[發明專利]交聯聚乙烯電纜絕緣中電樹枝生長過程局部放電測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201310432154.3
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103616618A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 徐陽;羅潘;陳向榮;柯春俊;胡麗斌;彭發東;李敬飛;喇元
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及一種可以連續測量聚合物中電樹枝生長過程局部放電的測量系統，特別是一種可以連續測量交聯聚乙烯電纜絕緣中電樹枝生長過程局部放電的測量系統。

背景技術

交聯聚乙烯（XLPE）電纜由于其優越的電性能、機械性能以及熱性能而廣泛應用于城市電力的傳輸，隨著城市和現代工業的迅速發展，110kV以上高電壓等級的XLPE電纜在我國城市電網中具有越來越廣泛的應用。

然而，在局部高場強作用下，聚合物絕緣中會形成氣隙，隨后由于局部放電的作用，氣隙逐漸生長為細絲狀腐蝕通道并呈現出樹狀結構，最終導致絕緣失效。XLPE電纜絕緣中的缺陷主要有屏蔽層凸起、雜質和微孔，這些缺陷的存在是造成電樹枝引發與快速生長的隱患，對電纜的安全運行形成嚴重威脅。

對于高壓XLPE電纜而言，電樹枝已成為制約其運行壽命與可靠性的主要因素。因此，對XLPE電纜絕緣中電樹枝生長過程中局部放電連續測量能夠為運行電纜及接頭絕緣狀態的評估檢測及電纜制造過程中的工藝控制等提供基礎。

一般的電樹枝實驗系統一般都是將電樹枝生長和局部放電測量相互分離，或者不能在觀察樹枝生長過程中連續測量其局部放電：例如，鄭曉泉教授在高電壓技術上發表的名稱為“結晶狀態對XLPE電纜絕緣中電樹枝的影響”的文章（Xiaoquan?Zheng,George?Chen.Propagation?mechanism?of?electrical?tree?in?XLPE?cable?insulation?by?investigating?a?double?electrical?tree?structure.IEEE?Trans.Dielec.Electr.Insul.,Vol.15,No.3,pp.800-807,2008），該文章在室溫條件下對結晶狀態不同的XLPE電纜絕緣中的電樹枝進行了觀察，但是沒有對樹枝生長過程中的局部放電進行測量；例如：吳凱教授在英國應用物理上發表文章（Kai?Wu,Yasuo?Suzuoki,Teruyoshi?Mizutani.Model?for?partial?discharges?associated?with?treeing?breakdown:I.PDs?in?tree?channels.J.Phys.D:Appl.Phys.33(2000)1197–1201.Printed?in?the?UK）,該文章在對樹枝生長過程實時觀察的同時也對其局部放電進行了測量，但是其僅僅是測量了單脈沖的局部放電，并沒有達到局部放電的連續測量。

但是，對于XLPE電纜而言，其電纜絕緣中電樹枝的產生是一個電、熱及材料內部機械應力共同作用的復雜過程，在不同外施電壓下電樹枝的引發時間及樹枝形狀均不相同，且在電樹枝的各個生長階段其生長速率也不同，而樹枝化過程中伴隨的局部放電對其樹枝化的發展有很大的影響，為了更加深入的理解電樹枝引發、生長及最終擊穿的過程，只是對其生長過程進行實時觀察或者間斷性的局放測量是遠遠不夠的。目前還沒有一套完善的系統可以在實觀對電樹枝生長過程中產生的局部放電進行連續測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種交聯聚乙烯電纜絕緣中電樹枝生長過程局部放電測量裝置及方法，實現對XLPE電纜絕緣中電樹枝生長過程中產生的局部放電進行連續測量。

為實現上述目的，本發明提供了一種交聯聚乙烯電纜絕緣中電樹枝生長過程中局部放電連續測量裝置，包括放置試樣的實驗器皿、為試驗提供高壓的高壓電源、觀察電樹枝生長情況的顯微數字攝像系統，以及局部放電測試系統；所述高壓電源包括調壓器和高壓試驗變壓器，所述高壓試驗變壓器在線圈的一端串聯有保護電阻，在保護電阻的另一端和線圈的另一端之間并聯有耦合電容分壓器，與電容分壓器并聯連接有耦合電容；所述局部放電測試系統包括與試樣連接的檢測阻抗、通過同軸電纜與檢測阻抗相連的放大器，以及與放大器相連的內置高速數字式采集卡的工控機；所述工控機包括高速雙通道數字式采集卡及基于Labview的局部放電數據采集、處理及放電特性分析的單元，所述基于Labview的局部放電數據采集、處理及放電特性分析的單元包括局部放電信號的采集單元、抗干擾處理單元以及譜圖分析單元三個模塊。

作為本發明的優選實施例，所述抗干擾處理單元包括一個帶通濾波器和設置閾值電壓。