[发明专利]一种基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法及装置有效

专利信息
申请号: 201710711911.9 申请日: 2017-08-18
公开(公告)号: CN107607837B 公开(公告)日: 2020-09-15
发明(设计)人: 周凯;饶显杰;黄永禄;赵世林;何珉;谢敏;朱光亚;冉立;汪先进 申请(专利权)人: 四川大学
主分类号: G01R31/12 分类号: G01R31/12
代理公司: 北京艾皮专利代理有限公司 11777 代理人: 杨克
地址: 610064 四川*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 冲击 电压 电缆 绝缘 老化 程度 测试 方法 装置
【权利要求书】:

1. 一种基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法,其特征在于,通过获取电缆在不同冲击电压作用下的电压、电流波形,并分别对所测得的电缆的电压、电流信号末尾补零再变换到频域,利用公式(8)计算电缆的复电容,分别取的虚部与实部,结合公式(1)~(3),来获得电缆的频域介电谱,通过截取所述频域介电谱中0~10kHz频率段的介电响应情况来评价电缆绝缘老化程度;通过直接在信号末尾补零的方式来增加信号长度,从而增加频域的分辨率;

其中公式(8)为: ,

公式(1)为:,

公式(2)为:,

公式(3)为:;

式中,为频域上的电流响应,为频域上的外施电压, 为材料电导率,为真空介电常数,为介电常数的高频分量,与分别为复介电常数的实部与虚部,为角频率。

2.根据权利要求1所述的基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法,其特征在于,通过将测得的电缆的电压、电流变换到频域来计算电缆的复电容,再由所得复电容的虚部和实部之比得到电缆的介质损耗角,介质损耗角越大则表明电缆绝缘老化越严重。

3.根据权利要求1所述的基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将冲击电压施加到电缆上;

2)分别测试电缆在不同冲击电压下的电压、电流波形;

3)还原真实电流信号;

4)计算不同仿真数据结果,分别对电压、电流信号末尾补零,再将冲击电压u[n]与冲击电流i[n] 信号变换到频域;

5) 利用公式(8)计算电缆的复电容,分别取的虚部与实部,结合公式(1)~(3),两者在不同频率下求比值即能得到电缆的频域介电谱,截取 0~10kHz频率段的介电响应呈现出来。

4.根据权利要求1所述的基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法,其特征在于,所述冲击电压由以下方式产生:选择调压器(7)、冲击侧工频变压器(8)、冲击侧保护电阻(9)、高压硅堆(10)、点火球隙(11)、滤波电容(12)、波头电阻(13)、波尾电阻(14)、冲击电容(15)的参数,搭建冲击电压发生器(16);冲击侧保护电阻(9)连接于冲击侧工频变压器(8)与高压硅堆(10)之间,通过调节调压器(7)使冲击侧工频变压器(8)的输出电压达到一定值,冲击侧工频变压器(8)经过高压硅堆(10)和滤波电容(12)进行整流,通过调节点火球隙(11)的距离来控制雷电的冲击电压,对波头电阻(13)和冲击电容(15)进行充电,再经过波尾电阻(14)放电,最终形成1.2/50us的标准雷电波。

5.根据权利要求1所述的基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法,其特征在于,所述电缆的电压、电流的测试装置由高压探头(17),空心罗氏线圈(18),示波器(20)组合构成;其中高压探头(17)高压端与电缆缆芯并联,高压探头(17)低压端与示波器(20)通道一相连,空心罗氏线圈(18)套接在电缆接地线上,并与电缆的铜屏蔽层连接接地,空心罗氏线圈(18)的输出端与示波器(20)通道二相接。

6.根据权利要求1所述的基于冲击电压的电缆绝缘老化程度测试方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

1)搭建产生标准雷电波的冲击电压发生器(16);选择调压器(7)、冲击侧工频变压器(8)、冲击侧保护电阻(9)、高压硅堆(10)、点火球隙(11)、滤波电容(12)、波头电阻(13)、波尾电阻(14)、冲击电容(15)的参数,搭建冲击电压发生器(16);冲击侧保护电阻(9)连接于冲击侧工频变压器(8)与高压硅堆(10)之间,通过调节调压器(7)使冲击侧工频变压器(8)的输出电压达到一定值,冲击侧工频变压器(8)经过高压硅堆(10)和滤波电容(12)进行整流,通过调节点火球隙(11)的距离来控制雷电的冲击电压,对波头电阻(13)和冲击电容(15)进行充电,再经过波尾电阻(14)放电,最终形成1.2/50us的标准雷电波;

2) 将测试装置和电缆连接到冲击电压发生器(16)上,完成电缆试验平台的搭建;所述测试装置由高压探头(17),空心罗氏线圈(18),示波器(20)组合构成;其中冲击电压发生器(16)输出端与电缆缆芯连接,高压探头(17)高压端与电缆缆芯并联,高压探头(17)低压端与示波器(20)通道一相连,空心罗氏线圈(18)套接在电缆接地线上,并与电缆的铜屏蔽层连接接地,空心罗氏线圈(18)的输出端与示波器(20)通道二相接;

3) 通过调节点火球隙(11)的距离来控制雷电冲击电压,电压信号通过高压线接入到电缆缆芯,并通过高压探头接入到示波器,空心罗氏线圈(18)套接在电缆接地线上,测量流过电缆接地线上的冲击电流;

4) 分别测试电缆在不同雷电冲击电压下的电压、电流波形,其中在示波器上测得电缆结果;

5) 根据空心罗氏线圈(18)的传递函数对电流冲击求反卷积,还原真实电流信号;

6) 计算不同仿真数据结果,分别对电压、电流信号末尾补零,再将冲击电压u[n]与冲击电流i[n] 信号变换到频域;

7)利用公式(8)计算电缆的复电容,分别取的虚部与实部,结合公式(1)~(3),两者在不同频率下求比值即能得到电缆的频域介电谱,截取 0~10kHz频率段的介电响应呈现出来。

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