[发明专利]一种频率可调的余弦方波电压发生装置和方法

说明书

本发明涉及一种频率可调的余弦方波电压发生装置，其包括底板、设置在底板上的电感支撑柱、控制单元、隔离开关以及控制面板，所述电感支撑柱的顶端设置有电感，所述控制单元顶部固定有正极性直流源和频率可调正极性开关，所述正极性直流源上固定连接负极性直流源，所述频率可调正极性开关上固定连接频率可调负极性开关，所述电感外侧固定连接分压器和耦合电容。本发明的频率可调，采用更紧凑的结构，提高了直流充电过程的击穿与爬电电压；采用自动放电的方式，加强其绝缘性能和安全性能。

技术领域

本发明属于配电电缆安全运行领域，具体涉及一种频率可调的余弦方波电压发生装置和方法。

背景技术

电力电缆故障原因可以归纳为：

（A）绝缘介质老化变质：由于电力电缆长期持续性工作，使得电缆的外部绝缘材料会发生一定的变化，同时加之外部因素的影响，就会造成电缆绝缘能力严重降低。

（B）绝缘介质受潮：由于电力电缆的接头处本身的质量问题以及安装技术问题，通常情况下电力电缆的接头处都会发生结构不密封的现象，因此就会导致电缆的接头处经常出现受潮的现象。同时，电缆线也会存有一定的缺陷，造成了电缆的绝缘介质极其容易受到环境因素的影响，从而使得电缆无法正常使用。

（C）电缆过热：当电力电缆线路被铺设到地下时，电缆的绝缘介质内部就会经常出现气隙游离的情况，进而造成电力电缆局部严重过热的问题。一旦电力电缆出现局部线路过热，就很容易导致线路外部绝缘老化，从而降低电力电缆外部绝缘效果。

（D）机械损伤的原因：在电力电缆实际使用的过程中，往往会出现一些外部因素造成电力电缆损伤的情况。由于电力电缆的接头处或者绝缘处受到损伤，影响其正常使用。通常情况下，电力电缆的损伤主要包括施工外破、外界环境等原因。

（E）材料自身缺陷：在电力电缆线制造过程中，由于制造材料不规范以及在进行施工的过程中施工人员没有对电力电缆线进行成品检查，使得电力电缆线出现了外部绝缘体缺损的现象。同时由于电缆在连接时需要一些零部件进行辅助，而这些零部件在进行加工时没有达到质量要求，导致后期出现接触不良，从而造成电力电缆出现故障。

交联聚乙烯（XLPE）电缆由于绝缘性能优良，容易制造，安装敷设简单，供电安全可靠、运行维护工作量少等优点，已成为城市输配电网的主流。但由于配电电缆的运行环境恶劣，需要定期进行试验，以确定其运行可靠性。

国内外电网多起重大事故均由电缆缺陷导致，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。对电缆进行有效的检测对于预防电缆事故，提升电网可靠性具有重要意义。当前电缆检测最主要的三项试验为耐压试验、介损测量以及局部放电测量，需要使用不同的设备进行试验，效率低，耗时长。可供使用试验方法主要包括谐振法、直流法、振荡波法及超低频法。其中，直流法主要应用于充油电缆的耐压试验，因为空间电荷积累的原因，不适用于交联聚乙烯电缆检测。振荡电压法对局部放电检测有效，也可以进行介质损耗测量，但无法进行耐压试验，同时对水树等缺陷不敏感。谐振法可以满足耐压要求，但由于设备体积大、价格高，因此很难在交联聚乙烯电缆耐压试验中得到推广。0.1Hz的超低频试验方法可以同时满足耐压、介损及局部放电试验的需求，同时对水树等缺陷敏感，是国际电工委员会（IEC）推荐的中低压交联聚乙烯电力电缆耐压试验技术。基于超低频技术开发电缆的耐压、介损检测装置，对于保障电缆供电可靠性，缩短试验时间，提升试验效率具有重要意义。

电缆的耐压试验是考核其绝缘性能的重要手段，余弦方波电压是耐压试验的标准波形，传统的频率是0.1Hz并且频率不可调，对于水树等缺陷的检出时间长，效率低。水树的生长和击穿受电场频率影响，随着频率的增加，其击穿时间缩短。

发明内容