壓力波法模型電纜空間電荷測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明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壓力波法模型電纜空間電荷測試系統。
【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的擊穿電場，導致介質破壞。空間電荷測試技術，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宄。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，通常需要外加數百至數千次電脈沖，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據處理，方可用于空間電荷研宄。這樣，在模型電纜空間電荷測試中，PEA法所測的數據存在一定的隨機性，并存在一定的信號失真。另外，受限于PVDF膜的使用溫度，在PEA法測試系統的測試溫度一般在70°C以下，但是由于研宄的需要，經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，在測試溫度這一環節上，PEA法存在一定的局限。

【發明內容】

[0004]本發明提出了一種壓力波法模型電纜空間電荷測試系統，實現PWP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。
[0005]本發明技術方案如下:
壓力波法模型電纜空間電荷測試系統，包括直流發生器、高壓引線、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。
[0006]保護電阻、模型電纜、電容設置在金屬屏蔽箱內，直流發生器、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連接，高壓引線穿過金屬屏蔽箱的箱壁。
[0007]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。
[0008]模型電纜的第一連接端通過均壓環連接電容，電容、放大器、示波器依次順序連接；第二連接端連接均壓環后空接。
[0009]金屬屏蔽箱的箱壁上設置有光孔，光孔處設置脈沖激光器，脈沖激光器的發射光能夠通過光孔照射在模型電纜的中間段上。
[0010]模型電纜的中間段通過金屬夾具、導線連接接地。
[0011]模型電纜的內、外半導電屏蔽層厚度均為0.8-1.2mm ；
絕緣厚度為2~6 mm ；
第一連接端和第二連接端的剝離長度為300~400 mm。
[0012]電容通過金屬屏蔽箱的箱壁上的BNC接頭與放大器相連接。
[0013]高壓引線與保護電阻之間，保護電阻與模型電纜、電容之間，第二連接端的空接處均設置有均壓環。均壓環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象。保護電阻為電阻值為200 ΜΩ-2 GD。保護電阻不但能保護放大器和示波器，還能去除直流發生器產生紋波電壓對測試信號的干擾。
[0014]BNC接頭通過雙層屏蔽信號線與放大器相連接。
[0015]放大器與示波器通過信號線連接。
[0016]電容的耐壓值150~200 kV，電容0.5~2 nF。電容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。
[0017]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。
[0018]與現有技術相比，本發明包括以下有益效果:
(1)提供了PWP法模型電纜空間電荷測試系統的具體構造；
(2)PffP法模型電纜空間電荷測試系統信號較強，解決了 PEA法模型電纜空間電荷測試系統信號較弱及信噪比較低的問題；
(3)PffP法模型電纜空間電荷測試系統僅需測試一次即能得到穩定的空間電荷信號，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；
(4)PffP法模型電纜空間電荷測試系統能用于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；
(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的電磁干擾；
(6)高壓引線導體串聯一電阻，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，提高了系統的信噪比。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明壓力波法模型電纜空間電荷測試系統的結構示意圖；
圖2為模型電纜結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0021]如圖1所示，壓力波法模型電纜空間電荷測試系統，包括直流發生器11、高壓引線12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和均壓環30。
[0022]保護電阻16、模型電纜18、電容19設置在金屬屏蔽箱20內，直流發生器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30連接；高壓引線12穿過所述金屬屏蔽箱20的箱壁。
[0023]如圖1和圖2所示，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2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。
[0024]模型電纜I的第一連接端1801通過均壓環連接電容19，電容19、放大器22、示波器23依次順序連接；第二連接端1803連接均壓環30后空接。
[0025]本實施例中一共包括三個均壓環30，即高壓引線12與保護電阻16之間，保護電阻16、第一連接端1802、電容19的三者連接點上，第二連接端1803的空接處分別設置一個均壓環。
[0026]金屬屏蔽箱20的箱壁上設置有光孔，光孔處設置脈沖激光器21，脈沖激光器21的發射光