一种直流电缆空间电荷测量系统技术方案

本发明专利技术公开一种直流电缆空间电荷测量系统，包括：直流电源，与被测直流电缆的终端相连接，用于向被测直流电缆输出高压直流电；脉冲发生器，与被测直流电缆或者其终端相连接，用于向被测直流电缆发送高压脉冲信号；加热单元，用于将被测直流电缆的线芯加热到设定温度；空间电荷测量单元，用于对被测直流电缆产生的空间电荷进行测量。本发明专利技术通过耦合电流加热直流电缆，实现了从电缆线芯到电缆绝缘层的由内到外传热的温度场，并通过水槽控制了电缆表面温度，形成内外两层控温，控制了电缆导体到绝缘表面的温度梯度，模拟了直流电缆的真实工况。

A space charge measurement system for DC cable

The invention discloses a DC cable space charge measuring system, which comprises a DC power supply connected with the terminal of the DC cable under test for outputting high voltage DC current to the DC cable under test, a pulse generator connected with the DC cable under test or its terminal for sending high voltage pulse signals to the DC cable under test. The heating unit is used to heat the core of the DC cable to a set temperature, and the space charge measuring unit is used to measure the space charge generated by the DC cable under test. The invention realizes the temperature field of heat transfer from the cable core to the insulation layer of the cable from inside to outside by heating the direct current cable with the coupling current, and controls the surface temperature of the cable through the water tank, forms the internal and external two-layer temperature control, controls the temperature gradient from the cable conductor to the insulation surface, and simulates the real working condition of the direct current cable.

【技术实现步骤摘要】
一种直流电缆空间电荷测量系统
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种直流电缆空间电荷测量系统。
技术介绍
电声脉冲法是一种目前被广泛应用的空间电荷测量手段。电声脉冲法能够观察直流电缆绝缘在直流高场强下的空间电荷积聚行为。由于电缆通常运行在不同的温度下，而且电缆绝缘中的温度梯度会随环境的变化而变化，因此测量不同温度梯度下的空间电荷具有很强的现实意义。目前的基于电声脉冲法的空间电荷测量系统通常采用在下电极安装恒温源利用温度场传热方法加热电缆。例如，采用加热圈包覆下电极凹槽提供温度场的方式来加热被测试品；或者采用恒温源向被测试品加热。这种采用高温源产生高温利用温度场传导加热的方式，因加热源通常被置于下电极中，所以要使传感器承受高温，而且这种加热方式是由外向内加热，与实际电缆由内向外传热过程不同，从而影响了传感器精度，并使测量情况与实际不符，导致测量结果不准确。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，本专利技术提供一种直流电缆空间电荷测量系统，以克服在高温下测试不稳定的缺点，更符合运行工况。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种直流电缆空间电荷测量系统，包括：直流电源，与被测直流电缆的终端相连接，用于向被测直流电缆输出高压直流电；脉冲发生器，与被测直流电缆或者其终端相连接，用于向被测直流电缆发送高压脉冲信号；加热单元，用于将被测直流电缆的线芯加热到设定温度；空间电荷测量单元，用于对被测直流电缆产生的空间电荷进行测量。其中，所述空间电荷测量单元包括：水槽，用于放置被测直流电缆，并盛放冷却水以控制被测直流电缆的表面温度；下电极铝板，位于所述水槽下方，用于接触并固定所述水槽；电缆夹具，与所述下电极铝板相连接，用于将被测直流电缆固定在所述水槽中；压电传感器，紧贴于所述下电极铝板下方，用于采集被测直流电缆产生的空间电荷被所述脉冲发生器激励后所发出的声信号，并将所述声信号转换为电信号；示波器，与所述压电传感器相连接，用于采集所述压电传感器输出的电信号。其中，所述电缆夹具具有一弧形面，其弧度与被测直流电缆的外缘相匹配，所述弧形面朝向所述下电极铝板上表面。其中，所述下电极铝板设有多个安装孔，所述电缆夹具通过长螺杆与所述安装孔的螺接来实现其与所述下电极铝板的连接。其中，所述下电极铝板上还设有隔热层，用于隔离被测直流电缆的高温向所述压电传感器传递。其中，所述加热单元包括：耦合电流加热单元，与被测直流电缆的线芯相连接，用于通过耦合电流线圈对被测直流电缆的线芯进行加热；耦合电流控制单元，与所述耦合电流加热单元相连接，用于通过输出电压高低来控制耦合电流线圈所产生的电流大小，以及调节耦合电流线圈在被测直流电缆中的感应电流的大小。其中，所述直流电缆空间电荷测量系统还包括：温度控制单元，用于在被测直流电缆的线芯被加热到设定温度时，控制其保持在设定温度。其中，所述温度控制单元包括：温度传感器，与被测直流电缆的线芯相连接，用于监测被测直流电缆的线芯的温度；电流传感器，用于采集耦合电流线圈在被测直流电缆中的感应电流；温度控制器，与所述温度传感器相连接，用于在所述温度传感器监测到被测直流电缆的线芯的温度与所述设定温度不同时，向所述耦合电流控制单元输出控制信号，来调节所述耦合电流控制单元输出电压的高低。其中，所述耦合电缆控制单元是一个调压器。其中，所述脉冲发生器具有隔直电容，用于隔绝所述直流电源发出的高压直流电。本专利技术实施例的有益效果在于：通过耦合电流加热直流电缆，实现了从电缆线芯到电缆绝缘层的由内到外传热的温度场，并通过水槽控制了电缆表面温度，形成内外两层控温，控制了电缆导体到绝缘表面的温度梯度，模拟了直流电缆的真实工况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种直流电缆空间电荷测量系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例中空间电荷测量单元的结构示意图。具体实施方式以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本专利技术可以用以实施的特定实施例。请参照图1所示，本专利技术实施例提供一种直流电缆空间电荷测量系统，包括：直流电源1，与被测直流电缆9的终端相连接，用于向被测直流电缆9输出高压直流电；脉冲发生器2，与被测直流电缆9或者其终端相连接，用于向被测直流电缆9发送高压脉冲信号；加热单元，用于将被测直流电缆9的线芯90加热到设定温度；空间电荷测量单元3，用于对被测直流电缆9产生的空间电荷进行测量。具体地，请结合图2所示，空间电荷测量单元3包括：水槽15，用于放置被测直流电缆9，并盛放冷却水以控制被测直流电缆9的表面温度；下电极铝板11，位于水槽15下方，用于接触并固定水槽15；电缆夹具13，与下电极铝板11相连接，用于将被测直流电缆9固定在水槽15中；压电传感器12，紧贴于下电极铝板11下方，用于采集被测直流电缆9产生的空间电荷被脉冲发生器2激励后所发出的声信号，并将所述声信号转换为电信号；示波器14，与压电传感器12相连接，用于采集压电传感器12输出的电信号。下电极铝板11开有4个安装孔，电缆夹具13通过4个长螺杆与下电极铝板11相连接。电缆夹具13还具有一弧形面，其弧度与被测直流电缆9的外缘相匹配，该弧形面朝向下电极铝板11上表面。该弧形面的直径为10mm-100mm。压电传感器12位于下电极铝板11下方。下电极铝板11上面有一层隔热层10，用于避免被测直流电缆9的高温向压电传感器12传递，隔热层10采用碳纤维材料，当被测直流电缆9表面温度不高时可以撤除。加热单元包括：耦合电流加热单元4，与被测直流电缆9的线芯90相连接，用于通过耦合电流线圈对被测直流电缆9的线芯90进行加热；耦合电流控制单元5，与所述耦合电流加热单元4相连接，用于通过输出电压高低来控制耦合电流线圈所产生的电流大小，以及调节耦合电流线圈在被测直流电缆9中的感应电流的大小。本实施例中，耦合电缆控制单元5是一个调压器。为了使被测直流电缆9的线芯90被加热到设定温度时能一直保持，本实施例还设有温度控制单元，用于在被测直流电缆9的线芯90被加热到设定温度时，控制其保持在设定温度。进一步地，温度控制单元包括：温度传感器8，与被测直流电缆9的线芯90相连接，用于监测被测直流电缆9的线芯90的温度；电流传感器7，用于采集耦合电流线圈在被测直流电缆9中的感应电流；温度控制器6，与所述温度传感器8相连接，用于在所述温度传感器8监测到被测直流电缆9的线芯90的温度与所述设定温度不同时，向所述耦合电流控制单元5输出控制信号，来调节所述耦合电流控制单元5输出电压的高低，从而控制被测直流电缆9中的感应电流大小，来达到加热被测直流电缆9到设定温度的目的。进一步地，脉冲发生器2具有隔直电容，用于隔绝直流电源1发出的高压直流电。本专利技术用以测量高于环境温度的不同温度下高压直流电缆绝缘层中的空间电荷分布，具体来说，在测量直流电缆的空间电荷时，先在水槽15里加入冷却水控制被测直流电缆9表面的温度，然后启动耦合电流加热单元4和耦合电流控制单元5，待被测直流电缆9的线芯90温度上升到设定温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流电缆空间电荷测量系统，其特征在于，包括：直流电源，与被测直流电缆的终端相连接，用于向被测直流电缆输出高压直流电；脉冲发生器，与被测直流电缆或者其终端相连接，用于向被测直流电缆发送高压脉冲信号；加热单元，用于将被测直流电缆的线芯加热到设定温度；空间电荷测量单元，用于对被测直流电缆产生的空间电荷进行测量。

【技术特征摘要】
1.一种直流电缆空间电荷测量系统，其特征在于，包括：直流电源，与被测直流电缆的终端相连接，用于向被测直流电缆输出高压直流电；脉冲发生器，与被测直流电缆或者其终端相连接，用于向被测直流电缆发送高压脉冲信号；加热单元，用于将被测直流电缆的线芯加热到设定温度；空间电荷测量单元，用于对被测直流电缆产生的空间电荷进行测量。2.根据权利要求1所述的直流电缆空间电荷测量系统，其特征在于，所述空间电荷测量单元包括：水槽，用于放置被测直流电缆，并盛放冷却水以控制被测直流电缆的表面温度；下电极铝板，位于所述水槽下方，用于接触并固定所述水槽；电缆夹具，与所述下电极铝板相连接，用于将被测直流电缆固定在所述水槽中；压电传感器，紧贴于所述下电极铝板下方，用于采集被测直流电缆产生的空间电荷被所述脉冲发生器激励后所发出的声信号，并将所述声信号转换为电信号；示波器，与所述压电传感器相连接，用于采集所述压电传感器输出的电信号。3.根据权利要求2所述的直流电缆空间电荷测量系统，其特征在于，所述电缆夹具具有一弧形面，其弧度与被测直流电缆的外缘相匹配，所述弧形面朝向所述下电极铝板上表面。4.根据权利要求2所述的直流电缆空间电荷测量系统，其特征在于，所述下电极铝板设有多个安装孔，所述电缆夹具通过长螺杆与所述安装孔的螺接来实现其与所述下电极铝板的连接。5.根据权利要求2所述的直流电缆空间电荷测量系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：严玉婷，黄荣辉，艾精文，王亚舟，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44