便携式电缆局部放电检测仪器

1、便携式电缆局部放电检测仪器 高压谐振电源装置的设计特变电工（德阳）电缆股份公司技术中心刘亚赤摘要：本论文是“一种便携式电缆局部放电检测仪器”研究项目中的一部分高压谐振电源装置的设计。这个高压谐振装置是一个基于振荡波理论的振荡波测试系统。通过直流发生装置对电容或被试电缆电容充电,当达到试验电压后通过电感线圈放电，从而产生所需频率的振荡波。通过对谐振回路和触发回路的选择组成系统的测试回路，并且对回路中的性能参数进行计算。考虑到电感线圈比较特殊，所以要单独设计其结构、尺寸。最后，对该电路进行仿真。关键词：电力电缆、局部放电、振荡波、谐振一、装置的相关要求1 、通过选择谐振回路和触发回路组成系统的测试

2、回路，而得到一个预期的电路。该电路通过对高压工频电源整流得到高压直流。这个直流对电容或其并联的被试电缆电容充电,当达到试验电压后使放电间隙击穿而通过电感线圈放电，从而产生所需频率的振荡波。2 、 对电路各部分工作性能参数进行计算，设计谐振电感的结构、尺寸，便于各个部件实物的选择。电路用于30kv 的 XLPE 电缆局放检测，电压50kv。电容0.2/，频率300Hz ,前三个周期的衰减小于1%。3、测试电路，做出评价。二、谐振回路和触发回路的选择1 、电路应达到的效果根据要求，这里所要设计的电路最终要达到的效果是在被测电缆 所在的电路组成谐振回路上产生振荡波，从而测量之。同时，被测电缆被等效为

3、一个电容（该电容代表试品电容及其它并联电容,例如电压分压器电容、套管电容等等。）。所以，在被测电缆上串联一个电感, 使得电抗器的感抗和电缆电容的容抗产生谐振，从而组成谐振回路。而另一端的电源，可用工频高压电源通过整流，得到高压直流电源。 该电源对一个特定电容（该电容可以是并联于电源的一个电容，也可 以就是被测电缆电容本身。）充电。当充电的电容两端电压达到一定值 时，通过一个可以快速关断的开关将充电电容和电感及其被测电缆连 接到接地端，组成上面一段所说的谐振回路。而工频高压电源、整流 器、快速关断的开关和特定电容组成触发回路。2、电路的选择根据上一小节所需效果，得到电路图 21。该图的工作原理为

4、： 开始时Ki断开，快速开关K2断开，电源对电容C充电几秒钟；充电 完成时，Ki关断（将电感Lo和电阻R短路），快速开关K2向上关断， 此时C和电源以及整流器组成的电源回路之输出为一个直流高压信号（可以定性分析该信号的波形变化很小，波形平滑，几乎没有毛刺）。d2UCX获dU/+dLR +R2在快速开关K2向上关断几秒到十几秒钟后，直流信号对电缆等效电容 Cx的充电完成。这时将快速开关 K2打向下端，在Cx、L、K回路放电 进行谐振（此回路中的Rl是L的电阻。Ri、R2是分压电阻。）。C对电 源进行滤波，使得电源输出稳定；对于直接在被测电缆的等效电容两 端加电压到50KV,也易于操作，从而减少了

5、误差；整个谐振回路最高 电压就是Cx两端振荡起始电压，电路图21中令电容Cx两端的电压 为U,由电路可列谐振时方程为：dU UU +RL CX - 十< 出 R + R2 J此处Ri、R2取值很大，而 RL取值很小。即（R1+R2） -oo,而RL f 0。原方程可化简为：U LCx 吗=0 dt如此以来方程变得容易解出。而由于2 二 LC可以算出L电路图22三、相关参数的确定1、电路分析整个电路分为两个回路：电源回路和谐振回路。这两个回路有四个部 分组成：电源部分、电感部分、分压器部分、被测部分。电源部分有 五个器件：交流电源变压器、电阻、电感、整流器、滤波器、开关。 电感部分有：电感

6、器、快速关断开关。分压器等效为两个电阻。测量 部分等效为电容。电路工作时，电源先对电容C充电，而开关K1和快速关断开关K2是 断开的。当电容C充电完后（约几秒钟），开关K1关断，快速关断开 关K2很快向上关断，这时电源回路对测量电缆的等效电容 Cx开始充 电。当等效电容Cx充电完后（约几秒钟到十几秒钟），快速关断开关 K2很快向下关断，测量电缆的等效电容 Cx在Cx、L、K回路放电， 产生振荡信号。由此，可以算出所有器件的有关参数。2、所有参数的确定2.1、 需要计算确定的参数有：电源的额定电压；整流器的最大正向整流电流，反向重复峰值电压；电感 L的电感值， 额定电压，额定电流。2.2、 需要

7、设计确定的参数有：用于滤波的电容C的电容值；阻抗中R和L0的大小；分压器上两个电阻的电阻值；电感L （电抗器）的尺寸和结构及其电阻值。2.3、 最后根据计算出的数据以及设计的数据，根据国标选择相应的厂家生产的器件。四、仿真结果根据设计要求：谐振频率300Hz，前三个周期的衰减小于1%。对谐振 回路进行书缆等效电容 Cx有：Ucx4入%n+p）,其衰减 量为：J = -t 100%前三个周期时Ucx0 0.01,带入方程解得：R= 2.83 Q。带入此数据仿 真得到图形附录一1 （振荡大图形）附录一2 （振荡小图形）；由于仿真 软件的算法上的一些问题；以及器件参数设置时，同实际器件相比较， 都较为理想；所以最后得到的方针效果较为理想，而实际上， R >2.83 Q。所以带入实际数据，所得结果的衰减是很快的（大约为前三个周期 的衰减小于8.23%）,仿真得到图形附录一3。五、结论本论文主要是一个基于振荡波理论的振荡波测试系统一一高压谐振电 源装置的设计。通过对谐振回路和触发回路的选择和计算，而达到在 被测电缆所在的电路组成谐振回路上产生振荡波从而测量之的效果。本次设计值得一提的是利用仿真对结果进行分析。虽然设