CN107015130B - 一种复合式电缆绝缘性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合式电缆绝缘性能测试装置，属于电缆绝缘性能测试技术领域。包括由蓄电池电源E供电的超低频高压发生器Z及超低频测试电路、中频测试电路，中频测试电路包括LC测试主电路，漏电流检测电路、局部放电检测电路、充电电压检测电路和中频测试控制电路。它具有体积小、重量轻、便于携带、便于操作、制造成本低等特点。

Description

一种复合式电缆绝缘性能测试装置
技术领域
本发明涉及电缆绝缘性能测试技术领域。
背景技术
电力系统故障带来的停电问题是不可忽视的，不但影响到整个社会的生产生活，同时也会给相关行业带来巨大的经济损失。由于XLPE电力电缆在电网中的大量使用，所以其安全稳定运行也直接关系到电网的安全运行。因此，为了保证电力系统的正常运行，必须加强对XLPE电力电缆的绝缘性能检测，以便能够及时有效地发现电力电缆绝缘中存在的缺陷，防止电力电缆故障引起电力系统故障。
对于现场电力电缆绝缘测试，试验设备的便携性十分重要，直接影响到测试的工作效率，特别是对于远离城区，交通不方便，测试环境复杂的测试现场。目前一般采用超低频高压发生器(产生30KV的0.1Hz超低频正弦波电压)和中频高压发生器，在两种频率下分别对电缆绝缘性能进行测试。由于现场测试环境复杂，例如高山丘陵甚至沙漠地带，没有有线电源供给，上述两种设备均含有带蓄电池的逆变升压电源，不但设备成本高，而且体积大，有较大的重量，不便于携带，给测试工作带来很多不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合式电缆绝缘性能测试装置，它具有体积小、重量轻、便于携带、便于操作、制造成本低等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种复合式电缆绝缘性能测试装置，包括由蓄电池电源E供电的超低频高压发生器Z及超低频测试电路、中频测试电路，中频测试电路包括LC测试主电路，漏电流检测电路、局部放电检测电路、充电电压检测电路和中频测试控制电路；
LC测试主电路为与超低频高压发生器Z测试电压输出端连接的支路，在支路上设有高压开关HVS1、限流电阻R1、电感L1和测试端A；还包括与地GND连接的测试端B；其中测试端A与测试电缆的导体连接，测试端B与测试电缆的屏蔽层连接；
漏电流检测电路包括用于检测测试端B与地GND之间导线电流的电流传感器PA，电流传感器PA的输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接；
局部放电检测电路包括电容器C1，电容器C1的一端与电感L1和测试端A连接的节点连接，电容器C1的另一端经取压电阻R2与地GND连接，电容C1和取压电阻R2连接的节点与中央处理器CPU的I/O端口连接；
充电电压检测电路包括用于检测测试端A电压的电压传感器，电压传感器的输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接；
中频测试控制电路包括高压开关HVS1，高压开关HVS1的控制端与中央处理器CPU的I/O端口连接；还包括高压开关HVS2，高压开关HVS2的高压连接端与限流电阻R1和电感L1连接的节点连接，高压开关HVS2的低压连接端与地GND连接，高压开关HVS2的控制端与中央处理器CPU的I/O端口连接。
本发明进一步改进在于：
漏电流检测电路中的电流传感器PA为环绕于测试端B与地GND之间导线的CT线圈。
电压传感器为阻容式分压器CRV，阻容式分压器CRV检测电压输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接。
超低频高压发生器Z与中频测试电路共用一个中央处理器CPU。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本技术方案通过超低频高压发生器及中频高压发生器工作特点：超低频高压发生器所产生的测试电压为0.1Hz超低频正弦波电压，中频测试电路中LC振荡电路产生的测试电压为1KHz左右的中频电压，因此LC振荡电路每次的振荡过程时间都在超低频高压发生器的所产生的测试电压的一个振荡周期之内，因此，超低频高压发生器与中频测试电路在功能上有了可以实现相互作用的可能，技术上可以彼此支持，本发明将超低频高压发生器输出端的测试电压作为中频测试电路的电源，二者之间有效地结合在一起成为一个装置，省去了中频测试电路的蓄电池、逆变升压电源及一个中央处理器CPU，这些都是设备的主要成本，在很大程度上节约了设备成本，使测试装置更加轻便紧凑，大大缩小了设备体积，便于携带，在测试过程中，只需进行一次接线，就可以完成两种电缆绝缘测试的试验，改变了之前先进行一种频率的测试接线操作，然后拆除其接线，再进行另外一种频率的测试接线操作，费时费力。也就可以相应地减少试验操作人员。本装置操作便捷，提高了工作效率。
以10kV电缆的绝缘性能测试为例，现有技术完成包括以上两种测试需要分别两套设备，其中超低频正弦波耐压试验，需要一套超低频高压发生器MEVLF-30kV，其升压器质量为25kg，控制器质量为4kg，再需要一套蓄电池供电模块，其质量为30kg，则整个试验需要的设备总重量约60kg。其中振荡波电压局放试验，需要一套OWTS M60，其设备总重量约80kg。
而同样完成10kV电缆的绝缘性能测试，本发明只需要一套设备，其中蓄电池供电模块质量仍然为30kg，其余设备质量为60kg，总重量约为90kg，比原来两套设备减少了1/3的重量，而体积则仅为一套设备体积，其便携性大大提高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明工作状态的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
由图1-2所示的实施例可知，本发明包括由蓄电池电源E供电的超低频高压发生器Z(型号：MEVLF-30kV)及超低频测试电路(用于超低频高压发生器Z检测输出端与待测电缆的电路连接)、中频测试电路，中频测试电路包括LC测试主电路，漏电流检测电路、局部放电检测电路、充电电压检测电路和中频测试控制电路；
LC测试主电路为与超低频高压发生器Z测试电压输出端连接的支路，在支路上设有高压开关HVS1、限流电阻R1、电感L1和测试端A；还包括与地GND连接的测试端B；其中测试端A与测试电缆的导体连接，测试端B与测试电缆的屏蔽层连接；
漏电流检测电路包括用于检测测试端B与地GND之间导线电流的电流传感器PA(采用CT线圈型号：RSCT 1000A/100mV)，电流传感器PA的输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接；
局部放电检测电路包括电容器C1，电容器C1的一端与电感L1和测试端A连接的节点连接，电容器C1的另一端经取压电阻R2与地GND连接，电容C1和取压电阻R2连接的节点与中央处理器CPU的I/O端口连接；
充电电压检测电路包括用于检测测试端A电压的电压传感器(采用阻容式分压器CRV型号：FRC-30kV)，电压传感器的输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接；
中频测试控制电路包括高压开关HVS1，高压开关HVS1的控制端与中央处理器CPU的I/O端口连接；还包括高压开关HVS2，高压开关HVS2的高压连接端与限流电阻R1和电感L1连接的节点连接，高压开关HVS2的低压连接端与地GND连接，高压开关HVS2的控制端与中央处理器CPU的I/O端口连接；
超低频高压发生器Z与中频测试电路共用一个中央处理器CPU。
工作原理：
超低频高压发生器Z测试电缆绝缘性能的电路从现有技术，不再赘述，下面只分析采用中频测试电路对电缆绝缘性能进行测试的过程：
测试前，将测试端A与测试电缆的导体连接，将测试端B与测试电缆的屏蔽层连接，测试电缆的导体与测试电缆的屏蔽层之间由绝缘层(即所测试绝缘性能的绝缘层)隔开，形成一个绝缘层等效电容C2，在LC测试主电路中，由超低频高压发生器Z测试电压输出端、高压开关HVS1、限流电阻R1、电感L1、绝缘层等效电容C2与地GND形成对绝缘层等效电容C2的充电回路。
进行测试时，中央处理器CPU控制高压开关HVS1闭合，高压开关HVS2断开，超低频高压发生器Z所产生的测试电压(30KV的0.1Hz超低频正弦波电压)与上述LC振荡电路接通充电，阻容式分压器CRV对绝缘层等效电容C2两端的充电电压进行监测并将监测的充电电压值传输至中央处理器CPU，当绝缘层等效电容C2两端电压充至测试电压峰值的85％～90％时，中央处理器CPU控制高压开关HVS1断开停止充电，同时控制高压开关HVS2闭合，使电感L1、绝缘层等效电容C2与地GND形成的支路回路构成LC振荡电路，谐振频率由绝缘层等效电容C2的电容量与电感L1的电感量决定，不同电缆绝缘层的等效电容C2的电容量范围变化不大，选择合适电感量的电感L1，使谐振频率控制在1KHz左右，以满足测试要求，由于高压开关HVS1断开，高压开关HVS2闭合，没有电能供给，LC振荡电路为衰减振荡；
当阻容式分压器CRV检测到LC振荡电路中电压衰减至测试电压峰值的30％～40％时，中央处理器CPU控制高压开关HVS1闭合，高压开关HVS2断开，重复上述过程；
在振荡过程中，由CT线圈检测测试端B与地GND之间导线电流(直流电流)，即可检测出测试电缆的绝缘层的漏电流(即绝缘层等效电容C2的漏电流)；当测试电缆的绝缘层产生局部放电时，绝缘层等效电容C2充电电流突然增大，电容器C1会瞬间向绝缘层等效电容C2充电，电容器C1的充电回路为电容C1-绝缘层等效电容C2-地GND-电阻R2，由于电阻R2电流变化，使其两端压降产生变化，电容C1和取压电阻R2连接的节点与中央处理器CPU的I/O端口连接，以将此变化电压传输至中央处理器CPU对局部放电进行监测，中央处理器CPU根据上述检测及监测结果，判断出测试电缆的绝缘层绝缘性能。

Claims (4)

1.一种复合式电缆绝缘性能测试装置，其特征在于：包括由蓄电池电源E供电的超低频高压发生器Z及超低频测试电路、中频测试电路，所述中频测试电路包括LC测试主电路，漏电流检测电路、局部放电检测电路、充电电压检测电路和中频测试控制电路；
所述LC测试主电路为与所述超低频高压发生器Z测试电压输出端连接的支路，在所述支路上设有高压开关HVS1、限流电阻R1、电感L1和测试端A；还包括与地GND连接的测试端B；其中测试端A与测试电缆的导体连接，测试端B与测试电缆的屏蔽层连接；
所述漏电流检测电路包括用于检测测试端B与地GND之间导线电流的电流传感器PA，所述电流传感器PA的输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接；所述局部放电检测电路包括电容器C1，所述电容器C1的一端与电感L1和测试端A连接的节点连接，所述电容器C1的另一端经取压电阻R2与地GND连接，所述电容C1和取压电阻R2连接的节点与中央处理器CPU的I/O端口连接；
所述充电电压检测电路包括用于检测测试端A电压的电压传感器，所述电压传感器的输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接；
所述中频测试控制电路包括高压开关HVS1，所述高压开关HVS1的控制端与中央处理器CPU的I/O端口连接；还包括高压开关HVS2，所述高压开关HVS2的高压连接端与限流电阻R1和电感L1连接的节点连接，所述高压开关HVS2的低压连接端与地GND连接，所述高压开关HVS2的控制端与中央处理器CPU的I/O端口连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合式电缆绝缘性能测试装置，其特征在于：所述漏电流检测电路中的电流传感器PA为环绕于测试端B与地GND之间导线的CT线圈。
3.根据权利要求1所述的一种复合式电缆绝缘性能测试装置，其特征在于：所述电压传感器为阻容式分压器CRV，所述阻容式分压器CRV检测电压输出端与中央处理器CPU的I/O端口连接。
4.根据权利要求1所述的一种复合式电缆绝缘性能测试装置，其特征在于：所述超低频高压发生器Z与所述中频测试电路共用一个中央处理器CPU。
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