[發明專利]基于電聲脈沖法的高壓電纜空間電荷測量系統及方法有效

申請號：	201310586889.1	申請日：	2013-11-20
公開（公告）號：	CN103605008A	公開（公告）日：	2014-02-26
發明（設計）人：	陳炯;吳亮;朱佳媛;鮑克勤	申請（專利權）人：	上海電力學院
主分類號：	G01R29/24	分類號：	G01R29/24;G01R29/14
代理公司：	上海申匯專利代理有限公司 31001	代理人：	吳寶根
地址：	200090 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于電聲脈沖高壓電纜空間電荷測量系統方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種空間電荷分布測量裝置，特別涉及一種基于電聲脈沖法的高壓電纜空間電荷測量系統及方法。

背景技術

聚合物材料在高溫、高場的作用下，其聚合物的分子鏈結構會發生斷裂等現象，這些化學結構的變化會導致聚合物內部缺陷的形成。在電場的作用下，載流子沿電場方向進行運動，當這些載流子遇到所形成的缺陷，會被其進行捕獲，形成了相應的空間電荷。這些空間電荷所形成的庫倫場和外施電場疊加將改變原有電場的分布，從而造成聚合物體內電場的嚴重畸變，從而引發電樹發展，導致絕緣的破壞。因此，電力電纜絕緣層中的空間電荷分布直接影響了電力電纜絕緣運行的安全，而建立相應的適用于電力電纜的空間電荷測試系統對于確保電力電纜的安全具有重要意義。

發明內容

本發明是針對電力電纜絕緣層中的空間電荷分布直接影響了電力電纜絕緣運行的安全的問題，提出了一種基于電聲脈沖法的高壓電纜空間電荷測量系統及方法，在電聲脈沖法的原理基礎上，為更好的測得電纜絕緣層中的空間電荷分布，本發明系統帶有相位檢測功能，可實現交直流狀態下的電力電纜絕緣層中空間電荷分布測量，特別是交流狀態下，通過相位檢測及頻率調節可實現不同相位下的空間電荷分布，實現對交流狀態下電纜絕緣中空間電荷真實運動狀態和分布狀態的測量。

本發明的技術方案為：一種基于電聲脈沖法的高壓電纜空間電荷測量系統，高壓脈沖源與高壓電容串聯后接試樣兩端的測量電極，高壓電源通過限流電阻也接試樣上下兩端的測量電極，壓電傳感器緊貼在下測量電極，壓電傳感器采集應力波信號經過處理后送計算機構成的測量系統，高壓電源可以是直流高壓電源，亦可以是交流高壓電源，交流高壓電源接相位檢測單元，相位檢測電路輸出同步控制信號到高壓脈沖源的脈沖發生單元。

一種基于電聲脈沖法的高壓電纜空間電荷測量方法，具體包括如下步驟：

1）選取需待測量的高壓電纜，長度1.5m，選取測量鋁電極，鋁電極的厚度為d_AL，

，d_sa為高壓電纜的厚度，V_Al為鋁電極中的聲波傳播速度，V_sa為高壓電纜中的聲波傳播速度，測量電極下方是屏蔽盒，里面裝有壓電傳感器及放大器，壓電傳感器中的壓電薄膜緊貼測量電極下方，壓電薄膜下采用有機玻璃聲波吸收層對其進行壓力波的反射信號吸收；

2）高壓交流或直流電源通過測量電極給待測量的高壓電纜外表面加電，在電力電纜的絕緣層中形成空間電荷；

3）高壓脈沖源工作：將輸入的交流電壓進行整流，然后經BUCK-BOOST電路進行升壓，并通過控制輸出取樣電路對輸出電壓進行控制，接著進入逆變電路輸出相應的低壓脈沖，將低壓脈沖輸入到升壓電路進行升壓后加到測量電極上；如步驟2）選用高壓交流電源，則還需通過相位檢測電路對高壓交流電源電壓相位檢測，并將檢測的結果輸入到程控電路，程控電路根據要求控制脈沖發生的相位和頻率，將低壓脈沖輸入到升壓電路進行升壓，利用整流電路將脈沖整流成正脈沖加到測量電極上；

4）壓電傳感器采集測量電極上應力波，壓電傳感器將應力波轉成電壓信號送出，電壓信號經過放大后進入由計算機構成的測量系統，測量系統對測量的動態應力波進行分析，在根據應力波的大小與所處的電荷量成線性關系，實現了對空間電荷分布的測量。

本發明的有益效果在于：本發明基于電聲脈沖法的高壓電纜空間電荷測量系統及方法，實現了交直流狀態下的電力電纜絕緣層中空間電荷分布測量，為判斷電力電纜絕緣提供了可靠的數據基礎。

附圖說明

圖1為電聲脈沖法空間電荷測量原理圖；

圖2為本發明直流狀態下空間電荷測試系統框架圖；

圖3為本發明交流狀態下空間電荷測試系統框架圖；

圖4為本發明高壓脈沖源的原理框圖；

圖5為本發明相位檢測電路原理圖；

圖6為本發明相位檢測時序分析圖；

圖7為本發明相位疊加的波形圖；

圖8為本發明工頻高壓交流電源原理框圖；

圖9為本發明直流高壓電源的原理圖。