電纜絕緣局部放電缺陷及絕緣狀態(tài)耐壓檢測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電力設(shè)備絕緣局部放電缺陷及絕緣狀態(tài)耐壓檢測(cè)方法及裝置，特 別是設(shè)及一種適用于電力電纜絕緣局部放電缺陷及絕緣狀態(tài)耐壓檢測(cè)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了改善城市環(huán)境，保障電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，配電電纜正逐步替代傳統(tǒng) 的架空線，越來越廣泛的應(yīng)用于配電網(wǎng)建設(shè)中。然而隨著近年來我國(guó)電纜制造行業(yè)技術(shù)進(jìn) 步W及城市輸配電網(wǎng)大量采用地下電力電纜，由于電力電纜本體絕緣制造缺陷、電纜及附 件施工安裝質(zhì)量缺陷和電纜附件制造質(zhì)量缺陷導(dǎo)致電纜線路運(yùn)行故障的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。由 于電纜埋于地下，一旦出現(xiàn)故障，其故障查找非常困難、耗時(shí)長(zhǎng)，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，造成 較大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)居民的日常生活、生產(chǎn)部口的日常生產(chǎn)W及其他社會(huì)非生產(chǎn)部口的照 常運(yùn)轉(zhuǎn)造成諸多不便。
[0003] 國(guó)內(nèi)外已有了大量不同種類的電纜絕緣狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)。相比較可W看出，超低頻 電壓檢測(cè)技術(shù)有著其他幾種檢測(cè)技術(shù)沒有的優(yōu)點(diǎn)，在保證測(cè)試設(shè)備體積輕便的基礎(chǔ)上，能 充分的激發(fā)出電纜試品的局部放電信號(hào)，因此，超低頻檢測(cè)技術(shù)在電纜水樹枝老化檢測(cè)上 更有著很大的優(yōu)勢(shì)。按照美國(guó)電機(jī)學(xué)會(huì)給出的超低頻試驗(yàn)導(dǎo)則，適用于配電電纜超低頻檢 測(cè)的電壓波形有四種：余弦方波，正弦波，雙極性矩形波，調(diào)制的其他正負(fù)極性變化的直流 階躍波。超低頻正弦波產(chǎn)生或需要調(diào)制和解調(diào)的過程，對(duì)濾波功能要求較高，要么使用旋轉(zhuǎn) 電機(jī)，體積龐大，不夠靈活；而余弦方波產(chǎn)生過程中開關(guān)的控制策略復(fù)雜，需要時(shí)刻判斷電 容峰值。矩形波類似于直流耐壓試驗(yàn)，僅僅是多了 5s-次的換向過程，無法很好的等效電 纜的正常工作狀態(tài)，而調(diào)制的直流階躍波需要更加復(fù)雜的工業(yè)數(shù)字控制技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)電纜損傷更小的電纜絕緣 局部放電缺陷及絕緣狀態(tài)耐壓檢測(cè)方法及裝置。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下；一種電纜絕緣狀態(tài)診斷方法，具體方法為；在被檢 測(cè)電纜上施加周期變化的指數(shù)波形電壓；在指數(shù)波下降沿或上升沿通過所述指數(shù)波高電 壓，激勵(lì)所述被檢測(cè)絕緣電纜的局部放電信號(hào)；對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行采集記錄，分析局部放 電缺陷的局部放電特征參數(shù)；
[0006] 所述周期變化的指數(shù)波形電壓的波形滿足W下表達(dá)式：
[0007]
[000引其中，U。為所述周期變化的指數(shù)波形電壓的波形；V1。為預(yù)設(shè)的電壓幅值；a為指 數(shù)波形衰減參數(shù)，其值由指數(shù)波形激勵(lì)源設(shè)定參數(shù)與被檢測(cè)電纜電容容值和絕緣電阻參數(shù) 決定；t。~t4依次等時(shí)間間隔分布；
[0009] 所述方法還包括耐壓檢測(cè)；提高施加電壓等級(jí)，直至達(dá)到被檢測(cè)電纜最高允許施 加電壓值或加壓過程中發(fā)現(xiàn)擊穿現(xiàn)象或潛在擊穿風(fēng)險(xiǎn)，并記錄該最高電壓值；隨著電纜壽 命增長(zhǎng)重復(fù)該耐壓檢測(cè)，記錄隨著電纜壽命增長(zhǎng)發(fā)生的耐壓變化趨勢(shì)與數(shù)據(jù)分散性。
[0010] 作為優(yōu)選，所述方法還包括；根據(jù)局部放電缺陷檢測(cè)結(jié)果和耐壓檢測(cè)結(jié)果，利用識(shí) 別模擬法對(duì)被檢測(cè)絕緣電纜的電纜絕緣狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。
[0011] 作為優(yōu)選，所述局部放電特征參數(shù)包括局部放電脈沖的幅值、相位和重復(fù)率參數(shù)。
[0012] 作為優(yōu)選，分析局部放電缺陷的局部放電特征參數(shù)的具體方法為；提取激勵(lì)電壓 波形下降沿部分，記錄起始與終止時(shí)刻，在該些時(shí)刻之間局部放電脈沖采集端采集一系列 幅值不等的放電電壓脈沖信號(hào)，設(shè)置逐步提高的闊值，每次將闊值W下脈沖濾去，再W固定 時(shí)間窗分割脈沖序列，根據(jù)已知的波速和被檢測(cè)絕緣電纜長(zhǎng)度進(jìn)行入射脈沖和反射脈沖的 匹配，進(jìn)而根據(jù)配對(duì)脈沖見的時(shí)間差計(jì)算局部放電源距離采樣端的距離，進(jìn)行定位，同時(shí)對(duì) 入射脈沖的幅值和與激勵(lì)電壓波形的相位關(guān)系進(jìn)行記錄，最終獲得被檢測(cè)絕緣電纜的局部 放電特征譜圖和定位譜圖。
[0013] 一種電纜絕緣局部放電缺陷及絕緣狀態(tài)耐壓檢測(cè)裝置，其特征在于，包括；
[0014] 指數(shù)波形電壓激勵(lì)源，用于產(chǎn)生周期變化的指數(shù)波形電壓，并施加在被檢測(cè)絕緣 電纜上；
[0015] 局部放電缺陷采集模塊，與禪合采集單元相反地，在指數(shù)波的下降沿或上升沿，采 集所述被檢測(cè)絕緣電纜的局部放電信號(hào)；
[0016] 局部放電特征參數(shù)分析模塊，通過采集的局部放電信號(hào)，分析局部放電缺陷的局 部放電特征參數(shù)；
[0017] 作為優(yōu)選，還包括絕緣狀態(tài)評(píng)估模塊，根據(jù)局部放電缺陷檢測(cè)結(jié)果和耐壓檢測(cè)結(jié) 果，利用識(shí)別模擬法對(duì)被檢測(cè)絕緣電纜的電纜絕緣狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。
[001引作為優(yōu)選，所述指數(shù)波形電壓激勵(lì)源包括交流變壓器、半導(dǎo)體開關(guān)模塊、波形適應(yīng) 模塊和總控單元；所述交流變壓器的兩個(gè)輸入端通過一次側(cè)切斷裝置與交流電源相連；所 述變壓器的兩個(gè)輸出端，一端通過保護(hù)電阻與半導(dǎo)體開關(guān)模塊相連，另一端接地；所述半導(dǎo) 體開關(guān)模塊通過高壓娃堆與波形適應(yīng)模塊相連；所述半導(dǎo)體開關(guān)模塊包括第一半導(dǎo)體開關(guān) 模塊和第二半導(dǎo)體開關(guān)模塊；所述第一半導(dǎo)體開關(guān)模塊僅在正向充電回路與反向放電回 路中工作；所述第二半導(dǎo)體開關(guān)模塊僅在正向放電回路與反向充電回路中工作；所述波形 適應(yīng)模塊包括，與高壓娃堆相連的第一輸入端和與交流變壓器另一輸出端相連的第二輸入 端；所述波形適應(yīng)模塊還包括與被檢測(cè)絕緣電纜線巧相連的第一輸出端和與被檢測(cè)絕緣電 纜接地線極相連的第二輸出端；所述總控單元與控制一次切斷裝置相連，在放電階段切斷 電源，同時(shí)短路變壓器一次側(cè)；所述總控單元與第一和第二半導(dǎo)體開關(guān)模塊相連，來調(diào)節(jié)施 加于被檢測(cè)絕緣電纜上的指數(shù)電壓的頻率；所述總控單元與波形適應(yīng)模塊相連，來調(diào)節(jié)施 加于被檢測(cè)絕緣電纜上的指數(shù)電壓的波形形狀；
[0019] 所述交流變壓器的輸出電壓為0到30kV。
[0020] 作為優(yōu)選，所述第一或第二半導(dǎo)體開關(guān)模塊包括10個(gè)W上IGBT開關(guān)單元串聯(lián)結(jié) 構(gòu)的電子電力開關(guān)，每個(gè)IGBT開關(guān)單元結(jié)構(gòu)包括依次相連的隔離變壓器、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、IGTB巧片和緩沖保護(hù)電路；總控單元與IGBT驅(qū)動(dòng)電路相連。
[0021] 作為優(yōu)選，所述波形適應(yīng)模塊包括連接于兩個(gè)輸入端或兩個(gè)輸出端之間的隔離電 容；還包括串聯(lián)與第一輸入端和第一輸出端之間的兩個(gè)W上的IGBT模塊；所述IGBT模塊 包括第一IGBT晶體管和第二IGBT晶體管兩個(gè)IGBT晶體管和一個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)電阻；所述第一 IGBT晶體管的發(fā)射極連接于參數(shù)調(diào)節(jié)電阻一端，集電極連接于參數(shù)電阻的另一端；所述第 二IGBT晶體管的集電極連接于所述參數(shù)調(diào)節(jié)電阻一端，發(fā)射極連接于所述參數(shù)電阻的另 一端；總控單元與所有IGBT晶體管的口極相連，控制每個(gè)IGBT晶體管的開斷。
[0022] 作為優(yōu)選，所述局部放電缺陷采集模塊包括禪合電容和禪合電阻，還包括與所述 禪合電阻并聯(lián)的過壓保護(hù)二極管；所述禪合電容的一端與被檢測(cè)絕緣電纜的線巧相連，另 一端與禪合電阻的一端相連；所述禪合電阻的另一端接地。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是；1、采用指數(shù)波形電壓激勵(lì)，檢測(cè)設(shè)備體積 小，更加輕便；激勵(lì)源設(shè)備體積小，試驗(yàn)回路包含的功能單元數(shù)量少，通過設(shè)計(jì)合理結(jié)構(gòu)的 電力電子開關(guān)還能夠進(jìn)一步縮小體積，減小重量；2、指數(shù)波形交流電壓存在電壓換向，不存 在電荷累積效應(yīng)；3、指數(shù)波電壓換向過程比余弦方波更慢，比正弦波快，是一種對(duì)電纜損 傷更小的檢測(cè)電壓；4、激勵(lì)源波形形狀能夠隨被檢測(cè)絕緣電纜不同而發(fā)生適應(yīng)性變化，激 勵(lì)電壓等級(jí)可調(diào)，能夠充分、全面的對(duì)試品電纜進(jìn)行絕緣狀態(tài)評(píng)估，具有重要的工程實(shí)用價(jià) 值；5、能夠直接采集試品的局部放電信息進(jìn)行局放定位和模式識(shí)別。
【附圖說