一种电缆局部放电测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种电缆局部放电测试装置。

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，因此应对电缆进行定期预防性试验，事先发现电缆绝缘缺陷，使电缆得到及时的修复或更换，从而避免事故的发生。

工程上对电缆的预防性试验主要包括直流检测试验、工频交流检测试验、超低频检测试验以及振荡波检测试验等。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。振荡波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，能充分地激发出电缆试品的局部放电信号，并且不会对试品造成任何的伤害，然而，目前现有的振荡波设备大都需要较大功率的电源以满足试品的电压等级要求，而且通常需要补充大量无功功率，这对电源来说是很大的负担。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提出一种电缆局部放电测试装置，解决当前电缆绝缘状态诊断装置笨重、电压等级有限的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电缆局部放电测试装置，包括直流源、部分铁芯电抗器、第一开关单元、第二开关单元、检测单元、控制单元和上位机，部分铁芯电抗器包括原边线圈、副边线圈和柱状铁芯，直流源通过第一开关单元与部分铁芯电抗器原边线圈连接，部分铁芯电抗器副边线圈通过第二开关单元与电缆连接以形成LC振荡电路，检测单元输入端与电缆连接、输出端与上位机连接，用于检测电缆电压以及电缆局部放电波形并传输至上位机，控制单元分别与第一、第二开关单元连接以控制其通断。

进一步的，所述第一、第二开关单元均包括单个全控器件IGBT或一组单管 IGBT。

进一步的，所述检测单元包括阻容分压器和局部放电测试仪，阻容分压器输入端与电缆连接，局部放电测试仪输入端与阻容分压器输出端连接、输出端与所述上位机连接。

进一步的，所述直流源包括市电和整流滤波电路，整流滤波电路输入端与市电连接、输出端与所述第一开关单元连接。

进一步的，所述整流滤波电路包括四个二极管和滤波电容，四个二极管组成全桥整流电路，全桥整流电路输入端与所述市电连接、输出端与滤波电容连接，所述部分铁芯电抗器原边线圈通过所述第一开关单元与滤波电容连接。

进一步的，所述直流源还包括串接在市电和整流滤波电路之间的继电器和限流电阻，继电器与所述控制单元连接。

进一步的，还包括补偿电容，补偿电容一端与所述电缆连接、另一端接地。

进一步的，所述第一、第二开关单元还包括依次连接的高压隔离变压器和 IGBT驱动电路。

进一步的，所述控制单元包括基于ARM控制的FPGA控制电路板。

进一步的，所述原边线圈采用铜皮绕制，副边线圈采用铜线紧密绕制，柱状铁芯由不同宽度硅钢片紧密压制而成。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过控制第一、第二开关单元的通断，在部分铁芯电抗器副边线圈形成高压，且在第二开关单元开通的情况下，副边线圈与电缆电容形成 LC阻尼振荡回路以在电缆上施加峰值最大为30kV的周期变化的振荡波高电压，以此来激发出电缆绝缘缺陷处的局部放电，检测单元则用于检测该局部放电波形并上传至上位机，上位机将所有检测数据进行总体评估，从而综合性地对电缆进行绝缘状态诊断，结构简单，极大地简化了当前直流振荡波笨重的结构组成，且原边电压可在正常市电范围内进行调整，无需高压电力电子开关组即可进行操作，极大地提高了安全性、可操作性和效率，降低了成本，在工程上具有很大的使用价值，且利用部分铁芯电抗器大电流不易饱和的特性，使本实用新型无需大功率电源即可满足电缆的电压等级要求。

2、本实用新型的检测单元包括阻容分压器和局部放电测试仪，阻容分压器用于检测电缆电压，局部放电测试仪用于检测电缆局部放电波形，上位机根据电缆电压和局部放电波形，判断在具体电压下电缆是否存在绝缘缺陷，以提高检测的准确性。

3、本实用新型的补偿电容与电缆电容并联，对于不同电缆，均可通过调整补偿电容使得部分铁芯电抗器副边线圈能够与并联后的补偿电容和电缆电容形成LC振荡，从而增强本实用新型的通用性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的电路结构示意图。

图2为部分铁芯电抗器的结构示意图。

其中，1、直流源；11、市电；12、继电器；2、部分铁芯电抗器；21、原边线圈；22、副边线圈；23、柱状铁芯；3、第一开关单元；4、第二开关单元； 5、检测单元；51、阻容分压器；52、局部放电测试仪；6、控制单元；7、上位机；8、电缆。

具体实施方式

如图1和图2所示，电缆局部放电测试装置包括直流源1、部分铁芯电抗器2、第一开关单元3、第二开关单元4、检测单元5、控制单元6、补偿电容C1和上位机7，部分铁芯电抗器2包括原边线圈21、副边线圈22和柱状铁芯23，直流源1通过第一开关单元3与部分铁芯电抗器2原边线圈21连接，补偿电容C1一端与电缆8 连接、另一端接地，部分铁芯电抗器2副边线圈22通过第二开关单元4与电缆8和补偿电容C1连接以形成LC振荡电路，检测单元5输入端与电缆8连接、输出端与上位机7连接，以检测电缆8电压以及电缆8局部放电波形并传输至上位机7，控制单元6分别与第一开关单元3、第二开关单元4连接以控制其通断。

直流源1包括市电11、整流滤波电路、串接在市电11和整流滤波电路之间的继电器12和限流电阻R1，继电器12与控制单元6连接，整流滤波电路包括四个组成全桥整流电路的二极管D1-D4和滤波电容C2，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接、阴极与二极管D3的阴极连接，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D2的阳极与二极管D4的阳极连接，滤波电容C2两端分别与二极管D3阴极和二极管的4阳极连接。部分铁芯电抗器2原边线圈21通过第一开关单元3与滤波电容C2两端连接。限流电阻R1为大功率波纹电阻。

第一开关单元3和第二开关单元4均包括单个全控器件IGBT、高压隔离变压器、IGBT驱动电路和相应的缓冲保护电路构成，IGBT驱动电路输入端与高压隔离变压器连接、输出端与IGBT连接。第一开关单元3的高压隔离变压器用于直流源1与IGBT之间的电气隔离，第二开关单元4的隔离变压器用于隔离副边线圈22 与IGBT，且为IGBT驱动电路输入低压。IGBT驱动电路和缓冲保护电路均为现有技术。

检测单元5包括阻容分压器51和局部放电测试仪52，阻容分压器51输入端与电缆8连接，局部放电测试仪52输入端与阻容分压器51输出端连接、输出端与上位机7连接。

控制单元6包括基于ARM控制的FPGA控制电路板，输出多路光/电信号，用于控制继电器12和IGBT，其中，控制单元6通过光纤向IGBT驱动板传递控制信号。

部分铁芯电抗器2的原边线圈21采用铜皮绕制以增大电感、减小匝数，电感量0.5H，副边线圈22采用铜线紧密绕制而成，电感量为10H，柱状铁芯23为减小涡流损耗由不同宽度硅钢片紧密压制而成。

本实施例中，上位机7为电脑。

本实用新型工作原理如下：

第一开关单元3闭合、第二开关单元4断开，直流源1对原边线圈21进行充电蓄能，当原边线圈21电流稳定后，断开第一开关单元3、闭合第二开关单元4，在副边线圈22形成高压，且副边线圈22与电缆8电容形成LC阻尼振荡回路以在电缆8上施加峰值最大为30kV的周期变化的振荡波高电压，检测单元5则用于检测该局部放电波形并上传至上位机7，上位机7将所有检测数据进行总体评估，从而综合性地对电缆8进行绝缘状态诊断。上位机7对监测数据进行总体评估过程为现有技术。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。