CN203658523U - 基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备 - Google Patents

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Abstract

一种基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，包括：振荡波发生单元、分压检测单元、控制单元，振荡波发生单元包括：高压直流电源、固态高压开关器件、空心电感、被测试电缆，分压检测单元包括：分压器、检测阻抗、低通滤波器、带通滤波器，高压直流电源通过线性连续升压方式对被测试电缆进行逐步充电，使之升压到预设值后，固态高压开关在1us内闭合，使得被测试电缆与空心电感产生振荡谐振，分压器通过低通滤波器后采样到被测试电缆的电压信号，检测阻抗通过带通滤波器后采样到被测试电缆的局放信号，两者信号通入到控制单元中。该检测设备结构简单、且可有效检测电缆的绝缘性能。

Description

基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备
技术领域
本实用新型涉及一种电缆绝缘检测设备，具体是基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备。
背景技术
交联聚乙烯( XLPE，以下简称交联) 电缆由于具有制造工艺简单，安装敷设容易，电气性能优良，传输容量大，运行维护方便，无漏油隐患等诸多优点已成为电缆发展和工程应用的主流。当前，国内电缆运行部门已经对高压、超高压交联电缆交接试验和投运后的诊断性试验(包括预防性试验和在线监测)高度重视，采取了多种检测手段和方法力图确保电缆的运行可靠性。
阻尼振荡波(DAC)检测技术是近年来国内外密切关注的一种用于交联电缆现场绝缘性能检测与诊断的新型技术，国内电缆运行、试验单位陆续从国外引进基于该技术的测试***，并在配网中压电缆线路开展了实际应用，现场发现并解剖验证了因制造、敷设、安装引起的各类缺陷，取得了不错的效果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备。
本实用新型采用以下技术方案，本实用新型包括：振荡波发生单元、分压检测单元、控制单元。
所述的振荡波发生单元，包括：高压直流电源、固态高压开关器件、空心电感、被测试电缆，被测试电缆相当于电容器，高压直流电源正极侧、空心电感、被测试电缆依次串联连接，且被测试电缆的另一侧和高压直流电源负极侧接地，固态高压开关器件与空心电感、被测试电缆的串联电路并联连接，且固态高压开关器件的另一侧接地。
进一步地，高压直流电源首先通过线性连续升压方式对被测试电缆进行逐步充电，使之升压到预设值后，固态高压开关(激光触发场效应管)在1us内闭合，使得被测试电缆与测试回路中空心电感产生谐振，从而在被测电缆上产生振荡交流电压，持续时间为ms级。
所述的分压检测单元，包括：分压器、检测阻抗、低通滤波器、带通滤波器，分压器与检测阻抗串联，检测阻抗接地，低通滤波器分离出被测试电缆的电压信号，低通截止频率为300-1000Hz，带通滤波器分离出被测试电缆的局放信号，其低通截止频率为50k-100kHz，其高通截止频率为1M-20MHz，被测试电缆的电压信号和局放信号输入到控制单元。
所述的分压器，包括：第一分压电阻、第二分压电阻、第一分压电容器、第二分压电容器，第一分压电阻与第一分压电容器并联，第二分压电阻与第二分压电容器并联，两者串联后形成分压器，第一分压电阻的阻值远大于第二分压电阻，第一分压电容的容值远小于第二分压电容的容值，而且第一分压电阻阻值与第二分压电阻阻值的比值等于第一分压电容器的阻抗与第二分压电容器的阻抗的比值。
被测试电缆的电容值在100nF～10uF之间，第一分压电容器的作用相当于耦合电容器，低频时阻抗大，高频时阻抗低，阻碍低频信号，通过高频信号，在振荡波20～300Hz内，对振荡电压的抑制作用明显。第一分压电阻阻值与第二分压电阻阻值的比值等于第一分压电容器的阻抗与第二分压电容器的阻抗的比值，分压器的连接方式可等效：第一分压电阻与第二分压电阻串联，第一分压电容器与第二分压电容器串联，两个串联后的电路并联，因而分压器可等效为第一分压电容器，具有耦合电容器的作用。
所述的检测阻抗，包括：检测电阻、检测电容器，检测电阻与检测电容器串联，检测阻抗的作用是抑制低频振荡波电压信号，通过高频局放脉冲信号。
所述的控制单元，被测试电缆的电压信号和局放信号输入到控制单元，根据被测试电缆的电压信号输出控制高压直流电源的信号，使得被测试电缆的电压均匀升高，即使得被测试电缆的升压电流保持恒定；当被测试电缆的电压达到设定值后，控制固态高压开关导通，空心电感和被测试电缆形成振荡波；输入的局放信号用来计算出被测试电缆的局部放电量。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：第一、采用振荡波电压测试电缆的绝缘性能，振荡波电压测试设备体积小，便于携带；第二、采用一体设计的分压检测单元，耦合电容可用于分压，效果显著。
附图说明
图1为本实用新型实施例，基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备；
图2为本实用新型实施例中的分压检测单元。
具体实施方式
在下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。因此，应当明白，所附的权利要求意欲涵盖落入本实用新型的真实精神的所有这些修改和改变。
如1图所示，基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备包括：振荡波发生单元10、分压检测单元、控制单元。
振荡波发生单元10包括：高压直流电源UHVDC、固态高压开关器件S、空心电感Lr、被测试电缆的电容器Ctest，高压直流电源UHVDC正极侧、空心电感Lr、被测试电缆的电容器Ctest依次串联连接，且被测试电缆的电容器Ctest的另一侧和高压直流电源UHVDC负极侧接地，固态高压开关器件S与空心电感Lr、被测试电缆的电容器Ctest的串联电路并联连接，且固态高压开关器件S的另一侧接地。
被测试电缆的电容器Ctest值为0.154uF，空心电感Lr的值为7.3H，两者产生的谐振频率为150Hz，高压直流电源UHVDC最高电压可达到180kV。
进一步地，固态高压开关器件S保持关断，高压直流电源UHVDC通过线性连续升压方式对被测试电缆的电容器Ctest进行线性连续充电，使之升压到预设值150kV，此时固态高压开关器件S耐受150kV的直流电压，固态高压开关器件S在1us内导通，使得被测试电缆的电容器Ctest与空心电感Lr形成回路，从而产生谐振，在被测电缆的电容器Ctest上产生振荡交流电压，由于电缆还存在阻性，振荡交流电压幅值逐步减小，直至为零，持续时间为ms级。
如图2所示，分压检测单元包括：分压器Ck、检测阻抗Zd、低通滤波器LPF、带通滤波器BPF，分压器Ck与检测阻抗Zd串联，检测阻抗Zd接地，低通滤波器LPF分离出被测试电缆的电压UC的分量信号UC1，低通截止频率为300Hz，带通滤波器BPF分离出被测试电缆的局放电压信号UPD，其低通截止频率为50kHz，其高通截止频率为5MHz，被测试电缆的电压信号UC1和局放电压信号UPD输入到控制单元。
分压器Ck可等效为耦合电容，包括：第一分压电阻RU1、第二分压电阻RU2、第一分压电容器CU1、第二分压电容器CU2，第一分压电阻RU1与第一分压电容器CU1并联，第二分压电阻RU2与第二分压电容器CU2并联，两者串联后形成分压器Ck，第一分压电阻RU1的阻值远大于第二分压电阻RU2，第一分压电容器CU1的容值远小于第二分压电容器CU2的容值，而且第一分压电阻RU1的阻值与第二分压电阻RU2阻值的比值等于第一分压电容器CU1的阻抗与第二分压电容器CU2的阻抗的比值。第一分压电阻RU1取值为150MΩ，第二分压电阻RU2取值为15kΩ，第一分压电容器CU1的容量为1nF，第二分压电容器CU2的容量为10uF。分压器Ck可等效为第一分压电容CU1，具有耦合电容器的作用。
检测阻抗Zd包括：检测电阻Rd、检测电容器Cd，检测电阻Rd与检测电容器Cd并联后接地，检测电阻Rd取值为15kΩ，检测电容器Cd的容量为1nF。
控制单元根据被测试电缆的电压信号UC1输出高压直流电源UHVDC的控制信号，使得被测试电缆的电压UC均匀升高，即使得被测试电缆的升压电流保持恒定；当被测试电缆的电压UC达到150kV时，控制固态高压开关器件S导通，空心电感Lr和被测试电缆的电容器Ctest形成振荡波；输入的局放信号UPD用来计算出被测试电缆的局部放电量。

Claims (6)

1.一种基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，包括：振荡波发生单元、分压检测单元、控制单元；所述的振荡波发生单元，包括：高压直流电源、固态高压开关器件、空心电感、被测试电缆，高压直流电源正极侧、空心电感、被测试电缆依次串联连接，且被测试电缆的另一侧和高压直流电源负极侧接地，固态高压开关器件与空心电感、被测试电缆的串联电路并联连接，且固态高压开关器件的另一侧接地。
2.根据权利要求1所述的基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，其特征是，所述的高压直流电源首先通过线性连续升压方式对被测试电缆进行逐步充电，使之升压到预设值后，固态高压开关在1us内闭合，使得被测试电缆与测试回路中空心电感产生谐振，从而在被测电缆上产生振荡交流电压，持续时间为ms级。
3.根据权利要求1所述的基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，其特征是，所述的分压检测单元，包括：分压器、检测阻抗、低通滤波器、带通滤波器，分压器与检测阻抗串联，检测阻抗接地，低通滤波器分离出被测试电缆的电压信号，低通截止频率为300-1000Hz，带通滤波器分离出被测试电缆的局放信号，其低通截止频率为50k-100kHz，其高通截止频率为1M-20MHz，被测试电缆的电压信号和局放信号输入到控制单元。
4.根据权利要求3所述的基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，其特征是，所述的分压器，包括：第一分压电阻、第二分压电阻、第一分压电容器、第二分压电容器，第一分压电阻与第一分压电容器并联，第二分压电阻与第二分压电容器并联，两者串联后形成分压器，第一分压电阻阻值与第二分压电阻阻值的比值等于第一分压电容器的阻抗与第二分压电容器的阻抗的比值。
5.根据权利要求3所述的基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，其特征是，所述的检测阻抗，包括：检测电阻、检测电容器，检测电阻与检测电容器串联，检测阻抗抑制低频振荡波电压信号，通过高频局放脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的基于振荡波测试的电缆绝缘检测设备，其特征是，所述的控制单元，被测试电缆的电压信号和局放信号输入到控制单元，根据被测试电缆的电压信号输出控制高压直流电源的信号，使得被测试电缆的电压均匀升高，使得被测试电缆的升压电流保持恒定；当被测试电缆的电压达到设定值后，控制固态高压开关导通，空心电感和被测试电缆形成振荡波；输入的局放信号用来计算被测试电缆的局部放电量。
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