CN110231511B - 基于分离测量回路法的等温松弛电流检测装置 - Google Patents

基于分离测量回路法的等温松弛电流检测装置 Download PDF

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Abstract

一种基于分离测量回路法的等温松弛电流检测装置，包括：高压模块、低压采样模块、控制模块和电流检测模块，其中：高压模块与高压电缆的线芯相连，低压采样模块与高压电缆的屏蔽层相连，控制模块与高压模块的控制端相连以控制极化过程或放电过程，电流检测模块与低压采样模块的输出端相连，记录存储电流信号，绘制电流信号随时间变化的曲线，即得到等温松弛电流。本发明能够排除高压绝缘线松弛电流在电缆绝缘去极化测试中的影响，实现电缆绝缘等温松弛电流的真实测量，提高电流信号的抗干扰能力，测量结果可靠性，可满足对电缆绝缘松弛电流现场测量的需求。

Description

基于分离测量回路法的等温松弛电流检测装置
技术领域
本发明涉及的是一种电缆等温松弛电流检测技术，具体是基于分离测量回路法排除高压 绝缘线干扰的等温松弛电流检测装置。
背景技术
现有对电缆绝缘的检测多采用等温松弛电流法实现，但现有的等温松弛电流测量装置中， 以硅橡胶作为绝缘的高压线会在去极化过程中产生松弛电流，这会对电缆绝缘松弛电流的测量 造成干扰，影响对电缆绝缘老化状态的准确评估。
发明内容
本发明针对现有等温松弛电流检测技术中由高压绝缘线在去极化过程中产生干扰电流 的问题，提出一种基于分离测量回路法的等温松弛电流检测装置，能够排除高压绝缘线松弛电 流在电缆绝缘去极化测试中的影响，实现电缆绝缘等温松弛电流的真实测量，提高电流信号的 抗干扰能力，测量结果可靠性，可满足对电缆绝缘松弛电流现场测量的需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：高压模块、低压采样模块、控制模块和电流检测模块，其中：高压模块与 高压电缆的线芯相连，低压采样模块与高压电缆的屏蔽层相连，控制模块与高压模块的控制端 相连以控制极化过程或放电过程，电流检测模块与低压采样模块的输出端相连，记录存储电流 信号，绘制电流信号随时间变化的曲线，即得到等温松弛电流。
所述的高压模块包括：设置于金属箱内且与控制模块相连的单刀三掷真空开关以及并联 的保护电阻、放电电阻和测量电阻，其中：单刀三掷真空开关的公共端通过高压BNC接口和高 压同轴连接线与高压电缆的线芯相连，保护电阻的支路中设有与控制模块相连的直流高压电源， 放电电阻和测量电阻分别接地。
所述的低压采样模块包括：设置于金属箱内且用于限制输入电压的泄放电路、与控制模 块相连的放大器和与电流检测模块相连的数据采集卡，其中：泄放电路通过低压BNC接口和低 压同轴连接线与高压电缆的屏蔽层相连，放大器将来自屏蔽层的电流放大，数据采集卡采集电 流并经模数转换后输出至电流检测模块。
所述的放大器和数据采集卡之间通过信号线相连，该包括接地的屏蔽层、聚四氟乙烯绝 缘层和用于传导电流信号的线芯。
所述的高压同轴连接线与低压同轴连接线均具有聚四氟乙烯绝缘层、镀银铜丝的线芯和 镀银屏蔽网，其中：高压同轴连接线的线芯分别与单刀三掷真空开关的公共端和高压电缆的线 芯相连，高压同轴连接线的屏蔽层接地；低压同轴连接线的线芯分别与泄放电路的输入端和高 压电缆铜屏蔽层相连，低压同轴连接线的屏蔽层接地。
所述的电流检测模块包括：控制单元和电流检测单元，其中：控制单元基于LabVIEW 编程环境输出控制指令至控制模块，电流检测单元接收低压采样模块输出的数字信号并绘制电 流信号随时间变化的曲线，得到等温松弛电流。
所述的控制模块与电流检测模块通过通用串行总线相连接收控制指令以实现对直流高 压电源的输出电压、单刀三掷真空开关的接通位置以及放大器的放大倍数的控制。
所述的低压采样模块的数据采集卡与电流检测模块通过通用串行总线相连，实现采集卡 采集数据的实时存储。
所述的金属箱外壳可靠接地。
本发明涉及一种基于上述装置的等温松弛电流测量方法，通过直流高压电源对高压电缆 进行极化时采集屏蔽层的极化电流，再通过高压电缆放电时采集屏蔽层的去极化电流，通过绘 制电流信号随时间变化的曲线实现等温松弛电流测量。
所述的极化，其极化电场为240V/mm，极化时间1800s。
所述的去极化，其去极化时间1800s。
技术效果
与现有技术相比，本发明排除了高压绝缘线松弛电流在电缆绝缘去极化测试中的干扰， 实现了电缆绝缘等温松弛电流的真实测量，提高了测量结果的可靠性。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明的简化等效电路图；
图3为实施例效果示意图；
图中：1高压同轴连接线、2低压同轴连接线、3单刀三掷真空开关、4保护电阻、5放电电阻、6测量电阻、7直流高压电源、8泄放电路、9放大器、10采集卡、11控制模块、12 信号线、13高压BNC接口、14低压BNC接口、15安全距离、16通用串行总线、17电流检 测模块、18隔离变压器、19左金属隔离板、20右金属隔离板、21金属机箱。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：高压模块、低压采样模块、控制模块11以及电流检测模块17。
所述的高压模块包括：单刀三掷真空开关3、保护电阻4、放电电阻5、测量电阻6和直流高压电源7，其中：单刀三掷真空开关3的公共端与高压同轴连接线1相连，其三个触点分别与保护电阻4、放电电阻5、测量电阻6相连；高压同轴连接线1通过高压BNC接口13 与金属机箱21相连，高压同轴连接线1的外屏蔽与高压BNC接口13的外壳接地，高压同轴 连接线1的线芯传导高压。
所述的高压同轴连接线1的末端将外屏蔽剥离出安全距离15，保证线芯处的高压不会 对接地的屏蔽层放电。
所述的低压采样模块包括：泄放电路8、放大器9、采集卡10，其中：低压同轴连接线2通过低压BNC接口14与金属机箱21相连，低压同轴连接线2的外屏蔽与低压BNC接口14 的外壳接地，低压同轴连接线2的线芯传导带电流。
所述的电流检测模块17基于LabVIEW编程环境构输出控制指令至控制模块11以实现 单刀三掷真空开关3、放大器9和直流高压电源7的控制。
所述的隔离变压器18为降压变压器，将一次绕组上的工频220V电压降为设计交流电 压，再通过整流得到直流电压实现对低压采样模块、控制模块11以及电流检测模块17的供电。
装置进行等温松弛电流测量时，高压同轴连接线1与电缆试样的线芯相连，低压同轴连 接线2与电缆试样的铜带屏蔽相连。单刀三掷真空开关3接通保护电阻4，直流高压电源7升 压，采样模块此时可对极化电流进行测量。待极化完成后，直流高压电源7降压至0，单刀三 掷真空开关3接通放电电阻5，短暂放电后，单刀三掷真空开关3接通测量电阻6，采样模块 此时对去极化电流进行测量以及等温松弛电流测量。
如图2所示，图中电缆参数简化为电阻R和电容C的并联结构；高压同轴连接线使用同 轴屏蔽线，线芯传导高压，外层屏蔽接地，高压连接线简化为Rl和Cl的并联结构，在极化过程 中，高压同轴连接线1的绝缘被极化，但是在去极化过程中，连接线产生的去极化电流将从放 电电阻5和测量电阻6的环路释放，而电缆绝缘释放的去极化电流将流过环路1，电流检测不 受绝缘高压连接线的干扰。
如图3所示，为极化电压1kV，极化时间300s后，传统测试系统测得的去极化电流与本发明测得的去极化电流，从图3可以看出，采用传统的接线方法，高压连接线绝缘自身会产 生明显的去极化电流，电流峰值达到1800pA，松弛时间接近30s；而采用本发明的测试装置， 空载测试条件下不存在去极化电流。
与现有技术相比，本方法排除了高压绝缘线松弛电流在去极化测试中带来的干扰，实现 了电缆绝缘真实等温松弛电流的测量。同时使用泄放电路，抑制去极化过程中可能出现的大电 流，对放大器实现保护。此外，使用隔离变压器，提高测试系统的抗干扰能力，测量结果可靠 性，可满足现场电缆绝缘松弛电流测量的需求。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式 对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围 内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (1)

1.一种基于分离测量回路法的等温松弛电流检测装置，其特征在于，包括：高压模块、低压采样模块、控制模块、电流检测模块和隔离变压器，其中：高压模块与高压电缆的线芯相连，低压采样模块与高压电缆的屏蔽层相连，控制模块与高压模块的控制端相连以控制极化过程或放电过程，电流检测模块与低压采样模块的输出端相连，记录存储电流信号，绘制电流信号随时间变化的曲线，即得到等温松弛电流，隔离变压器将一次绕组上的工频220V电压降为设计交流电压，再通过整流得到直流电压实现对低压采样模块、控制模块以及电流检测模块的供电；
所述的高压模块包括：设置于金属箱内且与控制模块相连的单刀三掷真空开关以及并联的保护电阻、放电电阻和测量电阻，其中：单刀三掷真空开关的公共端通过高压BNC接口和高压同轴连接线与高压电缆的线芯相连，保护电阻的支路中设有与控制模块相连的直流高压电源，放电电阻和测量电阻分别接地；
所述的低压采样模块包括：设置于金属箱内且用于限制输入电压的泄放电路、与控制模块相连的放大器和与电流检测模块相连的数据采集卡，其中：泄放电路通过低压BNC接口和低压同轴连接线与高压电缆的屏蔽层相连，放大器将来自屏蔽层的电流放大，数据采集卡采集电流并经模数转换后输出至电流检测模块；
所述的放大器和数据采集卡之间通过信号线相连；
所述的高压同轴连接线与低压同轴连接线均具有聚四氟乙烯绝缘层、镀银铜丝的线芯和镀银屏蔽网，其中：高压同轴连接线的线芯分别与单刀三掷真空开关的公共端和高压电缆的线芯相连，高压同轴连接线的屏蔽层接地；低压同轴连接线的线芯分别与泄放电路的输入端和高压电缆铜屏蔽层相连，低压同轴连接线的屏蔽层接地；
所述的电流检测模块包括：控制单元和电流检测单元，其中：控制单元基于LabVIEW编程环境输出控制指令至控制模块，电流检测单元接收低压采样模块输出的数字信号并绘制电流信号随时间变化的曲线，得到等温松弛电流；
所述的控制模块与电流检测模块通过通用串行总线相连接收控制指令以实现对直流高压电源的输出电压、单刀三掷真空开关的接通位置以及放大器的放大倍数的控制；
所述的低压采样模块的数据采集卡与电流检测模块通过通用串行总线相连，实现采集卡采集数据的实时存储；
所述的等温松弛电流检测是指：通过直流高压电源对高压电缆进行极化时采集屏蔽层的极化电流，再通过高压电缆放电时采集屏蔽层的去极化电流，通过绘制电流信号随时间变化的曲线实现等温松弛电流测量。
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