制实验加热箱内油温；

所述电缆终端试样体21为经过处理的电缆终端，在其内部电缆缆芯31中心钻出直径稍小的空心圆柱，将电磁加热棒32穿过空心圆柱中心，放置于电缆缆芯31中，并使用耐高温性能好的绝缘胶将电磁加热棒32固定在内壁上，并通过导线与射频电源6相连，使电磁加热棒32产热，实现模拟电缆在负载条件下运行温度的功能；

温度调节系统1、电源模块38和开关控制模块37来模拟电缆运行时电缆终端试样体21内部温度和频繁变化的外界温度；

低温试验箱9上端设置有进气阀13和换气口16，气泵14连接在换气口16排气口15之间，辅助实现装置内部高效快速冷却。

所述电缆终端试样体21采用中间挖空方式，内圈为空心圆柱，主绝缘30外各层之间布置内部温度传感器33；电缆缆芯31直径为20mm，空心圆柱直径为12mm，绝缘层30外直径为40mm，热缩管40外直径为56mm，且之间存在2mm间隙，用于敷设无线传导型温度传感器33，伞裙24外直径为148mm，空心圆柱中的电磁加热棒32外直径为10mm，高度为480mm，中间铁磁棒直径为8mm；

作为一应用实施例，试验加热箱39外部高度为600mm，下部支架12垂直高度200mm，试验加热箱39为双层，油杯内层直径为300mm，外层直径为340mm，其中夹层20mm，电阻丝19宽度为10mm，绝缘导热材料20厚度为5mm，有机玻璃盖32厚度10mm，其中有机玻璃盖32上开口宽度为56mm；试验加热箱39内部注入绝缘油22，在绝缘油面与实验加热箱上盖17之间，预留出50mm的空隙，防止绝缘油22内部因温度变化产生的气体破坏试验设备；在试验加热箱39内部绝缘油22中的上部放置一号传感器23、二号传感器25，下部放置三号传感器26、四号传感器27，试验加热箱39底部预留插座10，用以连接直流电源7，温度调节系统1内含数模转换模块adv7123，采用mcs-51型通用单片机处理，使用通信电缆对工作模式控制器2进行有效控制。

本发明能够模拟运行中环境温度频繁变化导致电缆绝缘老化，能够控制实验环境温度，进而研究车载电缆终端老化特性。

附图说明

图1本发明实验装置系统外观结构及组成示意图。

图2本发明实验装置电缆终端详细尺寸结构图。

图3本发明实验装置系统中试验油杯的详细尺寸结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1所示为本发明实验装置外观结构及组成示意图。由图1可知一种运行环境温度频繁变化的车载电缆绝缘老化的实验装置由处理后的电缆终端试样体、温度调节系统、电源模块、开关控制模块和气流控制装置组成，包括：电缆终端试样体21经过处理，在电缆终端试样体21直径为20mm的电缆缆芯31中心，钻出直径为16mm的空心圆柱，将电磁加热棒32穿过空心圆柱中心，放置于电缆缆芯31中，并使用耐高温性能好的绝缘胶将电磁加热棒32固定在内壁上，并通过导线与射频电源6相连，使电磁加热棒32产热，实现铜缆芯内部升温的功能；温度调节系统主要由电缆终端试样体21内部的电磁加热棒32、内部传感器33、置于空心圆柱中的五号传感器34和六号传感器35，以及试验加热箱电热丝19、一号传感器23、二号传感器25、三号传感器26、四号传感器27、低温试验箱9组成，通过比较电缆缆芯31内壁温度与绝缘油22中温度传感器23、25、26、27，控制电磁加热棒32、电热丝19、低温试验箱9的工作状态，实现电缆终端试样体21温度的频繁变化，支架12、试验加热箱外壳18、实验加热箱上盖17均采用有机玻璃材料，防止电磁干扰，试验加热箱插座10固定在试验加热箱外壳18底部，实现电热丝19的供电；电源模块38包括射频电源6、直流电源7、交流电源8，分别控制电磁加热棒32、电热丝19、低温试验箱9的工作，并通过开关控制模块37中的1号开关3、2号开关4、3号开关5与工作模式控制器2相连，实现该实验系统整体温度的有效控制；气流控制装置采用进气阀13、气泵14、排气口15、换气口16配合使用，实现装置内部温度的高效快速变化。

图2为发明实验装置电缆终端详细尺寸结构图，由图2可知电缆终端试样体21采用中间挖空方式，内圈为空心圆柱，主绝缘30外各层之间布置内部温度传感器33；电缆缆芯31直径为20mm，空心圆柱直径为12mm，绝缘层30外直径为40mm，热缩管40外直径为56mm，且之间存在2mm间隙，用于敷设无线传导型温度传感器33，伞裙24外直径为148mm，空心圆柱中的电磁加热棒32外直径为10mm，高度为480mm，中间铁磁棒直径为8mm；

图3为本发明实验装置系统中试验加热箱的详细尺寸结构图，由图3可知试验加热箱39外部高度为600mm，下部支架12垂直高度200mm，试验加热箱39为双层，油杯内层直径为300mm，外层直径为340mm，其中夹层20mm，电阻丝19宽度为10mm，绝缘导热材料20厚度为5mm，有机玻璃盖32厚度10mm，其中有机玻璃盖32上开口宽度为56mm；试验加热箱39内部注入绝缘油22，在绝缘油面与实验加热箱上盖17之间，预留出50mm的空隙，防止绝缘油22内部因温度变化产生的气体破坏试验设备；在试验加热箱39内部绝缘油22中的上部放置一号传感器23、二号传感器25，下部放置三号传感器26、四号传感器27，试验加热箱39底部预留插座10，用以连接直流电源7，温度调节系统1内含数模转换模块adv7123，采用mcs-51型通用单片机处理，使用通信电缆对工作模式控制器2进行有效控制。