1、便攜式電纜局部放電檢測儀器 高壓諧振電源裝置的設計特變電工（德陽）電纜股份公司技術中心劉亞赤摘要：本論文是“一種便攜式電纜局部放電檢測儀器”研究項目中的一部分高壓諧振電源裝置的設計。這個高壓諧振裝置是一個基于振蕩波理論的振蕩波測試系統。通過直流發生裝置對電容或被試電纜電容充電,當達到試驗電壓后通過電感線圈放電，從而產生所需頻率的振蕩波。通過對諧振回路和觸發回路的選擇組成系統的測試回路，并且對回路中的性能參數進行計算。考慮到電感線圈比較特殊，所以要單獨設計其結構、尺寸。最后，對該電路進行仿真。關鍵詞：電力電纜、局部放電、振蕩波、諧振一、裝置的相關要求1 、通過選擇諧振回路和觸發回路組成系統的測試

2、回路，而得到一個預期的電路。該電路通過對高壓工頻電源整流得到高壓直流。這個直流對電容或其并聯的被試電纜電容充電,當達到試驗電壓后使放電間隙擊穿而通過電感線圈放電，從而產生所需頻率的振蕩波。2 、 對電路各部分工作性能參數進行計算，設計諧振電感的結構、尺寸，便于各個部件實物的選擇。電路用于30kv 的 XLPE 電纜局放檢測，電壓50kv。電容0.2/，頻率300Hz ,前三個周期的衰減小于1%。3、測試電路，做出評價。二、諧振回路和觸發回路的選擇1 、電路應達到的效果根據要求，這里所要設計的電路最終要達到的效果是在被測電纜 所在的電路組成諧振回路上產生振蕩波，從而測量之。同時，被測電纜被等效為

3、一個電容（該電容代表試品電容及其它并聯電容,例如電壓分壓器電容、套管電容等等。）。所以，在被測電纜上串聯一個電感, 使得電抗器的感抗和電纜電容的容抗產生諧振，從而組成諧振回路。而另一端的電源，可用工頻高壓電源通過整流，得到高壓直流電源。 該電源對一個特定電容（該電容可以是并聯于電源的一個電容，也可 以就是被測電纜電容本身。）充電。當充電的電容兩端電壓達到一定值 時，通過一個可以快速關斷的開關將充電電容和電感及其被測電纜連 接到接地端，組成上面一段所說的諧振回路。而工頻高壓電源、整流 器、快速關斷的開關和特定電容組成觸發回路。2、電路的選擇根據上一小節所需效果，得到電路圖 21。該圖的工作原理為

4、： 開始時Ki斷開，快速開關K2斷開，電源對電容C充電幾秒鐘；充電 完成時，Ki關斷（將電感Lo和電阻R短路），快速開關K2向上關斷， 此時C和電源以及整流器組成的電源回路之輸出為一個直流高壓信號（可以定性分析該信號的波形變化很小，波形平滑，幾乎沒有毛刺）。d2UCX獲dU/+dLR +R2在快速開關K2向上關斷幾秒到十幾秒鐘后，直流信號對電纜等效電容 Cx的充電完成。這時將快速開關 K2打向下端，在Cx、L、K回路放電 進行諧振（此回路中的Rl是L的電阻。Ri、R2是分壓電阻。）。C對電 源進行濾波，使得電源輸出穩定；對于直接在被測電纜的等效電容兩 端加電壓到50KV,也易于操作，從而減少了

5、誤差；整個諧振回路最高 電壓就是Cx兩端振蕩起始電壓，電路圖21中令電容Cx兩端的電壓 為U,由電路可列諧振時方程為：dU UU +RL CX - 十< 出 R + R2 J此處Ri、R2取值很大，而 RL取值很小。即（R1+R2） -oo,而RL f 0。原方程可化簡為：U LCx 嗎=0 dt如此以來方程變得容易解出。而由于2 二 LC可以算出L電路圖22三、相關參數的確定1、電路分析整個電路分為兩個回路：電源回路和諧振回路。這兩個回路有四個部 分組成：電源部分、電感部分、分壓器部分、被測部分。電源部分有 五個器件：交流電源變壓器、電阻、電感、整流器、濾波器、開關。 電感部分有：電感

6、器、快速關斷開關。分壓器等效為兩個電阻。測量 部分等效為電容。電路工作時，電源先對電容C充電，而開關K1和快速關斷開關K2是 斷開的。當電容C充電完后（約幾秒鐘），開關K1關斷，快速關斷開 關K2很快向上關斷，這時電源回路對測量電纜的等效電容 Cx開始充 電。當等效電容Cx充電完后（約幾秒鐘到十幾秒鐘），快速關斷開關 K2很快向下關斷，測量電纜的等效電容 Cx在Cx、L、K回路放電， 產生振蕩信號。由此，可以算出所有器件的有關參數。2、所有參數的確定2.1、 需要計算確定的參數有：電源的額定電壓；整流器的最大正向整流電流，反向重復峰值電壓；電感 L的電感值， 額定電壓，額定電流。2.2、 需要

7、設計確定的參數有：用于濾波的電容C的電容值；阻抗中R和L0的大?。环謮浩魃蟽蓚€電阻的電阻值；電感L （電抗器）的尺寸和結構及其電阻值。2.3、 最后根據計算出的數據以及設計的數據，根據國標選擇相應的廠家生產的器件。四、仿真結果根據設計要求：諧振頻率300Hz，前三個周期的衰減小于1%。對諧振 回路進行書纜等效電容 Cx有：Ucx4入%n+p）,其衰減 量為：J = -t 100%前三個周期時Ucx0 0.01,帶入方程解得：R= 2.83 Q。帶入此數據仿 真得到圖形附錄一1 （振蕩大圖形）附錄一2 （振蕩小圖形）；由于仿真 軟件的算法上的一些問題；以及器件參數設置時，同實際器件相比較， 都較為理想；所以最后得到的方針效果較為理想，而實際上， R >2.83 Q。所以帶入實際數據，所得結果的衰減是很快的（大約為前三個周期 的衰減小于8.23%）,仿真得到圖形附錄一3。五、結論本論文主要是一個基于振蕩波理論的振蕩波測試系統一一高壓諧振電 源裝置的設計。通過對諧振回路和觸發回路的選擇和計算，而達到在 被測電纜所在的電路組成諧振回路上產生振蕩波從而測量之的效果。本次設計值得一提的是利用仿真對結果進行分析。雖然設