脈沖預激勵型10kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種脈沖預激勵型10kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置，其主要特點是：包括直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源、微電壓計、檢測主機、顯示器和開關控制器，檢測主機與直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源、開關控制器及微電壓計相連接，直流方波電源輸出端口、脈沖發生器輸出端口和直流方波電源輸出端口經開關控制器連接至10kV交聯聚乙烯電纜線芯上，微電壓計經檢測阻抗連接至脈沖發生器與大地之間，開關控制器、直流方波電源接地端及交流方波電源連接大地。本實用新型設計合理，其在檢測階段預加脈沖電壓，使得殘留電荷獲得預激勵，在施加交流方波時，使殘留電荷釋放更加充分，具有準確可靠、響應速度快、便于操作的特點。
【專利說明】脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于交聯聚乙烯電力電纜領域，尤其是一種脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置。
【背景技術】
[0002]城市電網電纜化程度是衡量城市電網技術水平的重要標志，亦是促進城市文明化進程迅速向前邁進、改善城市生活環境的必要手段。最近三十年來，國內外電力電纜各項技術迅速發展，特別是三層共擠生產工藝制造XLPE電纜技術的發展，使得XLPE電纜與充油電纜相比，有不需要供油設備、防火性能好、安裝維護簡單和機械電氣性能好等優良性能，被越來越多的國家所采用，國內上海、北京等大城市敷設的電纜幾乎都是XLPE電纜。國內電網2007年1kV XLPE電纜使用量達到40000km，推算各行業使用量達到120000km，高壓電纜中僅北京地區共有220kV電纜線路64路164.lkm, IlOkV電纜線路565路647.4km,國外以日本為例，22kV等級及以上電纜中，XLPE電纜占電纜敷設總量的70%以上，且有逐年增加的趨勢。另外，高壓XLPE電纜的價格非常昂貴，一次性投資費用比較大，電纜線路不易變動和分支。
[0003]近年來，隨著城市現代化的發展，機組容量的不斷增加，電力電纜在城網供電中所占的份額加重，在一些城市的市區逐步以敷設電纜取代架空輸電線路；同時隨著電纜數量的增多及運行時間的延長，以前敷設的XLPE電纜的老化故障頻繁，造成絕緣擊穿事故，甚至引起部分電網停電，給生產和人民生活帶來中斷和諸多不便，造成重大的經濟損失。據統計，由水樹枝老化造成XLPE電纜的絕緣擊穿事故呈逐年上升趨勢，水樹枝已成為電力電纜安全運行的重大隱患。國內城網10?35kV系統中，地下使用的普通XLPE電纜，普遍在運行8至12年生長出大量水樹，致使大量XLPE電纜發生因水樹擊穿造成的事故，壽命短，影響電網的安全運行。
[0004]目前，對于XLPE電纜的水樹老化檢測，國內外已提出了多種方法，主要有:直流分量法、直流疊加法、交流疊加法、低頻疊加法、介質損耗法和在線局部放電法等，且已經開發了相應的檢測裝置。這些方法中，各種方法各有優缺點，都不能很好地反映電纜絕緣的水樹老化狀態。如何對交聯聚乙烯電纜進行水樹枝老化檢測是目前迫切需要解決的問題。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、靈敏度高、響應速度快且使用方便的脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置。
[0006]本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0007]—種脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置，包括直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源、微電壓計、檢測主機、顯示器和開關控制器，所述的檢測主機與直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源、開關控制器及微電壓計相連接，所述的直流方波電源輸出端口、脈沖發生器輸出端口和直流方波電源輸出端口經開關控制器連接至1kV交聯聚乙烯電纜線芯上，所述的微電壓計經檢測阻抗連接至脈沖發生器與大地之間，所述的開關控制器、直流方波電源接地端及交流方波電源連接大地。
[0008]而且，所述的檢測主機通過RS232總線與直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源和開關控制器相連接，所述的檢測主機通過GPIB總線與微電壓計相連接。
[0009]而且，所述的顯示器為觸摸屏顯示器。
[0010]本實用新型的優點和積極效果是:
[0011]本實用新型通過直流方波電源、交流方波電源、開關控制器和脈沖發生器與1kV電纜線芯相連，通過直流方波電源和交流方波電源進行電荷注入、開關控制器接地進行感應電荷釋放、脈沖發生器用于殘留電荷激勵，微電壓計經檢測阻抗采集泄漏電荷量，檢測主機獲得1kV交聯聚乙烯電纜因水樹老化而致的殘留電荷，從而實現水樹老化程度的檢測功能。本實用新型通過在檢測階段預加脈沖電壓，使得殘留電荷獲得預激勵，從而在施加交流方波的時候，殘留電荷的釋放更加充分，因此殘留電荷的檢測時間縮短，檢測裝置的靈敏度更高，進而可實現采集效率的優化，具有準確可靠、響應速度快、便于操作的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的電路方框圖；
[0013]圖中，1:直流方波電源；2:脈沖發生器；3:交流方波電源；4:檢測阻抗；5:微電壓計；6:檢測主機；7:觸摸屏顯示器；8:開關控制器；9 =1kV交聯聚乙烯電力電纜線芯；10:RS232 總線；11 =GPIB 總線。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述:
[0015]一種脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置，如圖1所示，包括直流方波電源1、脈沖發生器2、交流方波電源3、微電壓計5、檢測主機6、觸摸屏顯示器7和開關控制器8，所述的檢測主機與觸摸屏顯示器相連接，該檢測主機還通過RS232總線10與直流方波電源、交流方波電源、脈沖發生器和開關控制器相連接，該檢測主機通過GPIB總線11與微電壓計相連接，所述的直流方波電源輸出端口、交流方波電源輸出端口以及脈沖發生器輸出端口通過開關控制器連接至1kV交聯聚乙烯電纜線芯9上，所述的微電壓計經檢測阻抗4連接至脈沖發生器與大地之間，所述的開關控制器、交流方波電源及直流方波電源接地端連接大地。
[0016]在本檢測裝置中，所述的直流方波電源用于向電纜絕緣注入電荷，其電壓幅值、極性、方波個數可由檢測主機通過RS232總線控制調節，最大輸出±10kV。所述的開關控制器將導體線芯接地釋放感應電荷，該開關控制器由檢測主機通過RS232總線控制，控制其閉合和開斷時間及次序。所述的脈沖發生器輸出的連續脈沖用于將被水樹枝束縛的電荷激發，其由檢測主機通過RS232總線控制控制產生脈沖，控制其脈沖幅值、極性、脈沖個數，最大電壓幅值可達±15kV，頻率達到50Hz。所述的交流方波電源用于進一步激勵殘留電荷，使之釋放，其電壓幅值、極性、方波個數可由檢測主機通過RS232總線控制調節。所述的微電壓計通過檢測阻抗采集釋放的泄漏電流并將采集結果發至檢測主機，該微電壓計由檢測主機通過GPIB總線控制。所述的檢測主機用于對殘留電荷的釋放速率和釋放量進行分析，評估水樹老化程度，所述的觸摸屏顯示器與用于檢測參數的設置、采集、結果處理。
[0017]本實用新型使用方法為:將直流方波電源、交流方波電源、開關控制器和脈沖發生器與1kV交聯聚乙烯電纜線芯相連，將微電壓計經檢測阻抗連接至脈沖發生器回路，將檢測主機分別與以上各部件相連接。檢測主機通過觸摸屏顯示器設置直流方波電源、交流方波電源、脈沖發生器、微電壓計和開關控制器的參數以及開關控制器動作次序及時間，設置結果顯示、分析及保存。開關控制器動作次序為首先使直流方波電源與電纜線芯連通時間tl，之后斷開；再使脈沖發生器與電纜線芯連通時間t2，之后斷開；再使交流方波電源與電纜線芯連通時間t3，同時通過微電壓計檢測阻抗兩端電壓并采集，之后斷開。
[0018]當直流方波電源作用時，載流子將通過電纜線芯注入到水樹枝端部及交聯聚乙烯絕緣的陷阱處。開關控制器動作使電纜線芯經導線接地，使淺陷阱中的載流子泄入大地，此時僅有水樹枝端部殘留的電荷即殘留電荷。再次施加脈沖電壓時，水樹枝端部被深陷阱俘獲的電荷受到激勵而變得活躍，當施加交流方波電壓時，已經受激的電荷脫離陷阱束縛成為泄漏電流，此電流通過檢流計測量，通過GPIB總線送入檢測主機后。檢測主機計算得到每個交流方波作用時的電荷釋放量，并計算電荷釋放率，分析水樹枝老化的程度。
[0019]需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置，其特征在于:包括直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源、微電壓計、檢測主機、顯示器和開關控制器，所述的檢測主機與直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源、開關控制器及微電壓計相連接，所述的直流方波電源輸出端口、脈沖發生器輸出端口和直流方波電源輸出端口經開關控制器連接至1kV交聯聚乙烯電纜線芯上，所述的微電壓計經檢測阻抗連接至脈沖發生器與大地之間，所述的開關控制器、直流方波電源接地端及交流方波電源連接大地。
2.根據權利要求1所述的脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置，其特征在于:所述的檢測主機通過RS232總線與直流方波電源、脈沖發生器、交流方波電源和開關控制器相連接，所述的檢測主機通過GPIB總線與微電壓計相連接。
3.根據權利要求1或2所述的脈沖預激勵型1kV交聯聚乙烯電纜殘留電荷檢測裝置，其特征在于:所述的顯示器為觸摸屏顯示器。
【文檔編號】G01R29/24GK204008874SQ201420502218
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】于士斌, 李芳 , 孫瑩, 黎鵬, 崔健, 劉建偉, 程宇, 解放, 韓平, 彭青 申請人:天津電力設計院