信號(hào)增強(qiáng)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于模型電纜空間電荷測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于模型電纜空間電荷測試的信號(hào)增強(qiáng)型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[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(huì)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(dǎo)致介質(zhì)破壞?？臻g電荷測試技術(shù)，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(dòng)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(hào)較小。另外，為了獲得較準(zhǔn)確的電脈沖信號(hào)，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(gè)電脈沖得到的信號(hào)是難以進(jìn)行分析的，通常需要外加數(shù)百至數(shù)千次電脈沖，然后對(duì)所測得的信號(hào)進(jìn)行平均化處理才能得到空間電荷信號(hào)。同時(shí)，在模型電纜絕緣空間電荷測試過程中，由于信號(hào)衰減較大，還需利用軟件對(duì)基本空間電荷信號(hào)進(jìn)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(jī)性，并存在一定的信號(hào)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(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提出了一種信號(hào)增強(qiáng)型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)PffP法模型電纜空間電荷測試，信號(hào)較強(qiáng)，測試信號(hào)的真實(shí)可靠性，無溫度局限性，能夠增強(qiáng)信號(hào)，顯著提高信噪比。
[0005]本實(shí)用新型技術(shù)方案如下:
[0006]一種信號(hào)增強(qiáng)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(yīng)力錐、波導(dǎo)管、去干擾電阻、保護(hù)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(hù)電阻、模型電纜、電容設(shè)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(dǎo)管設(shè)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(yīng)力錐，直流發(fā)生器、高壓引線相連接；高壓引線與保護(hù)電阻之間，保護(hù)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(hù)電阻的第一連接端、中間段和遠(yuǎn)離保護(hù)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(dǎo)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(shè)置有光孔，所述光孔處設(shè)置脈沖激光器，所述在模型電纜的中間段的外半導(dǎo)電屏蔽層表面涂抹信號(hào)增強(qiáng)劑。
[0011]脈沖激光器的發(fā)射光能夠通過光孔照射在信號(hào)增強(qiáng)劑上。通過使用信號(hào)增強(qiáng)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(dǎo)線連接接地，金屬夾具夾持的時(shí)候，避開信號(hào)增強(qiáng)劑。
[0013]模型電纜的外半導(dǎo)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(hù)電阻之間，保護(hù)電阻與模型電纜、電容之間，第二連接端空接處均設(shè)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(diǎn)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(yuǎn)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(hào)。
[0019]保護(hù)電阻的電阻值為200 ΜΩ-2 GQ。保護(hù)電阻不但能保護(hù)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(duì)測試信號(hào)的干擾。
[0020]BNC接頭通過雙層屏蔽信號(hào)線與放大器相連接。
[0021]放大器與示波器通過信號(hào)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(shè)備(放大器和示波器)隔離，并較好地耦合空間電荷信號(hào)。
[0023]金屬屏蔽箱將保護(hù)電阻、電容、模型電纜等進(jìn)行屏蔽并阻止來自外界的電磁干擾信號(hào)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)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(gòu)造；
[0026](2)通過在高壓引線入口安裝波導(dǎo)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(hào)對(duì)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(hào)較強(qiáng)，解決了 PEA法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)信號(hào)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(hào)，解決了 PEA法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)需重復(fù)幾百次甚至上千次的測試而存在的隨機(jī)性問題，保證了測試信號(hào)的真實(shí)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(jìn)行屏蔽，大大地降低了外界對(duì)測試系統(tǒng)的電磁干擾；
[0031](6)高壓引線導(dǎo)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(shí)用新型信號(hào)增強(qiáng)型壓力波法模型電纜空間電荷測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為未使用信號(hào)增強(qiáng)劑空間電荷信號(hào)波形；
[0034]圖3為使用信號(hào)增強(qiáng)劑的空間電荷信號(hào)波；
[0035]圖4為模型電纜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為高壓引線、應(yīng)力錐、波導(dǎo)管、去干擾電阻連接結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0038]如圖1所示，一種信號(hào)增強(qiáng)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(yīng)力錐13、波導(dǎo)管14、去干擾電阻15、保護(hù)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(hù)電阻16、模型電纜18、電容19設(shè)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(dǎo)管14設(shè)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(yīng)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(hù)電阻16之間，保護(hù)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(hù)電阻16的第一連接端1801、中間段1802和遠(yuǎn)離保護(hù)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(dǎo)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(dǎo)電屏蔽層(最外層)、絕緣層(中間層)和導(dǎo)線，第一連接端1801和第二連接端1803剝離了外半導(dǎo)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(shí)施例模型電纜18的中間段1802通過金屬夾具、導(dǎo)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(dǎo)線接地。
[0042]金屬屏蔽箱20的箱壁上設(shè)置有光孔，所述光孔處設(shè)置脈沖激光器21，所述在中間段1802的外半導(dǎo)電屏蔽層表面涂抹信號(hào)增強(qiáng)劑17