[發(fā)明專(zhuān)利]一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)及其操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110273676.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113009299B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙學(xué)風(fēng);盧雨欣;蒲路;林濤;琚澤立;段瑋;候喆;孫浩飛;王辰曦;李洪杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院;西安交通大學(xué);國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/12
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/12
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：整流單元(11)、逆變單元(12)、三繞組變壓器單元(13)、干擾脈沖提取單元(14)、諧振電抗器(15)、檢測(cè)單元(16)、信號(hào)處理單元(17)和主機(jī)(18)；

所述整流單元(11)的輸出端與所述逆變單元(12)的輸入端相連接；

所述逆變單元(12)包括2個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)橋臂，采用等脈寬調(diào)制控制方法控制各開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)；

所述三繞組變壓器單元(13)包括變比為1:3:1的繞組W1、繞組W2、繞組W3；繞組W1與逆變單元(12)的輸出端相連接；繞組W2一端與諧振電抗器(15)相連接，另一端接地；繞組W3與干擾脈沖提取單元(14)的輸入端相連接；其中，所述諧振電抗器(15)用于與被測(cè)電力電纜形成諧振電路；所述干擾脈沖提取單元(14)用于獲取由逆變單元(12)電路狀態(tài)改變而產(chǎn)生的脈沖序列，并將測(cè)量得到的干擾脈沖序列發(fā)送至信號(hào)處理單元(17)；

所述檢測(cè)單元(16)用于測(cè)量被測(cè)電力電纜的高壓波形和局部放電波形并輸出至信號(hào)處理單元(17)；

所述信號(hào)處理單元(17)用于將干擾脈沖序列和局部放電波形進(jìn)行差模處理，獲取處理后的局部放電脈沖序列；

所述主機(jī)(18)用于輸出試驗(yàn)的實(shí)時(shí)加壓波形和處理后的局部放電脈沖序列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述整流單元(11)能夠輸出的最大直流電壓為538V，最大電流為500A，最大紋波小于5％，輸入電壓為幅值小于380V交流電壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變單元(12)能夠產(chǎn)生頻率在20～300Hz范圍內(nèi)可調(diào)的方波信號(hào)；

所述逆變單元(12)的開(kāi)關(guān)橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT開(kāi)關(guān)，每個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)耐壓大于等于1200V，IGBT額定電流大于500A。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述等脈寬調(diào)制控制方法的步驟具體包括：

每個(gè)開(kāi)關(guān)在一個(gè)周期中狀態(tài)變化2次，開(kāi)關(guān)周期取決于諧振電抗器的電感值L和被測(cè)電力電纜的等效電容值C，由式(1)計(jì)算獲得開(kāi)關(guān)周期T；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述干擾脈沖提取單元(14)具有帶通濾波功能，通帶頻率為100kHz～100MHz，濾除20Hz～300Hz的正弦電壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述諧振電抗器(15)的電感值L大于2H，電阻值R小于10Ω，在峰值為30kV交流電壓作用下局部放電量小于2pC，在峰值為10A正弦電流作用30分鐘后溫升小于40℃；

所述諧振電抗器(15)與被測(cè)電力電纜形成的諧振電路的品質(zhì)因素Q由諧振電抗器(15)的電感值L、電阻值R以及被測(cè)電力電纜的等效電容C決定，品質(zhì)因素Q應(yīng)大于60，滿足式(2)所示的關(guān)系，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)單元(16)包括并聯(lián)的高壓檢測(cè)模塊和局部放電檢測(cè)模塊；

所述高壓檢測(cè)模塊包括電容分壓器和低通濾波器，所述電容分壓器分壓比為2000:1，所述低通濾波器通帶頻率為0Hz～1000Hz；

所述局部放電檢測(cè)模塊包括高壓耦合電容、檢測(cè)阻抗和帶通濾波器；其中，所述高壓耦合電容與所述檢測(cè)阻抗串聯(lián)，所述檢測(cè)阻抗的輸出端與所述帶通濾波器的輸入端相連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元(17)由數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊組成；

所述數(shù)據(jù)采集模塊具有三個(gè)數(shù)據(jù)采集通道，其中一個(gè)為低速通道，另外兩個(gè)為高速通道；所述低速通道的輸入端與所述高壓檢測(cè)模塊的輸出端相連接；兩個(gè)高速通道的輸入端分別與所述局部放電檢測(cè)模塊以及干擾脈沖提取單元(14)的輸出端相連接。

9.一種權(quán)利要求1所述的電纜耐壓和局部放電一體化試驗(yàn)系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，包括以下步驟：

設(shè)置試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)；

將逆變單元輸出頻率由20Hz逐漸增大到300Hz，在頻率變化過(guò)程中保持占空比不變；獲得在整個(gè)頻率變化過(guò)程中被測(cè)電力電纜的電壓最大值，獲取對(duì)應(yīng)的逆變單元輸出頻率，得到測(cè)試頻率f；通過(guò)公式T＝1/f計(jì)算獲得開(kāi)關(guān)周期；

逆變單元保持開(kāi)關(guān)周期不變；在加壓過(guò)程中利用檢測(cè)單元測(cè)量被測(cè)電力電纜電壓幅值，并將被測(cè)電力電纜電壓與預(yù)設(shè)電壓相比較，若被測(cè)電力電纜電壓小于等于預(yù)設(shè)電壓的95％，將占空比增大1％；若被測(cè)電力電纜電壓大于預(yù)設(shè)電壓的95％且小于99％，將占空比增大1％；若被測(cè)電力電纜電壓與預(yù)設(shè)電壓誤差小于1％，保持占空比不變，持續(xù)預(yù)設(shè)的加壓時(shí)長(zhǎng)，進(jìn)行局部放電檢測(cè)；

利用檢測(cè)單元測(cè)量局部放電信號(hào)，利用干擾脈沖提取單元測(cè)量逆變單元產(chǎn)生的干擾脈沖信號(hào)，利用信號(hào)處理單元對(duì)局部放電信號(hào)和干擾脈沖信號(hào)進(jìn)行時(shí)域差模處理，獲取純凈的局部放電信號(hào)并傳輸至主機(jī)，以時(shí)域波形圖的形式顯示。