信號增強型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于模型電纜空間電荷測試技術領域，具體涉及用于模型電纜空間電荷測試的信號增強型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在直流高電場下，直流電纜面臨的主要問題是絕緣介質(zhì)中或者界面上會積累一定的空間電荷，如果空間電荷密度足夠高，局部電場甚至可能超過絕緣介質(zhì)的擊穿電場，導致介質(zhì)破壞?？臻g電荷測試技術，包括電聲脈沖(pulsed electro-acoustic，PEA)法、壓力波(Pressure wave propagat1n, PWP)法等，有力地推動了空間電荷的研究。目前，用于空間電荷測試的電纜絕緣厚度為2~6 mm，稱之為模型電纜，而模型電纜空間電荷測試通常使用的方法為PEA法。
[0003]在PEA法測試中，外加高壓電脈沖不可能太高，因此測試信號較小。另外，為了獲得較準確的電脈沖信號，需采用寬帶的PVDF壓電薄膜，但這種傳感器的靈敏度不高。所以在一般情況下外加單個電脈沖得到的信號是難以進行分析的，通常需要外加數(shù)百至數(shù)千次電脈沖，然后對所測得的信號進行平均化處理才能得到空間電荷信號。同時，在模型電纜絕緣空間電荷測試過程中，由于信號衰減較大，還需利用軟件對基本空間電荷信號進行數(shù)據(jù)處理，方可用于空間電荷研究。這樣，在模型電纜空間電荷測試中，PEA法所測的數(shù)據(jù)存在一定的隨機性，并存在一定的信號失真。另外，受限于PVDF膜的使用溫度，在PEA法測試系統(tǒng)的測試溫度一般在70°C以下，但是由于研究的需要，經(jīng)常需要測試模型電纜絕緣在70°C以上的空間電荷性能。這樣，在測試溫度這一環(huán)節(jié)上，PEA法存在一定的局限。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提出了一種信號增強型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)，實現(xiàn)PffP法模型電纜空間電荷測試，信號較強，測試信號的真實可靠性，無溫度局限性，能夠增強信號，顯著提高信噪比。
[0005]本實用新型技術方案如下:
[0006]一種信號增強型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)，包括直流發(fā)生器、高壓引線、應力錐、波導管、去干擾電阻、保護電阻、模型電纜、電容、金屬屏蔽箱、脈沖激光器、放大器、示波器和均壓環(huán)。
[0007]保護電阻、模型電纜、電容設置在金屬屏蔽箱內(nèi)，高壓引線穿過所述金屬屏蔽箱的箱壁，所述波導管設置在高壓引線入口的箱壁處，所述高壓引線中串聯(lián)去干擾電阻；在去干擾電阻外層包裹自粘性絕緣帶后，繞自粘性絕緣帶包裹應力錐，直流發(fā)生器、高壓引線相連接；高壓引線與保護電阻之間，保護電阻與模型電纜、電容之間分別通過均壓環(huán)連接；
[0008]模型電纜包括靠近保護電阻的第一連接端、中間段和遠離保護電阻的第二連接端，所述第一連接端和第二連接端為剝離一定長度外半導電屏蔽層的模型電纜的兩端。
[0009]模型電纜的第一連接端通過均壓環(huán)連接電容，電容、放大器、示波器依次順序連接；弟一■連接端連接均壓環(huán)后空接。
[0010]金屬屏蔽箱的箱壁上設置有光孔，所述光孔處設置脈沖激光器，所述在模型電纜的中間段的外半導電屏蔽層表面涂抹信號增強劑。
[0011]脈沖激光器的發(fā)射光能夠通過光孔照射在信號增強劑上。通過使用信號增強劑的作用，能夠顯著提高信噪比。
[0012]較優(yōu)地，模型電纜的中間段通過金屬夾具、導線連接接地，金屬夾具夾持的時候，避開信號增強劑。
[0013]模型電纜的外半導電屏蔽層厚度均為0.8-1.2mm ；
[0014]絕緣厚度為2~6 mm ；
[0015]第一連接端和第二連接端的剝離長度為300~400 mm ;中間段長度為60~200 mm。
[0016]電容通過金屬屏蔽箱的箱壁上的BNC接頭與放大器相連接。
[0017]高壓引線與保護電阻之間，保護電阻與模型電纜、電容之間，第二連接端空接處均設置有均壓環(huán)。均壓環(huán)可將高壓均勻分布在組件周圍，保證各連接點位置不存在放電現(xiàn)象。
[0018]去干擾電阻的電阻值為1000Ω~10 ΜΩ。去干擾電阻遠大于高壓引線的波阻抗，能大大地降低由高壓引線引入的外部干擾信號。
[0019]保護電阻的電阻值為200 ΜΩ-2 GQ。保護電阻不但能保護放大器和示波器，還能去除直流發(fā)生器產(chǎn)生紋波電壓對測試信號的干擾。
[0020]BNC接頭通過雙層屏蔽信號線與放大器相連接。
[0021]放大器與示波器通過信號線連接。
[0022]電容的耐壓值150~200 kV，電容0.5-2 nF。電容19將直流高壓與二次設備(放大器和示波器)隔離，并較好地耦合空間電荷信號。
[0023]金屬屏蔽箱將保護電阻、電容、模型電纜等進行屏蔽并阻止來自外界的電磁干擾信號。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型包括以下有益效果:
[0025]( I)提供了 PWP法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)的具體構造；
[0026](2)通過在高壓引線入口安裝波導管、在引線中串聯(lián)去干擾電阻、使用金屬屏蔽箱等措施，能大大地降低外部干擾信號對空間電荷測試系統(tǒng)的影響，并顯著提高系統(tǒng)信噪比；
[0027]⑵PWP法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)信號較強，解決了 PEA法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)信號較弱及信噪比較低的問題；
[0028](3)PWP法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)僅需測試一次即能得到穩(wěn)定的空間電荷信號，解決了 PEA法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)需重復幾百次甚至上千次的測試而存在的隨機性問題，保證了測試信號的真實可靠性；
[0029](4)PffP法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)能用于70°C以上的空間電荷測試，解決了PEA法測試溫度在70°C以下的局限性；
[0030](5)利用金屬屏蔽箱將電阻、電容、試樣進行屏蔽，大大地降低了外界對測試系統(tǒng)的電磁干擾；
[0031](6)高壓引線導體串聯(lián)一電阻，且電阻位于金屬屏蔽箱箱壁處，降低了由高壓引線引入的外部電磁干擾，提高了系統(tǒng)的信噪比。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實用新型信號增強型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)的結構示意圖；
[0033]圖2為未使用信號增強劑空間電荷信號波形；
[0034]圖3為使用信號增強劑的空間電荷信號波；
[0035]圖4為模型電纜結構示意圖；
[0036]圖5為高壓引線、應力錐、波導管、去干擾電阻連接結構細節(jié)示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0038]如圖1所示，一種信號增強型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)，包括直流發(fā)生器11、高壓引線12、應力錐13、波導管14、去干擾電阻15、保護電阻16、模型電纜18、電容19、金屬屏蔽箱20、脈沖激光器21、放大器22、示波器23。
[0039]如圖5所示，保護電阻16、模型電纜18、電容19設置在金屬屏蔽箱20內(nèi)，高壓引線12穿過所述金屬屏蔽箱20的箱壁，所述波導管14設置在高壓引線12入口的箱壁處，所述高壓引線12中串聯(lián)去干擾電阻15 ;在去干擾電阻15外層包裹自粘性絕緣帶后，繞自粘性絕緣帶包裹應力錐13，直流發(fā)生器11、高壓引線12相連接；高壓引線12與保護電阻16之間，保護電阻16與模型電纜18、電容19之間分別通過均壓環(huán)30連接；
[0040]模型電纜18包括靠近保護電阻16的第一連接端1801、中間段1802和遠離保護電阻16的第二連接端1803，所述第一連接端1801和第二連接端1803為剝離一定長度外半導電屏蔽層的模型電纜18的兩端。圖4中，中間段1803包括外半導電屏蔽層(最外層)、絕緣層(中間層)和導線，第一連接端1801和第二連接端1803剝離了外半導電屏蔽層。
[0041]模型電纜I的第一連接端1801連接電容19，電容19、放大器22、示波器23依次順序連接；第二連接端1803空接。本實施例模型電纜18的中間段1802通過金屬夾具、導線連接接地。即金屬夾具夾持在中間段1802上，金屬夾具通過導線接地。
[0042]金屬屏蔽箱20的箱壁上設置有光孔，所述光孔處設置脈沖激光器21，所述在中間段1802的外半導電屏蔽層表面涂抹信號增強劑17