CN202770953U - 一种交联电缆振荡波局部放电检测系统 - Google Patents

一种交联电缆振荡波局部放电检测系统 Download PDF

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周志成
赵科
郑柒拾
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刘彦
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Abstract

本实用新型公开了一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,包括高压直流电源,无晕高压光控开关,无晕振荡电感,无晕阻容分压器,所述高压电源与待测电缆相连充电,所述无晕振荡电感和无晕高压光控开关与试品电缆相连形成阻尼振荡电压波,无晕阻容分压器连接待测电缆获取局放数据,数据分析软件自动完成局部放电类型分析、局放点的行波定位。本实用新型交联电缆振荡波局部放电检测系统具有测试效率高,对被测电缆无伤害等优点。

Description

—种交联电缆振荡波局部放电检测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力电缆局部放电检测技术,特别涉及一种交联电缆振荡波局部放电检测系统。
背景技术
[0002] 交联电力电缆在电力系统中应用广泛,但现场很难进行工频耐压试验,成为急需解决的关键问题。对电力电缆,由于其绝缘较高,直流试验后,在电缆中特别在电缆缺陷处会出现大量的空间电荷,当电缆投运后空间电荷常造成电缆的绝缘击穿事故。大量研究表明,直流不适合对交联电力电缆进行耐压试验。超低频(O. IHz)电压测试方法要求试验时间长,电缆绝缘损伤较大,可能引发电缆中的新缺陷,变频谐振电压发生器可解决试验电源 容量问题,且试验电压和工频电压具有等效性,可是其体积和重量较大,现场很难实现。
发明内容
[0003] 针对已有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种测试效率高,对被测电缆无伤害的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统。
[0004] 本实用新型的发明目的通过如下技术方案实现:
[0005] 一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,包括高压电源直流源,无晕高压光控开关,无晕振荡电感,无晕阻容分压器,所述高压电源与待测电缆相连充电,所述无晕振荡电感和无晕高压光控开关与待测电缆相连形成阻尼振荡电压波,无晕阻容分压器连接待测电缆获取局放数据,数据分析软件自动完成放电类型分析、行波定位。
[0006] 所述高压直流源包含智能直流高压发生器、高压开关单元、无晕振荡电感、无晕阻容分压器。
[0007] 所述无晕高压光控开关的基本元件单元为耐压6. 5kV ( ±2kV)的光电可控硅,局放高压光控开关多个串联组成。
[0008] 所述高压开关通过光纤控制,开关的打开和闭合时间在1μ s以内,开关导通内阻最大I. 3m Ω。
[0009] 所述无晕振荡电感的所述无晕振荡电感的单个电感单元槽数为10槽,每槽宽度为30mm〜60mm,每槽导线的阻数为100〜200,每槽层叠绕线。
[0010] 导线的直径为2. 5mm ( ±0. 2mm),每个电感单元电感值为I. 5H ( ±0. 5H),每个电感单元总电阻为11. 57 Ω (±2Ω)。
[0011] 所述无晕振荡电感最大电流为314Α,电感导体直径为2. 5mm (±O. 2mm),总电感为6H (±2H)。所述无晕振荡电感中心不使用铁芯,使空心电感不易饱和,可承受较大电流和耐高压,达到无局放的要求。
[0012] 所述无晕阻容分压器为交直流分压器,用于变频谐振试验的电压检测及局部放电测量,无晕阻容分压器的结构采用无晕耦合电容器9。
[0013] 所述无晕阻容分压器阻容分压器的交流额定电压有效值为200kV,使用频率20〜500Ηζ,直流额定耐压DC250kV,额定电容2000pF,偏差土 5%,并联总电阻2000 土 10%Μ Ω,额定电压下局放小于2pC,局放测量带宽为20kHz〜2MHz。
[0014] 本实用新型基于LCR阻尼振荡原理,在完成电缆直流充电基础上,通过特制高压电抗器、高压固态开关与试品电缆形成阻尼振荡电压波,在试品电缆上施加近似工频的正弦电压波,激发出电缆潜在缺陷处的局部放电信号。基于脉冲电流法高灵敏度检测局部放电信号,配合高速数据采集设备完成局部放电信号的检测、采集、上传。单次测试过程一分钟左右,测试效率高,对被测电缆无伤害。在获取局放数据的基础上,数据分析软件自动完成放电类型分析、行波定位,便于用户综合评判电缆绝缘状态。
[0015] 本实用新型具有如下特性:
[0016] (I)局部诊断在振荡波测试电压下进行,电场强度分布和正常工作状态一样。
[0017] (2)局放评估和形式识别在正常电压级别下进行。 [0018] (3)自动校准和连接定位工具。
[0019] (4)局放等级测量根据ffiC60270,在20kHz〜2MHz带宽下进行。
[0020] (5)电缆电容和被测对象的tan δ值通过电压波形的特征衰减来计算。
[0021] (6)菜单驱动设备完成测试序列,用法简单,便于操作。
[0022] (7)设计紧凑,重量轻。
附图说明
[0023]图I为本实用新型一种交联电缆振荡波局部放电检测系统的结构示意图;
[0024] 图2为本实用新型一种交联电缆振荡波局部放电检测系统的原理框图;
[0025] 图3为本实用新型的高压开关基本单元光电触发结构图与原理;
[0026] 图4为本实用新型的高压开关的光纤通信控制原理图;
[0027] 图5为本实用新型的阻容分压器电路原理图。
[0028] 图中标号说明
[0029] I 一待测电缆 2—无晕阻容分压器 3—无晕振荡电感 4 一无晕高压光控开关
[0030] 5—高压电源 6—电脑 7—高压电源控制箱8—限流电阻
[0031] 9 一无晕耦合电容器 10—数据分析软件
具体实施方式
[0032] 下面结合附图I一图5进一步说明本实用新型是如何实现的。
[0033] 实施例
[0034] 如图I和图2所示,一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,包括高压电源5,无晕高压光控开关4,无晕振荡电感3和无晕阻容分压器2,高压电源5与待测电缆I相连,通过高压电源控制箱7控制为待测电缆I充电,无晕振荡电感3和无晕高压光控开关4与待测电缆I相连形成阻尼振荡电压波,阻容分压器2连接待测电缆I获取局放数据,通过电脑6中的数据分析软件10自动完成放电类型分析、行波定位。高压电源5串联限流电阻8,限流电阻8在负载击穿或接地的情况下,可以限制高压回路产生大的浪涌信号,起到保护高压单元的作用。[0035] 无晕高压光控开关4的基本元件单元为耐压6. 5kV (±2kV)的光电可控硅,在本系统中一般采用多个串联组成,耐受不同等级的高压,可适应5kV至250kV测试电压。无晕高压开关4通过光纤控制,组成快速高压开关,开关的打开和闭合时间在I μ s (微秒)以内,保证多个开关串联时,触发脉冲的同步性,达到耐高压的特性和无局放的要求。高压开关基本单元光电触发结构图与原理如图3所示。
[0036] 如图4所示,光电触发主要是系统将控制电信号通过光发射板转换成光信号,利用光纤作为传输媒介将光信号传送到高电位板,高电位板接收光信号并转换成电信号(完成了电一光一电的转换),解码后实现开关、BOD状态等检查并通过另一组电一光一电的转换将状态信息反馈到控制系统中,同时触发开关。其目的为:
[0037] I、抗电磁干扰;
[0038] 2、高低压系统隔离; [0039] 3、可靠的同步触发每一支开关(阀组开关串联工作,要求触发脉冲上升沿一致)。
[0040] 无晕振荡电感模块电感基本参数为:应用要求满足200nT2km (O. 04 μ广O. 4 μ F)高压电缆试验,电感最大电流为/imax = CmU = 0.4 X IO 6 X 3 14 X 250 x I ()' =31. 1Λ (2km电缆),电感导体直径:D=31. 4/5=2. OmmCJs = 5A/mm2),总电感为6H( ±2H);电容按4 μ F计算,
振荡频率:/ = ^^^^=32.册24=1/^ = 0.03088。铜的电阻率0 = O. 0175 Ω ·πιπι2/πι。
本电感单个电感单元槽数为10槽,每槽宽度为30mm〜60mm,每槽导线的匝数为100〜200,每槽层叠绕线。导线的直径为2. 5mm ( ±0. 2mm),每个电感单元电感值为I. 5H (±0. 5H),每个电感单元总电阻为11.57Ω(±2Ω)。电感中心不使用铁芯,从而可以使空心电感不易饱和,可承受较大电流和耐高压,达到无局放的要求,并使振荡频率保持在30Hz到300Hz范围内。
[0041] 阻容分压器为交直流分压器,用于变频谐振试验的电压检测及局部放电测量,阻容分压器的结构采用无晕耦合电容器。阻容分压器的指标如下:交流额定电压:AC200kV(有效值),使用频率2(Γ500Ηζ,直流额定耐压DC250kV,额定电容:2000pF,偏差±5%,并联总电阻2000±10%ΜΩ,额定电压下局放小于2pC,局放测量带宽为20kHz〜2MHz。阻容分压器电路图如图5所示,其中,C0*R0=C1*R1,谐振时间常数保持一致。

Claims (10)

1. 一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,包括高压电源,无晕高压光控开关,无晕振荡电感,无晕阻容分压器,其特征在于:所述高压电源与待测电缆相连充电,所述无晕振荡电感和无晕高压光控开关与待测电缆相连形成阻尼振荡电压波,无晕阻容分压器连接待测电缆获取局放数据,数据分析软件自动完成局部放电类型分析、局放点的行波定位。
2.根据权利要求I所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述高压直流电源包含智能直流高压发生器、无晕高压开关单元、无晕振荡电感、无晕阻容分压器。
3.根据权利要求I所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述无晕高压光控开关的基本兀件单兀为耐压6. 5kV (±2kV)的光电可控娃,局放高压光控开关由一个以上串联组成。
4.根据权利要求3所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述高压开关通过光纤控制,开关的打开和闭合时间在Ius以内,开关导通内阻最大I. 3mΩ。
5.根据权利要求I所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述无晕振荡电感的单个电感单元槽数为10槽,每槽宽度为30mm〜60mm,每槽导线的匝数为100〜200,每槽层叠绕线。
6.根据权利要求5所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述导线的直径为2.5mm ( ±0. 2mm),每个电感单元电感值为I. 5H ( ±0. 5H),每个电感单元总电阻为 11. 57 Ω (±2Ω )。
7.根据权利要求5所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述无晕振荡电感中心不使用铁芯。
8.根据权利要求5所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述电感最大电流为314Α,电感导体直径为2.5mm ( ±O. 2mm),总电感为6H (±2H)。
9.根据权利要求I所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述无晕阻容分压器为交直流分压器,阻容分压器的结构采用无晕耦合电容器。
10.根据权利要求9所述的一种交联电缆振荡波局部放电检测系统,其特征在于:所述阻容分压器的交流额定电压有效值为200kV,使用频率2(Γ500Ηζ,直流额定耐压DC250kV,额定电容2000pF,偏差±5%,并联总电阻2000± 10%Μ Ω,额定电压下局放小于2pC,局放测量带宽为20kHz〜2MHz。
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