[发明专利]一种研究电缆终端放电声发射特性的模拟实验平台及方法

说明书

本发明公开了一种研究电缆终端放电声发射特性的模拟实验平台及方法，结合电缆终端运行过程中出现的四种典型缺陷制作相应的模拟电极，包括尖端放电、沿面放电、气隙放电及悬浮放电，搭建实验系统，采用1kV步长的阶梯升压法升高试验电压，示波器记录每种缺陷电极从2kV至12kV电压下的声发射波形，同时采集卡对放电声发射信号进行实时采集并上传至上位机，对放电声发射信号进行处理，得到相应的声发射参数及放电参数，然后绘制二维或三维参数关联图谱。本发明有效的模拟了电缆终端不同缺陷放电状态，并可实时测量放电声发射信号、放电参数及放电类型识别，为探究基于声发射技术检测电缆终端局部放电并识别放电类型的理论基础提供实验方法。

技术领域

本发明涉及绝缘材料状态检测技术领域，具体为一种研究电缆终端放电声发射特性的模拟实验平台及方法。

背景技术

电缆终端是电缆线路的重要组成部分，集绝缘、电场应力控制、屏蔽及防水等功能于一体，内部结构复杂，因而运行故障多发。电缆终端制造过程中，由于各种原因导体毛刺问题无法彻底杜绝，存在毛刺的终端运行时会导致尖端放电；电缆终端内应力管错位及层间气隙将导致沿面放电；绝缘层中的微小气泡或刀痕使得电缆终端在运行过程中出现气隙放电；导电及半导电杂质附着在主绝缘表面会导致悬浮放电。

传统的电缆终端放电检测方法具有抗干扰能力差、不同放电类型区分度低的缺点，声发射法利用放电过程中产生的声发射信号对放电进行检测及类型识别，因其具有非侵入。抗干扰能力强等特点被广泛研究，但目前未有相关成熟的分析方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电缆终端不同类型缺陷局部放电声发射检测的实验平台及方法，可以探究不同类型放电声发射信号的差异，并基于声信号差异实现放电类型识别：

一种研究电缆终端放电声发射特性的模拟实验平台，包括调压器、变压器、限流电阻器、分压电容器和试样装置；调压器的输入端连接到交流电源，输出端连接到变压器的低压输入端；变压器的高压输出端通过限流电阻器连接到分压电容器的一侧；分压电容器的另一侧通过高压线连接到放电试样装置的均压球；所述放电试样装置包括固定在绝缘支架上的乙丙橡胶样品，乙丙橡胶样品上表面固定有高电极，下表面固定有地电极；均压球固定于高电极顶端；声发射传感器固定于地电极上；所述声发射传感器依次通过放大滤波器和采集卡将采集到的声发射信号上传至计算机。

进一步的，根据权利要求所述的研究电缆终端放电声发射特性的模拟实验平台，其特征在于，所述高电极为尖端电极、沿面电极、气隙电极或悬浮电极，所述乙丙橡胶样品对应的为尖端试样、沿面试样、气隙试样或悬浮试样。

更进一步的，所述尖端电极为曲率半径为5μm，锥尖角30°的不锈钢电极，所述气隙电极用环氧树脂固封，所述气隙试样内部含直径1mm的气隙，所述悬浮试样上放置有导电微粒。

更进一步的，所述均压球通过铜螺母与高电极固定，所述声发射传感器通过固定磁座与地电极固定。

更进一步的，还包括连接到分压电容器输出端的电压显示器和存储示波器，存储示波器还连接到放大滤波器的输出端。

更进一步的，所述声发射传感器通过SAM接口转BNC接口铜芯线与放大滤波器连接。

更进一步的，所述调压器、变压器、分压电容器和放电试样装置的接地线连接并单点接地。

一种研究电缆终端放电声发射特性的模拟实验方法，包括以下步骤：

S1、搭建所述试验平台，安装待尖端电极和尖端试样的尖端放电试样装置；

S2、以1kV步长的阶梯升压法升高试验电压，记录2kV-12kV试验电压下的放电声发射信号；

S3、依次更换沿面、气隙、悬浮放电试样装置，并分别重复S2；