[发明专利]配电电缆绝缘诊断用超低频余弦方波高压发生器及方法

说明书

本发明公开了一种配电电缆绝缘诊断用超低频余弦方波高压发生器及方法。该装置由正负极性高压直流电压源、双向高压电力电子开关、极性转换装置与总控单元构成，可在试品电缆上施加峰值最大为30kV的0.1Hz周期变化的超低频余弦方波高电压。波形处于正负极稳定状态时可模拟直流高电压对电缆进行直流耐压试验，可得到试品的泄漏电流，有效反应试品的集中性缺陷，而在上升沿和下降沿时则可模拟50Hz交流高电压对电缆进行交流试验，检测试品介质损耗角正切值和局部放电缺陷，从而对试品电缆的绝缘状态取得综合性的评估。通过总控单元控制高压电力电子开关的交替通断对电缆进行充电，利用极性转换装置对电缆放电以实现电压极性转换。本发明超低频余弦方波发生器综合了电缆直流耐压试验技术和工频交流试验技术，可对电缆绝缘状态进行全面综合性评估，极大地提高了试验效率，减少了成本，具有重要的工程实用价值，提高了行业水平。

【技术领域】

本发明涉及电力设备的绝缘状态检测技术领域，是一种专门应用于电力电缆超低频绝缘状态检测的装置。

【背景技术】

配电电缆作为电网运行的大动脉，其安全可靠性与人们的生产生活息息相关。由于电缆埋于地下，一旦出现故障，其故障查找非常困难、耗时长，造成较大的经济损失，对居民的日常生活、生产部门的日常生产以及其他社会非生产部门的照常运转造成诸多不便。

工程上对电缆的绝缘状态检测主要包括直流耐压试验、工频交流耐压试验、工频谐振耐压试验以及超低频耐压试验等。对电缆进行直流耐压试验时，常常可以通过电缆泄漏电流的变化对电缆的绝缘状态尤其是集中性缺陷有比较有效的反应，不过直流耐压下对电缆绝缘的考验不如交流下接近运行实际条件，而且对于XLPE电缆，在直流耐压试验后电缆中会存在残余的空间电荷，以致在投入运行后在工频交流下引起电场畸变造成不必要的事故。工频交流耐压试验虽然比较实际地反映电缆的绝缘状态，但由于电力电缆电容较大，要求交流试验设备的容量比较大，体积笨重，不方便现场检测。超低频电压检测技术在配电电缆绝缘诊断技术中具有独特的优势，在保证测试设备体积轻便的基础上，既能充分地激发出电缆试品的局部放电信号，又能准确的反映出tanδ的变化，更为重要的是，超低频下电缆的tanδ值与其水树枝化程度呈现很好的相关性，而在较高频率下两者的关系并不明显。然而，目前现有的超低频电压波形存在各种不足和缺陷，超低频正弦波产生或需要调制和解调的过程，对滤波功能要求较高，要么使用旋转电机，体积庞大，不够灵活；而余弦方波由于本身波形特点，既有直流电压特性，又有交流特点，其中矩形波部分类似于直流耐压试验，而极性转换过程类似于余弦波，可模拟工频交流下的耐压试验，兼顾二者优势。因此，在评估了系统复杂程度，试验波形的测试效果等多种因素之后，本发明提出采用超低频余弦方波波形的超低频电压来进行配电电缆的绝缘状态检测的方法，并研制了激励装置，充分的解决了以上所述难题，提高了相关行业技术水平。

【发明内容】

本发明提供了一种配电电缆绝缘诊断用超低频余弦方波高压发生器及方法，解决当前配电电缆绝缘状态诊断装置笨重，电压等级有限，检测缺陷不全面等问题。

本发明采用以下技术方案：

一种配电电缆绝缘诊断用超低频余弦方波高压发生器，包括正极性高压直流源A、负极性高压直流源B、双向高压电力电子开关C、极性转换装置D、总控单元E，以及LC电路，其中，双向高压电力电子开关C和极性转换装置D并联连接，双向高压电力电子开关C由第一和第二可控型高压电力电子开关单元组成；所述正极性高压直流源A的输入为市电，输出为第一可控型高压电力电子开关单元的输入；所述负极性高压直流源B的输入为市电，输出为第二可控型高压电力电子开关单元的输入；所述极性转换装置D输出的一端串联电感后连接在电容的一端，极性转换装置D输出的另一端连接在电容的另一端，所述电容并联在试品电缆的两端，检测时，在试品电缆上施加峰值最大为30kV的0.1Hz周期变化的超低频余弦方波高电压，通过总控单元控制高压电力电子开关的交替通断对电缆进行正反向充电，利用极性转换装置对电缆放电以实现电压极性转换。