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    重庆时时彩开奖号码&: 一种高压直流电缆局部放电测试电路及方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201710047533.9

    申请日:

    2017.01.22

    公开号:

    CN106771939A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/14申请日:20170122|||著录事项变更IPC(主分类):G01R 31/14变更事项:发明人变更前:徐阳 何爽 陈浩变更后:徐阳 何爽 张宇航 陈浩 郑新龙 乐彦杰|||公开
    IPC分类号: G01R31/14; G01R31/12 主分类号: G01R31/14
    申请人: 西安交通大学
    发明人: 徐阳; 何爽; 陈浩
    地址: 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
    优先权:
    专利代理机构: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 徐文权
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710047533.9

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||著录事项变更|||公开

    摘要

    本发明公开了一种高压直流电缆局部放电测试电路及方法,包括直流高压输出装置、高压开关、分压器、局部放电检测仪器、多级放电电阻、接地线及高频电流传感器;高压直流输出装置与高压开关的一端相连接,高压开关的另一端与分压器的一端及被测高压直流电缆相连接,分压器的另一端接地,分压器的输出端与局部放电检测仪器相连接,被测高压直流电缆的外屏蔽层经接地线接地,其中,接地线穿过高频电流传感器,高频电流传感器与局部放电检测仪器相连接,待高压直流电缆在耐压试验之后的放电过程中,并联接入多级放电电阻,该电路及方法将直流电缆的耐压试验与局部放电试验结合,能够有效实现高压直流电缆的现场局部放电检测。

    权利要求书

    1.一种高压直流电缆局部放电测试电路,其特征在于,包括直流高压输出装置、高压开
    关(IGBT)、分压器、局部放电检测仪器(W)、多级放电电阻、接地线及高频电流传感器
    (HFCT);
    高压直流输出装置与高压开关(IGBT)的一端相连接,高压开关(IGBT的另一端与分压
    器的一端及被测高压直流电缆相连接,分压器的另一端接地,分压器的输出端与局部放电
    检测仪器(W)相连接,被测高压直流电缆的外屏蔽层经接地线接地,其中,接地线穿过高频
    电流传感器(HFCT),高频电流传感器(HFCT)与局部放电检测仪器(W)相连接,被测高压直流
    电缆在放电过程中,多级放电电阻与被测高压直流电缆相连接,通过多级放电电阻及分压
    器完成被测高压直流电缆的放电。
    2.根据权利要求1所述的高压直流电缆局部放电测试电路,其特征在于,直流高压输出
    装置包括工频高压源、整流硅堆(D)、限流电阻(R0)及滤波电容(C),其中,工频高压源通过
    整流硅堆(D)与限流电阻(R0)的一端相连接,限流电阻(R0)的另一端与高压开关(IGBT)及
    滤波电容(C)的一端相连接,滤波电容(C)的另一端接地。
    3.根据权利要求1所述的高压直流电缆局部放电测试电路,其特征在于,分压器包括第
    一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)及第二电容(C2),第一电阻(R1)的一端及第二电
    容(C2)的一端均与高压开关(IGBT)相连接,第一电阻(R1)的另一端与第二电阻(R2)的一端
    及局部放电检测仪器(W)相连接,第一电容(C1)的另一端与第二电容(C2)的一端及局部放
    电检测仪器(W)相连接,第二电容(C2)的另一端及第二电阻(R2)的另一端均接地。
    4.根据权利要求1所述的高压直流电缆局部放电测试电路,其特征在于,高频电流传感
    器(HFCT)与局部放电检测仪器(W)通过信号预处理电路(I)相连接。
    5.根据权利要求1所述的高压直流电缆局部放电测试电路,其特征在于,还包括耦合电
    容(CK)、检测阻抗(Zm)及检测阻抗测试系统,其中,耦合电容(CK)的一端与高压开关(IGBT)
    相连接,耦合电容(CK)的另一端经检测阻抗(Zm)接地,其中,检测阻抗测试系统与检测阻抗
    (Zm)相连接。
    6.一种高压直流电缆局部放电测试方法,其特征在于,基于权利要求1所述的高压直流
    电缆局部放电测试电路,包括以下步骤:
    将高压开关(IGBT)闭合,使高压直流输出装置输出的直流电压施加到被测高压直流电
    缆上,再进行被测高压直流电缆的直流耐压试验,试验过程中,设定被测高压直流电缆的耐
    压试验值为U,被测高压直流电缆的直流耐压试验结束后,断开高压开关(IGBT),将高压直
    流输出装置与被测高压直流电缆断开,被测高压直流电缆通过分压器对地放电,被测高压
    直流电缆的电压衰减下降,当被测高压直流电缆的电压下降到预设电压U1时,将多级放电
    电阻接入被测高压直流电缆,从而使被测高压直流电缆的电压继续下降,同时阶梯调节多
    级放电电阻的电阻值,使被测高压直流电缆的电压下降至预设安全范围内;同时局部放电
    检测仪器(W)通过分压器检测被测高压直流电缆的衰减电压波形,局部放电检测仪器(W)通
    过高频电流传感器(HFCT)检测被测高压直流电缆的局部放电信号,完成高压直流电缆的局
    部放电测试。
    7.根据权利要求6所述的高压直流电缆局部放电测试方法,其特征在于,高频电流传感
    器(HFCT)检测被测高压直流电缆的局部放电信号,所述被测高压直流电缆的局部放电信号
    经滤波及放大后输入到局部放电检测仪器(W)中。

    说明书

    一种高压直流电缆局部放电测试电路及方法

    技术领域

    本发明属于局部放电现场检测技术领域,涉及一种高压直流电缆局部放电测试电
    路及方法。

    背景技术

    近年来直流高压输电工程由于其在长距离输电的优势而逐渐发展,其中柔性直流
    输电在孤岛供电、城市电网供电等方面相较交流输电有较大优势,通常通过直流电缆进行
    电能输送。对于XLPE高压直流电缆线路,在出厂试验及现场试验时进行直流耐压试验是国
    标规定的方法,但耐压试验只是提供电缆整体的情况。局部放电测试被证明能够发现电缆
    及附件绝缘缺陷的有效方法之一,国标中已有相关推荐测试方法,但现阶段尚未有关于直
    流电缆局部放电现场检测的标准,行业内对于直流电缆出厂、现场局部放电检测方法也未
    达成统一,对于直流电缆的现场局部放电检测没有相应的测试方法,为了提高直流电缆绝
    缘缺陷检测及辨识能力,有必要进行高压直流电缆的局部放电试验研究。将耐压试验与局
    部放电试验结合无疑是一种好的方法,但现场敷设的高压直流电缆通常很长电容值较大,
    耐压试验电压值通常很高,若只通过实验系统自带的分压器放电,放电时间将会很长,给现
    场试验带来很大的困难。因此有必要对降压方案进一步的研究,使放电过程可控,才能完成
    好电缆耐压试验,并同时在可控的放电降压过程中测试电缆局部放电情况,为电缆的运行
    状况做进一步指导。

    发明内容

    本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种高压直流电缆局部放电
    测试电路及方法,该电路及方法能够实现高压直流电缆的局部放电检测,并且放电时间短。

    为达到上述目的,本发明所述的高压直流电缆局部放电测试电路包括直流高压输
    出装置、高压开关、分压器、局部放电检测仪器、多级放电电阻、接地线及高频电流传感器;

    高压直流输出装置与高压开关的一端相连接,高压开关的另一端与分压器的一端
    及被测高压直流电缆相连接,分压器的另一端接地,分压器的输出端与局部放电检测仪器
    相连接,被测高压直流电缆的外屏蔽层经接地线接地,其中,接地线穿过高频电流传感器,
    高频电流传感器与局部放电检测仪器相连接,待高压直流电缆在放电过程中,多级放电电
    阻与待高压直流电缆相连接,通过多级放电电阻及分压器完成待高压直流电缆的放电。

    直流高压输出装置包括工频高压源、整流硅堆、限流电阻及滤波电容,其中,工频
    高压源通过整流硅堆与限流电阻的一端相连接,限流电阻的另一端与高压开关及滤波电容
    的一端相连接,滤波电容的另一端接地。

    分压器包括第一电阻、第二电阻、第一电容及第二电容,第一电阻的一端及第二电
    容的一端均与高压开关相连接,第一电阻的另一端与第二电阻的一端及局部放电检测仪器
    相连接,第一电容的另一端与第二电容的一端及局部放电检测仪器相连接,第二电容的另
    一端及第二电阻的另一端均接地。

    高频电流传感器与局部放电检测仪器通过信号预处理电路相连接。

    还包括耦合电容、检测阻抗及检测阻抗测试系统,其中,耦合电容的一端与高压开
    关相连接,耦合电容的另一端经检测阻抗接地,其中,检测阻抗测试系统与检测阻抗相连
    接。

    本发明所述的高压直流电缆局部放电测试方法包括以下步骤:

    将高压开关闭合,使高压直流输出装置输出的直流电压施加到被测高压直流电缆
    上,再进行被测高压直流电缆的直流耐压试验,试验过程中,设定被测高压直流电缆的耐压
    试验值为,被测高压直流电缆的直流耐压试验结束后,断开高压开关,将高压直流输出装置
    与被测高压直流电缆断开,被测高压直流电缆通过分压器对地放电,被测高压直流电缆的
    电压衰减下降,当被测高压直流电缆的电压下降到预设电压U1时,将多级放电电阻接入被
    测高压直流电缆,从而使被测高压直流电缆的电压继续下降,同时阶梯调节多级放电电阻
    的电阻值,使被测高压直流电缆的电压下降至预设安全范围内;同时局部放电检测仪器通
    过分压器检测被测高压直流电缆的衰减电压波形,局部放电检测仪器通过高频电流传感器
    检测被测高压直流电缆的局部放电信号,完成高压直流电缆的局部放电测试。

    高频电流传感器检测被测高压直流电缆的局部放电信号,所述被测高压直流电缆
    的局部放电信号经滤波及放大后输入到局部放电检测仪器中。

    本发明具有以下有益效果:

    本发明所述的高压直流电缆局部放电测试电路及方法在具体操作时,通过高压直
    流输出装置输出直流电压,再将高压直流输出装置输出的直流电压作用于被测高压直流电
    缆,当被测高压直流电缆完成充电后,断开直流高压源,再将被测高压直流电缆通过分压器
    及多级放电电阻进行阶梯放电,减少放电时间,从而产生衰减电压,在放电过程中,局部放
    电检测仪器通过分压器检测被测高压直流电缆的衰减电压波形,局部放电检测仪器通过高
    频电流传感器检测被测高压直流电缆的局部放电信号,从而实现高压直流电缆的局部放电
    检测,结构简单,操作方便,作用时间短,能够有效检测XLPE电缆中的各种缺陷,且不会对电
    缆造成损害。

    附图说明

    图1为本发明的原理图;

    图2为本发明中高压直流电缆经分压器自然放电的示意图;

    图3为高压直流电缆并入多级放电电阻之后的放电示意图;

    图4为高压直流电缆的多级放电分段降压示意图;

    图5为一种多级放电电阻的放电示意图。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明做进一步详细描述:

    高压直流电缆经过长时间运行,绝缘层遭受外力破坏或中间接头老化等会导致绝
    缘破损,电缆劣化。实践证明,通过直流耐压试验,可以发现高压直流电缆绝缘的整体劣化
    情况,然而耐压试验只关注电缆整体能否完整承受试验电压的考验,缺少高压直流电缆在
    试验中可能出现的局部损伤和破坏的检测手段;通过观察局部放电的变化,可以发现高压
    直流电缆绝缘介质中的气泡及损伤等局部缺陷,对高压直流电缆进行综合诊断具有很好的
    效果。

    1、多级放电分级降压方案

    第一阶段:通过高压直流电缆自身电阻及分压器电阻进行放电。

    较长高压直流电缆的电容量大,绝缘电阻高,理论放电时间长,不能仅靠高压直流
    电缆自身放电通道,在接入多级放电电阻前应利用并联分压器作为放电通道。

    利用分压器及高压直流电缆本身的绝缘电阻并联组成放电通道自然放电,如图2
    所示,Rd为分压器的电阻。

    放电时间常数τ1为:

    τ1=Rd×CX (1)

    暂态电压u(t)为:


    U为高压直流电缆的耐压值,瞬时电压呈指数式衰减,衰减速率逐渐减小。

    经自然放电时间t1,降压至U1。

    第二阶段:人工操作并联接入多级放电电阻,通过多级放电电阻分级降压。

    高压直流电缆自放电后期,放电速率逐渐减缓,人工控制并联接入多级放电电阻,
    该阶段的放电示意如图3所示。

    放电时间常数为:



    调节多级放电电阻的阻值及时间,通过多级放电电阻消耗能量。

    先通过高压直流电缆和分压器组成放电通道,经自然放电时间t1,降压至U1;

    再调节多级放电电阻的阻值为R3,此时放电时间常数τ2,经t2时间,电压降至U2;

    然后调节多级放电电阻的阻值为R4,此时放电时间常数τ3,经t3时间,电压降至U3;

    如此继续,直到高压直流电缆不再发生局部放电为止,记录局部放电的熄灭电压。

    经过这样的降压改进,经过多级降压,高压直流电缆的电压从耐压值U降到U3需要
    时间为t=t1+t2+t3+…,则t为高压直流电缆的局部放电检测的有效时间,放电示意图如图4
    所示。

    根据实际试验中的情况,并入的多级放电电阻可以采用不同的阻值,并且放电的
    级数也可以根据需要做调整,要注意每次并联接入多级放电电阻时的电压值在多级放电电
    阻的耐压范围之内。

    图5是一种多级放电电阻的放电示意图,根据试品(或高压发生器)残压,相应地选
    择放电电阻上的接地点,将接地棒挂在对应的位置加速放电过程。

    第三阶段:最后待高压直流电缆的暂态电压降至安全范围之后,将其接地棒挂接
    在试验电缆终端连接线上,将被试电缆通过?;さ缱杞拥胤诺缰亮?。对大电容量试品(如长
    电缆),务必放电至残压降为0后,方可直接将试品短路接地,拆卸试验设备或更换试品。

    2、分级降压阶段测量局部放电

    如图1所示,本发明给出了两种局部放电的检测方式,即耦合电容CK检测阻抗Zm系
    统及HFCT检测系统,耦合电容CK与检测阻抗Zm测试系统是IEC60270推荐的局部放电检测系
    统。但是由于检测阻抗Zm通常频带较窄,典型频带为100kHz-400kHz,该频带因为与现场检
    测干扰频带重叠,在现场检测时较困难,通常只用于带有屏蔽室的实验室测试局部放电;在
    现场环境中通常利用高频电流传感器HFCT检测系统,高频电流互感器安装方便,频带宽,可
    有效避开大多数现场干扰,在现场检测中得到更广泛的应用,该方法是将电缆外屏蔽层接
    地,在外屏蔽接地线上安装1个高频检测CT,并直接与局放检测设备相连,检测局部放电,当
    电缆绝缘体某一区域发生局部放电时,会有瞬变电荷出现,通过测试回路,有脉冲电流流
    过,HFCT将脉冲电流转化成脉冲电压信号,将此检测电压输入局部放电检测仪器W中,即可
    可测出局部放电的一些表征参数。

    参考图1,本发明所述的高压直流电缆局部放电测试电路包括直流高压输出装置、
    高压开关IGBT、分压器、局部放电检测仪器W、多级放电电阻、接地线及高频电流传感器
    HFCT;高压直流输出装置与高压开关IGBT的一端相连接,高压开关IGBT的另一端与分压器
    的一端及被测高压直流电缆相连接,分压器的另一端接地,分压器的输出端与局部放电检
    测仪器W相连接,被测高压直流电缆的外屏蔽层经接地线接地,其中,接地线穿过高频电流
    传感器HFCT,高频电流传感器HFCT与局部放电检测仪器W相连接,待高压直流电缆在放电过
    程中,多级放电电阻与待高压直流电缆相连接,通过多级放电电阻及分压器完成待高压直
    流电缆的放电。

    直流高压输出装置包括工频高压源、整流硅堆D、限流电阻R0及滤波电容C,其中,
    工频高压源通过整流硅堆D与限流电阻R0的一端相连接,限流电阻R0的另一端与高压开关
    IGBT及滤波电容C的一端相连接,滤波电容C的另一端接地。

    分压器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1及第二电容C2,第一电阻R1的一
    端及第二电容C2的一端均与高压开关IGBT相连接,第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一
    端及局部放电检测仪器W相连接,第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端及局部放电检
    测仪器W相连接,第二电容C2的另一端及第二电阻R2的另一端均接地。

    高频电流传感器HFCT与局部放电检测仪器W通过信号预处理电路I相连接;本发明
    还包括耦合电容CK、检测阻抗Zm及检测阻抗测试系统,其中,耦合电容CK的一端与高压开关
    IGBT相连接,耦合电容CK的另一端经检测阻抗Zm接地,其中,检测阻抗测试系统与检测阻抗
    Zm相连接。

    本发明所述的高压直流电缆局部放电测试方法包括以下步骤:

    将高压开关IGBT闭合,使高压直流输出装置输出的直流电压施加到被测高压直流
    电缆上,再进行被测高压直流电缆的直流耐压试验,试验过程中,设定被测高压直流电缆的
    耐压试验值为U,被测高压直流电缆的直流耐压试验结束后,断开高压开关IGBT,将高压直
    流输出装置与被测高压直流电缆断开,被测高压直流电缆通过分压器对地放电,被测高压
    直流电缆的电压衰减下降,当被测高压直流电缆的电压下降到预设电压U1时,将多级放电
    电阻接入被测高压直流电缆,从而使被测高压直流电缆的电压继续下降,同时阶梯调节多
    级放电电阻的电阻值,使被测高压直流电缆的电压下降至预设安全范围内;同时局部放电
    检测仪器W通过分压器检测被测高压直流电缆的衰减电压波形,局部放电检测仪器W通过高
    频电流传感器HFCT检测被测高压直流电缆的局部放电信号,完成高压直流电缆的局部放电
    测试。

    高频电流传感器HFCT检测被测高压直流电缆的局部放电信号,所述被测高压直流
    电缆的局部放电信号经滤波及放大后输入到局部放电检测仪器W中。

    以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的?;し段?,凡是按
    照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书
    的?;し段е?。

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    一种 高压 直流 电缆 局部 放电 测试 电路 方法
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