[發(fā)明專利]一種基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107607837B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周凱;饒顯杰;黃永祿;趙世林;何珉;謝敏;朱光亞;冉立;汪先進(jìn)
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 楊克

1. 一種基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法，其特征在于，通過獲取電纜在不同沖擊電壓作用下的電壓、電流波形，并分別對所測得的電纜的電壓、電流信號末尾補(bǔ)零再變換到頻域，利用公式（8）計(jì)算電纜的復(fù)電容，分別取的虛部與實(shí)部，結(jié)合公式（1）~（3），來獲得電纜的頻域介電譜，通過截取所述頻域介電譜中0~10kHz頻率段的介電響應(yīng)情況來評價電纜絕緣老化程度；通過直接在信號末尾補(bǔ)零的方式來增加信號長度，從而增加頻域的分辨率；

其中公式（8）為： ，

公式（1）為：，

公式（2）為：，

公式（3）為：；

式中，為頻域上的電流響應(yīng)，為頻域上的外施電壓， 為材料電導(dǎo)率，為真空介電常數(shù)，為介電常數(shù)的高頻分量，與分別為復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部與虛部，為角頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法，其特征在于，通過將測得的電纜的電壓、電流變換到頻域來計(jì)算電纜的復(fù)電容，再由所得復(fù)電容的虛部和實(shí)部之比得到電纜的介質(zhì)損耗角，介質(zhì)損耗角越大則表明電纜絕緣老化越嚴(yán)重。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將沖擊電壓施加到電纜上；

2)分別測試電纜在不同沖擊電壓下的電壓、電流波形；

3)還原真實(shí)電流信號；

4)計(jì)算不同仿真數(shù)據(jù)結(jié)果，分別對電壓、電流信號末尾補(bǔ)零，再將沖擊電壓u[n]與沖擊電流i[n] 信號變換到頻域；

5) 利用公式（8）計(jì)算電纜的復(fù)電容，分別取的虛部與實(shí)部，結(jié)合公式（1）~（3），兩者在不同頻率下求比值即能得到電纜的頻域介電譜，截取 0~10kHz頻率段的介電響應(yīng)呈現(xiàn)出來。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法，其特征在于，所述沖擊電壓由以下方式產(chǎn)生：選擇調(diào)壓器（7）、沖擊側(cè)工頻變壓器（8）、沖擊側(cè)保護(hù)電阻（9）、高壓硅堆（10）、點(diǎn)火球隙（11）、濾波電容（12）、波頭電阻（13）、波尾電阻（14）、沖擊電容（15）的參數(shù)，搭建沖擊電壓發(fā)生器（16）；沖擊側(cè)保護(hù)電阻（9）連接于沖擊側(cè)工頻變壓器（8）與高壓硅堆（10）之間，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器（7）使沖擊側(cè)工頻變壓器（8）的輸出電壓達(dá)到一定值，沖擊側(cè)工頻變壓器（8）經(jīng)過高壓硅堆（10）和濾波電容（12）進(jìn)行整流，通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙（11）的距離來控制雷電的沖擊電壓，對波頭電阻（13）和沖擊電容（15）進(jìn)行充電，再經(jīng)過波尾電阻（14）放電，最終形成1.2/50us的標(biāo)準(zhǔn)雷電波。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法，其特征在于，所述電纜的電壓、電流的測試裝置由高壓探頭（17），空心羅氏線圈（18），示波器（20）組合構(gòu)成；其中高壓探頭（17）高壓端與電纜纜芯并聯(lián)，高壓探頭（17）低壓端與示波器（20）通道一相連，空心羅氏線圈（18）套接在電纜接地線上，并與電纜的銅屏蔽層連接接地，空心羅氏線圈（18）的輸出端與示波器（20）通道二相接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于沖擊電壓的電纜絕緣老化程度測試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1）搭建產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)雷電波的沖擊電壓發(fā)生器（16）；選擇調(diào)壓器（7）、沖擊側(cè)工頻變壓器（8）、沖擊側(cè)保護(hù)電阻（9）、高壓硅堆（10）、點(diǎn)火球隙（11）、濾波電容（12）、波頭電阻（13）、波尾電阻（14）、沖擊電容（15）的參數(shù)，搭建沖擊電壓發(fā)生器（16）；沖擊側(cè)保護(hù)電阻（9）連接于沖擊側(cè)工頻變壓器（8）與高壓硅堆（10）之間，通過調(diào)節(jié)調(diào)壓器（7）使沖擊側(cè)工頻變壓器（8）的輸出電壓達(dá)到一定值，沖擊側(cè)工頻變壓器（8）經(jīng)過高壓硅堆（10）和濾波電容（12）進(jìn)行整流，通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙（11）的距離來控制雷電的沖擊電壓，對波頭電阻（13）和沖擊電容（15）進(jìn)行充電，再經(jīng)過波尾電阻（14）放電，最終形成1.2/50us的標(biāo)準(zhǔn)雷電波；

2) 將測試裝置和電纜連接到?jīng)_擊電壓發(fā)生器（16）上，完成電纜試驗(yàn)平臺的搭建；所述測試裝置由高壓探頭（17），空心羅氏線圈（18），示波器（20）組合構(gòu)成；其中沖擊電壓發(fā)生器（16）輸出端與電纜纜芯連接，高壓探頭（17）高壓端與電纜纜芯并聯(lián)，高壓探頭（17）低壓端與示波器（20）通道一相連，空心羅氏線圈（18）套接在電纜接地線上，并與電纜的銅屏蔽層連接接地，空心羅氏線圈（18）的輸出端與示波器（20）通道二相接；

3) 通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火球隙（11）的距離來控制雷電沖擊電壓，電壓信號通過高壓線接入到電纜纜芯，并通過高壓探頭接入到示波器，空心羅氏線圈（18）套接在電纜接地線上，測量流過電纜接地線上的沖擊電流；

4) 分別測試電纜在不同雷電沖擊電壓下的電壓、電流波形，其中在示波器上測得電纜結(jié)果；

5) 根據(jù)空心羅氏線圈（18）的傳遞函數(shù)對電流沖擊求反卷積，還原真實(shí)電流信號；

6) 計(jì)算不同仿真數(shù)據(jù)結(jié)果，分別對電壓、電流信號末尾補(bǔ)零，再將沖擊電壓u[n]與沖擊電流i[n] 信號變換到頻域；

7）利用公式（8）計(jì)算電纜的復(fù)電容，分別取的虛部與實(shí)部，結(jié)合公式（1）~（3），兩者在不同頻率下求比值即能得到電纜的頻域介電譜，截取 0~10kHz頻率段的介電響應(yīng)呈現(xiàn)出來。