【摘 要】
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由于现有绝缘设计理论的局限、不利自然环境的侵蚀、工作电压的长期作用、可能出现过电压的短时冲击等,电力电缆的绝缘在现场能否安全可靠地运行,需要严格的绝缘试验进行验证。由于电力电缆介质电容大,对于交流电缆进行工频耐压试验时,需要比较大的电容电流,导致耐压试验设备的容量、体积、重量大,难以广泛应用于现场试验,通常采用直流耐压试验替代工频耐压试验。由于组合绝缘中不同介质在恒定电场和交变电场强作用下,其场强
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由于现有绝缘设计理论的局限、不利自然环境的侵蚀、工作电压的长期作用、可能出现过电压的短时冲击等,电力电缆的绝缘在现场能否安全可靠地运行,需要严格的绝缘试验进行验证。由于电力电缆介质电容大,对于交流电缆进行工频耐压试验时,需要比较大的电容电流,导致耐压试验设备的容量、体积、重量大,难以广泛应用于现场试验,通常采用直流耐压试验替代工频耐压试验。由于组合绝缘中不同介质在恒定电场和交变电场强作用下,其场强的分布规律不同,在进行直流耐压试验时会牺牲试验的等价性;此外,直流高压还会在电力电缆内部产生空间电荷积累,在投入使用的过程中空间电荷作用与额定电压的叠加会对电缆绝缘造成隐形威胁,加速绝缘的老化。为了解决上述电力电缆耐压试验中存在的问题,实现试验方法的等价性,本文开展了电力电缆超低频耐压试验系统研究与开发,主要工作如下:（1）本文研究设计了 10kV及以下电压等级的电力电缆耐压试验系统。该系统输出0～30kV超低频余弦方波试验电压,能够对介质电容在4.5μF及以下的电力电缆开展耐压试验。该试验系统具有调压及控制、试验启/停控制、试验结束后试品放电及控制、试品击穿时保护等功能;该系统以单片机为控制、测量和保护中心,主回路包括高压直流电源电路和极性转换电路。（2）研究设计了试验系统电路。高压直流电源前级,应用单周期控制芯片IR1155S实现了交流220V转变直流电压稳定输出和功率因数校正;升压单元采用高频变压器和四倍压整流电路实现两级升压,减小了试验系统体积,为反馈控制电压采样电路设置在倍压整流电路后端;设计了极性转换电路,过渡过程采用LC振荡,实现了光滑过渡,并控制极性转换时间在2～6ms范围内。（3）研究设计了试验系统的程序。包括主程序、测量与显示程序、控制与保护程序等,该程序能够保证试验系统按照国家标准要求,安全可靠地进行电力电缆的耐压试验,真实地反映电力电缆的绝缘状况。（4）为了验证研究设计的试验系统的有效性,对单周期控制的Boost-APFC电路做了实际测试,结果表明该电路响应速度快,波形畸变率低,有效实现功率因数校正,满足试验系统的要求;应用Simulink仿真软件仿真研究了本文研究设计的试验系统,结果表明该试验系统能够按照国家标准对10kV及以下电压等级电力电缆进行耐压试验。
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