CN110888024A - 一种用于10kv电缆超低频耐压装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于变电领域和测量测试技术领域，具体涉及一种用于10KV电缆超低频耐压装置及方法。本发明是在底板上连接有电感支撑柱、前面板以及控制单元，控制单元一端的上部连接正极性直流源，正极性直流源连接在控制单元上，正极性直流源上部连接负极性直流源；控制单元另一端上部连接有正极性开关，正极性开关的上部连接负极性开关；正极性直流源、负极性直流源及负极性开关均连接在电感的底部，电感通过电感支撑柱连接在底板上；分压器和耦合电容为电气并联连接，连接在电感上。本发明结构紧凑,可用于新电缆交接试验、接头试验、预防性试验和检测。可减少因突发故障造成的损失，提高供电可靠性，对进一步推广新技术具有非常重要的参考价值。
Description
技术领域
本发明属于变电领域和测量测试技术领域，具体涉及一种用于10KV电缆超低频耐压装置及方法。
背景技术
电力工业是保证我国经济快速发展旳基础能源工业，随着现代科学技术的高速发展，各行各业对电力系统供电质量以及供电稳定性的要求越来越高，而电力设备的安全运行是保证整个电力系统供电质量以及供电稳定性的前提。
近年来，随着我国电力行业的高速发展，大量电力电缆被用于城市电网改造工程来取代传统的架空输电线路，这也是今后城市电网发展的主要趋势。其中交联聚乙烯电力电缆简称电力电缆是城市电网改造工程中使用最广泛的电力电缆。相对于传统釆用油纸绝缘的电力电缆，该产品具有较高的电性能、质量轻且维护检修方便等优点。由于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。但是，随着对交联聚乙稀绝缘特性的进一步研究，人们发现电力电缆的绝缘层容易产生树枝性放电，造成电缆绝缘层老化，从而影响电缆的正常使用，甚至会造成电力系统故障。而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。因此，为了保证电力系统的正常运行，必须加强对电力电缆的绝缘检测，以便能及时有效地发现电力电缆绝缘中存在的缺陷，防止电力电缆故障带来电力系统故障。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于10KV电缆超低频耐压装置及方法，是为了解决现有耐压装置、方法、体积、重量等问题，实现电缆水树检测的目的，而提出了一种用于10KV电缆超低频耐压装置及方法。
为实现上述发明目的，本发明是采用如下技术方案来实现的：
一种用于10KV电缆超低频耐压装置，在底板上连接有电感支撑柱、前面板以及控制单元，控制单元一端的上部连接有正极性直流源，正极性直流源连接在控制单元上，正极性直流源的上部连接负极性直流源；控制单元另一端的上部连接有正极性开关，正极性开关的上部连接负极性开关；正极性直流源、负极性直流源及负极性开关均连接在电感的底部，电感通过电感支撑柱连接在底板上；分压器和耦合电容为电气并联连接，连接在电感上。
所述正极性开关和负极性开关为电气连接，通过软线在内部连接。
所述正极性直流源、负极性直流源及负极性开关均以焊接的方式电气连接到电感的底部。
所述底板的底部连接有脚轮。
所述脚轮设有四个。
所述电感支撑柱设有四根。
利用所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置的试验方法是：所述装置输出的波形包括：正极性耐压、负极性耐压、正极性振荡及负极性振荡。
所述的试验方法，在0.1Hz余弦试验时, 电缆被加压到3U0的试验电压；5-10秒钟后, 通过转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程是对L-C电路进行充电，L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反。
所述L-C电路是由电缆电容、辅助电容和电感组成；
所述负极性耐压，对电缆加压到3U0的试验电压，维持这个电压即为负极性耐压；
所述负极性振荡，负极性加压5秒钟后, 通过转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程是对L-C电路进行充电；
所述正极性耐压，负极性振荡利用L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反对电缆加压到3U0的试验电压，维持这个电压即为正极性耐压；
所述正极性振荡，正极性加压5秒钟后, 再次通过转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程是对一个L-C电路进行充电。
所述的试验方法，是利用所述超低频耐压试验装置以余弦方波为测试波形，对电力电缆进行充放电，充放电产生的转换斜率类似于一个的正弦波，其-极性转换时间为2--6ms；以每5s的间隔定期变换极性，从而得到0.1Hz频率为基础的；通过两个能量转换开关，一个扼流线圈即电感，和一个由0.5uF的系统电容器和电缆本身的电容组成的电容器，产生从一个极到另一个极的转换。
本发明的优点及有益效果是：
相对于已有的耐压设备，本发明采用更紧凑的结构, 可用于新电缆交接试验、接头试验、预防性试验。能检测严重的水树、检测电树、检测接头质量问题、检测机械损伤、检测电缆绝缘的内部缺陷等。
超低频耐压技术之所以成为目前国内外最受关注的热点技术，原因在于这种技术能使我们能及时发现潜伏隐患，掌握设备的运行状态及有效使用寿命，以便采取相应的措施，实现有计划、合理地进行检修，可以减少因突发故障造成的损失，达到提高供电可靠性的目的。经过研究和实际操作验证，对进一步推广新技术具有非常重要的参考价值。
附图说明
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，以下实施例用于说明本发明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1 是本发明装置输出的波形图；
图2是本发明硬件结构示意图。
图中：脚轮1，底板2，前面板3，正极性直流源4，负极性直流源5，控制单元6，正极性开关7，负极性开关8，电感支撑柱9，电感10，分压器11，耦合电容12。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种用于10kV电缆超低频耐压装置，如图2所示，图2是本发明硬件结构示意图。
在图2中脚轮1共4个，通过螺丝连接到底板2上起支撑作用，前面板3用螺丝固定在底板2边缘中间处，控制单元6用螺丝固定在底板2正上方中心处，控制单元6左上方为正极性直流源4，正极性直流源4用螺丝固定在控制单元6表面上，正极性直流源4正上方为负极性直流源5用螺丝固定在正极性直流源4上。正极性开关7设在控制单元6左的上方，负极性开关8用螺丝固定连接在正极性开关7的上方，正极性开关7和负极性开关8为电气连接，通过软线在内部连接。正极性直流源4、负极性直流源5、负极性开关8均以焊接的方式电气连接到电感10的底部，电感10通过电感支撑柱9用螺丝固定在底板2上，分压器11和耦合电容12为电气并联连接，用螺丝固定连接在电感10的上方表面。
如图1所示，图1是本发明用于10KV电缆超低频耐压装置输出的波形图，本发明包括：正极性耐压、负极性耐压、正极性振荡、负极性振荡。
利用一种用于10KV电缆超低频耐压装置进行试验的方法，包括以下步骤：
在0.1Hz余弦试验时, 电缆被加压到3U0的试验电压。5秒钟后, 通过一个转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程实际上是对一个L-C电路进行充电，紧接着L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反。其转换斜率类似于一个50Hz的正弦波，并且具有与50Hz试验相类似的效果。
所述一个L-C电路是由电缆电容、辅助电容和电感组成。
优选地，负极性耐压，即图1中过程1、2部分，对电缆加压到3U0的试验电压，维持这个电压就是负极性耐压。
优选地，负极性振荡，负极性加压5秒钟后, 通过一个转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程实际上是对一个L-C电路进行充电，如图1中的过程3。
优选地，正极性耐压，即图1中过程4部分，负极性振荡利用L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反对电缆加压到3U0的试验电压，如图1中的过程1，4，维持这个电压就是正极性耐压。
优选地，正极性振荡，正极性加压5秒钟后, 再次通过一个转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程实际上是对一个L-C电路进行充电，如图1中的过程5。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
10KV电缆超低频耐压装置，其转换斜率类似于一个50Hz的正弦波，并且具有与50Hz试验相类似的效果。由于“能量再循环”过程中的能量损耗很小，只需在每个周期进行少许补充充电。因而，与普通的交流电压试验和其它试验方法相比较，该方法所需的高压电源和试验设备非常小巧、轻便。实现了10KV电缆电缆超低频耐压装置的设计。
本发明装置的工作原理如下：
本发明超低频耐压试验装置是以余弦方波为测试波形，其工作原理是一个对电力电缆进行充放电的过程由于充放电产生的转换斜率类似于一个的正弦波，其极性转换时间一般为2--6ms，而一般工频耐压试验试品中电压的极性转换时间为10ms，由于两种耐压试验方法的电压极性转换时间很接近，所以这种方法与工频试验具有良好的等效性。这项测试主要是以每5s的间隔定期变换极性，从而得到0.1Hz频率为基础的。通过两个能量转换开关，一个扼流线圈即电感，和一个由0.5uF的系统电容器和电缆本身的电容组成的电容器，产生了从一个极到另一个极的转换。本发明装置是一个大功率谐振回路。在接上电缆后，储存在电缆电容内的能量就通过整流器转移到扼流线圈，电缆首先放电其能量以磁场形式储存在扼流线圈内。当达到零时，扼流线圈释放其能量，并以反过来的极性将电压加回到电缆中去。结果，电缆就以相反极性充电，而通过谐振回路的这个转换产生了一个光滑的余弦电压波形，宽度为2-6ms，其变化相似于50Hz的正弦波 。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于10KV电缆超低频耐压装置，其特征是：在底板（2）上连接有电感支撑柱（9）、前面板（3）以及控制单元（6），控制单元（6）一端的上部连接有正极性直流源（4），正极性直流源（4）连接在控制单元（6）上，正极性直流源（4）的上部连接负极性直流源（5）；控制单元（6）另一端的上部连接有正极性开关（7），正极性开关（7）的上部连接负极性开关（8）；正极性直流源（4）、负极性直流源（5）及负极性开关（8）均连接在电感（10）的底部，电感（10）通过电感支撑柱（9）连接在底板（2）上；分压器（11）和耦合电容（12）为电气并联连接，连接在电感（10）上。
2.根据权利要求1所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置，其特征是：所述正极性开关（7）和负极性开关（8）为电气连接，通过软线在内部连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置，其特征是：所述正极性直流源（4）、负极性直流源（5）及负极性开关（8）均以焊接的方式电气连接到电感（10）的底部。
4.根据权利要求1所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置，其特征是：所述底板（2）的底部连接有脚轮（1）。
5.根据权利要求1所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置，其特征是：所述脚轮（1）设有四个。
6.根据权利要求1所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置，其特征是：所述电感支撑柱（9）设有四根。
7.利用如权利要求1所述的一种用于10KV电缆超低频耐压装置的试验方法，其特征是：所述装置输出的波形包括：正极性耐压、负极性耐压、正极性振荡及负极性振荡。
8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征是：在0.1Hz余弦试验时, 电缆被加压到3U0的试验电压；5-10秒钟后, 通过转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程是对L-C电路进行充电，L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反。
9.根据权利要求7-8所述的试验方法，其特征是：所述L-C电路是由电缆电容、辅助电容和电感组成；
所述负极性耐压，对电缆加压到3U0的试验电压，维持这个电压即为负极性耐压；
所述负极性振荡，负极性加压5秒钟后, 通过转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程是对L-C电路进行充电；
所述正极性耐压，负极性振荡利用L-C电路的余弦振荡功能使储存的全部能量向电缆反充电而极性相反对电缆加压到3U0的试验电压，维持这个电压即为正极性耐压；
所述正极性振荡，正极性加压5秒钟后, 再次通过转换开关使储存在电缆中的电荷放电，其放电过程是对一个L-C电路进行充电。
10.根据权利要求7-9所述的试验方法，其特征是：利用所述超低频耐压试验装置以余弦方波为测试波形，对电力电缆进行充放电，充放电产生的转换斜率类似于一个的正弦波，其-极性转换时间为2--6ms；以每5s的间隔定期变换极性，从而得到0.1Hz频率为基础的；通过两个能量转换开关，一个扼流线圈即电感，和一个由0.5uF的系统电容器和电缆本身的电容组成的电容器，产生从一个极到另一个极的转换。
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