專利名稱：高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高壓電纜在線檢測技術領域，具體地說是一種高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置。
背景技術：
高速鐵路是一個集各項最先進的鐵路技術、先進的運營管理方式、市場營銷和資金籌措在內(nèi)的十分復雜的系統(tǒng)工程，具有高效率的運營體系，它包含了基礎設施建設、機車車輛配置、站車運營規(guī)則等多方面的技術與管理。它以其速度快、運能大、能耗低、污染輕、 占地少和安全性能好等一系列突出的技術經(jīng)濟優(yōu)勢，引起了世界各國的重視。德國、英國、 意大利、西班牙等國競相發(fā)展，還有許多國家和地區(qū)正在積極籌建。局部放電是一種很微小的放電，它以放電電荷量的形式體現(xiàn)出來，單位為微微庫侖即pC。根據(jù)現(xiàn)行國家標準規(guī)定，對于高鐵專用電網(wǎng)27. 5kV的交聯(lián)電纜，在37. 5kV的工頻試驗電壓下，電纜的局部放電量不能超過10pC。在局部放電試驗系統(tǒng)中，IOpC的放電量， 等同于IOOmV的脈沖放電，要在37. 5kV的試驗電壓下，測量到IOOmV脈沖，其測量難度可想而知，這既要提高檢測儀器的靈敏度，檢測到這種微小的放電，又要提高系統(tǒng)的抗干擾能力。機車的速度越快則所需要的功率就越大，提高功率最好的方式是提高輸電線路的電壓等級，目前我國高速鐵路所使用的電壓等級為27. 5kV。在機車上有一段高壓電纜，由于施工工藝的要求，這段電纜必須在機車生產(chǎn)過程中、在機車頂部進行局部放電檢測，，以保證安裝的高壓電纜符合質(zhì)量要求，才能保證正常運行。根據(jù)德國西門子公司給出的企業(yè)標準，要求這段電纜的局部放電水平不能超過15pC或不能超過背景+5pC，由于機車現(xiàn)場生產(chǎn)的條件十分復雜，包含各種電磁干擾源，現(xiàn)場局放背景干擾很大，經(jīng)常背景干擾達到50pC 以上，根本無法按照上述標準進行在線檢測。目前的在線檢測裝置，由調(diào)壓器、試驗變壓器、 控制臺、濾波電感器、電容分壓器和局放儀組成，由于沒有必要的接地、隔離和濾波措施，在檢測過程中根本無法達到檢測要求，這是目前高速機車運營中最大的一個安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在生產(chǎn)車間內(nèi)部、無法建造屏蔽室、又含有大量干擾源的惡劣條件下，把局部放電背景干擾降到IOpC以下，對已經(jīng)安裝在高速機車上的27. 5kV 高壓電纜及附件進行局部放電高精度檢測的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測
直ο為達到這個目的，本發(fā)明采用了以下技術方案高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，包括控制臺、局放儀、試驗變壓器和調(diào)壓器，其特征在于所述的調(diào)壓器的輸入端通過兩根導線與雙屏蔽隔離變壓器的輸出端相連接，雙屏蔽隔離變壓器的輸入端通過兩根導線接380伏電源，調(diào)壓器的輸出端通過兩根導線連接低壓濾波器的輸入端，低壓濾波器的輸出端通過兩根導線連接試驗變壓器的輸入端，試驗變壓器的輸出端通過一根導線連接濾波電感器的輸入端，濾波電感器的輸出端分別通過高壓引線與電容分壓器、定標電容器相連接，高壓引線上連接有測試線，通過測試線對放置在機車頂上的高壓電纜進行測試，控制臺通過控制電纜與調(diào)壓器相連接，控制臺的CM-A接口通過電流測量線與試驗變壓器的CM-A接口相連接，控制臺的KVM接口通過同軸電纜線與電容分壓器的KVM接口相連接，控制臺的ARC接口通過同軸電纜線與電容分壓器的ARC接口相連接，局放儀的KVM接口通過同軸電纜線與試驗變壓器的KVM接口相連接，局放儀的PD接口通過同軸電纜線與電容分壓器的PD接口相連接，局放儀的CAL接口通過同軸電纜線與定標電容器的CAL接口相連接。本發(fā)明還通過如下措施實施所述的雙屏蔽隔離變壓器、調(diào)壓器、試驗變壓器、濾波電感器、電容分壓器、定標電容器、控制臺、低壓濾波器和局放儀都連接在同一個與外界獨立的接地裝置上。所述的控制臺通過電線連接到外部圍欄大門的連鎖限位開關上。所述的與外界獨立的接地裝置采用直徑35-50毫米紫銅棒或兩寸半的鍍鋅鋼管， 由1-3根并聯(lián)構(gòu)成，根據(jù)不同的土質(zhì)及地下水位的情況，深入地下15-20米，其接地電阻小于1 Ω，或小于工廠配電間的接地電阻。所述的控制臺和調(diào)壓器上都設有航空插座。所述的控制電纜為20芯控制電纜，其兩端分別插入控制臺和調(diào)壓器上的航空插座內(nèi)。所述的同軸電纜線為75歐姆的同軸電纜線。所述的局放儀采用揚州科能電力電子設備有限公司生產(chǎn)的JF-2000。所述的電容分壓器采用蘇州思源特種電力電容器有限公司生產(chǎn)的 CVD-100/1000pFo所述的定標電容器采用采用蘇州思源特種電力電容器有限公司生產(chǎn)的 Cq-100/100pF。所述的濾波電感器的電感量為250mH，電流為1A。所述的試驗變壓器采用揚州市鑫源電氣有限公司的YD-50/80。所述的調(diào)壓器采用蘇州市銀光調(diào)壓器廠的TDGZ-50。低壓濾波器采用常州堅力電子有限公司的DL_2*130C，含有雙π型回路對電源干擾進行濾波。所述的雙屏蔽隔離變壓器是在變壓器的原邊線圈和副邊線圈的外側(cè)分別包覆上鋁箔靜電屏蔽層制成的，其型號采用GD-500/0. 38/0. 38。本發(fā)明的有益效果在于在生產(chǎn)車間內(nèi)部、無法建造屏蔽室、又含有大量干擾源的惡劣條件下，把局部放電背景干擾降到IOpC以下，準確測量出已經(jīng)安裝在高速機車上的 27. 5kV高壓電纜及附件的局部放電，排除其局部放電隱患，延長了其使用壽命，保證了高鐵安全、正常行駛。


附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參照附圖制作本發(fā)明。該高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，包括控制臺1、局放儀2、試驗變壓器5和調(diào)壓器4，其特征在于所述的調(diào)壓器4的輸入端通過兩根導線與雙屏蔽隔離變壓器3的輸出端相連接，雙屏蔽隔離變壓器3的輸入端通過兩根導線接380伏電源，調(diào)壓器4的輸出端通過兩根導線連接低壓濾波器11的輸入端，低壓濾波器11的輸出端通過兩根導線連接試驗變壓器5的輸入端，試驗變壓器5的輸出端通過一根導線連接濾波電感器6的輸入端，試驗變壓器5的輸出電壓可達到8萬伏，濾波電感器6的輸出端分別通過高壓引線14與電容分壓器8、定標電容器7相連接，高壓引線14上連接有測試線13，通過測試線13對放置在機車頂上的高壓電纜進行測試，控制臺1通過控制電纜 10與調(diào)壓器4相連接，控制臺1的CM-A接口通過電流測量線12與試驗變壓器5的CM-A接口相連接，控制臺1的KVM接口通過同軸電纜線15與電容分壓器8的KVM接口相連接，控制臺1的ARC接口通過同軸電纜線15與電容分壓器8的ARC接口相連接，局放儀2的KVM 接口通過同軸電纜線15與試驗變壓器5的KVM接口相連接，局放儀2的PD接口通過同軸電纜線15與電容分壓器8的PD接口相連接，局放儀2的CAL接口通過同軸電纜線15與定標電容器7的CAL接口相連接。其工作原理為由用戶外界提供的380V電源，直接接入雙屏蔽隔離變壓器3，由雙屏蔽隔離變壓器3濾除外界的干擾，再輸出到調(diào)壓器4，由調(diào)壓器4將電壓調(diào)節(jié)到0-380V， 輸出到低壓濾波11，經(jīng)過低壓濾波器11的濾波后，為試驗變壓器5提供干凈的0-380V電源，經(jīng)試驗變壓器5升壓到0-80kV，作為試驗用高壓電源，試驗變壓器5的輸出端通過一根導線連接到高壓濾波電感器6的輸入端，由濾波電感器6濾除變壓器及高壓引線產(chǎn)生的干擾后，直接接到放置在機車頂上的高壓電纜進行測試，同時分別通過高壓引線14與電容分壓器8及定標電容器7相連接，電容分壓器8的作用是測量高壓輸出電壓，同時作為局放信號的耦合電容，將被試驗電纜的局放信號采集后，提供給局放儀2測量，定標電容器7的作用是對測量系統(tǒng)進行校驗校準?？刂婆_1通過控制電纜10與調(diào)壓器4相連接，控制調(diào)壓器4的合分閘、電壓調(diào)節(jié)、 零位合閘、上下極限限位等控制功能，同時其CM-A接口通過電流測量線12與試驗變壓器5 的CM-A接口相連接，測量高壓試驗電流，其KVM接口通過同軸電纜線15與電容分壓器8的 KVM接口相連接，測量試驗時的高壓電壓，控制臺1的ARC接口通過同軸電纜線15與電容分壓器8的ARC接口相連接，監(jiān)測高壓回路是否有火花產(chǎn)生，以便及時切斷高壓，保護設備不受損壞；局放儀2的KVM接口通過同軸電纜線15與試驗變壓器5的KVM接口相連接，也測量試驗時的高壓電壓，但由于它是通過儀表線圈進行換算，數(shù)據(jù)不是很準確，所以僅供參考，局放儀2的PD接口通過同軸電纜線15與電容分壓器8的PD接口相連接，測量被試電纜上的局放信號，局放儀2的CAL接口通過同軸電纜線15與定標電容器7的CAL接口相連接，對測量系統(tǒng)進行定標校準。所述的雙屏蔽隔離變壓器3、調(diào)壓器4、試驗變壓器5、濾波電感器6、電容分壓器8、 定標電容器7、控制臺1、低壓濾波器11和局放儀2都連接在同一個與外界獨立的接地裝置上，不能和工廠配電網(wǎng)中的零線以及車間的接地網(wǎng)，防雷網(wǎng)連接在一起。在機車廠的車間里及車輛上，有許多大功率的用電設備，如ITBT變頻交直流轉(zhuǎn)換裝置、機車-站臺聯(lián)系電臺、 大功率空調(diào)等等，它們大多采用大功率的調(diào)頻，變頻交、直流馬達，調(diào)節(jié)導通角的可控硅等
5高噪音、高干擾的電器設備，這些設備的零線、地線、外殼接地等經(jīng)常含混不清，造成車間的地網(wǎng)上有太多的干擾。如果局部放電系統(tǒng)的接地與之連接在一起，干擾將很容易地通過地線進入局部放電測量系統(tǒng)。因此，局部放電測量系統(tǒng)要求必須有自己的、單獨的接地回路， 各設備的接地也必須遵循單點星行接地的原則，不能有循環(huán)的接地線。所述的控制臺1通過電線連接到外部圍欄大門的連鎖限位開關上。所述的與外界獨立的接地裝置采用直徑35-50毫米紫銅棒或兩寸半的鍍鋅鋼管， 由1-3根并聯(lián)構(gòu)成，根據(jù)不同的土質(zhì)及地下水位的情況，深入地下15-20米，其接地電阻小于1 Ω，或小于工廠配電間的接地電阻。所述的控制臺1和調(diào)壓器4上都設有航空插座9。所述的控制電纜10為20芯控制電纜，其兩端分別插入控制臺1和調(diào)壓器4上的航空插座9內(nèi)。所述的同軸電纜線15為75歐姆的同軸電纜線。所述的局放儀2采用揚州科能電力電子設備有限公司生產(chǎn)的JF-2000。所述的電容分壓器8采用蘇州思源特種電力電容器有限公司生產(chǎn)的 CVD-100/1000pFo所述的定標電容器7采用采用蘇州思源特種電力電容器有限公司生產(chǎn)的 Cq-100/100pF，定標電容器7的作用既是局部放電信號耦合電容，又可以測量試驗被測電纜上施加的高壓電壓。所述的濾波電感器6的電感量為250mH，電流為1A，其作用主要濾除高壓變壓器及高壓引線產(chǎn)生的局部放電干擾。所述的試驗變壓器5采用揚州市鑫源電氣有限公司的YD-50/80。所述的調(diào)壓器4采用蘇州市銀光調(diào)壓器廠的TDGZ-50。低壓濾波器11采用常州堅力電子有限公司的DL_2*130C，含有雙π型回路對電源干擾進行濾波，可濾去調(diào)壓器4產(chǎn)生的火花干擾和高次諧波。所述的雙屏蔽隔離變壓器3是在變壓器的原邊線圈和副邊線圈的外側(cè)分別包覆上鋁箔靜電屏蔽層制成的，其型號采用GD-500/0. 38/0. 38，由于在變壓器的原邊線圈和副邊線圈上分別設有靜電屏蔽層，可以隔離來自電源的高頻干擾。使用本發(fā)明時，由于用戶車間現(xiàn)場有多條生產(chǎn)流水線，多臺機車同時生產(chǎn)，每臺機車類型不同，有的是火車機頭，有的是中間車廂，所產(chǎn)生的干擾類別也不同，因此只能盡量在遠離這些干擾源的地方進行局部放電檢測。在進行機車用高壓電纜局部放電試驗時，由于機車外殼通過軌道和廠房鋼結(jié)構(gòu)連接在一起，為防止循環(huán)接地，需將電纜接地和機車接地分開來，以減少接地回路引起的干擾。整個局部放電裝置的供電要求有一個獨立的供電系統(tǒng)，即直接從工廠的IOkV(或 35kV)進線，在工廠配電站設置一個單獨的10kV/380V或(35kV/380V)的降低變壓器，與工廠其它的用電設備完全區(qū)分開來；從配電站到局部放電試區(qū)，用一根長度在150米以上的專用電纜連接起來，這根電纜采用銅帶分相屏蔽，再加1芯電焊機線作為接地線，最后鋼帶鎧裝。在所有的設備接線完成后，就可以按以下步驟進行局放檢測
(1)、在檢查所有連線準確無誤后，關閉試驗區(qū)域圍欄，確認沒有無關人員進入試區(qū)的情況下，接通380V試驗電源到雙屏蔽隔離變壓器3 ；O)、合上調(diào)壓器4電源，合上控制臺1電源，合上局放儀2電源；(3)、利用局放儀2上的校準信號，對測量系統(tǒng)進行打標校準；(4)、合上高壓電壓，調(diào)節(jié)調(diào)壓器4輸出電壓，使試驗變壓器5的輸出高壓達到試驗所需要的37. 5kV ；(5)、測量此時被試電纜的局放數(shù)值，記錄下來；(6)、降低調(diào)壓器4輸出電壓到零，切斷高壓電壓，切斷控制臺1電源，切斷局放儀 2電源，切斷調(diào)壓器4電源，切斷外部接入的380V電源，試驗結(jié)束。采用本發(fā)明進行測試，背景干擾被控制在IOpC以下，根據(jù)德國西門子公司的企業(yè)標準，被試驗的這段高鐵機車電纜，其局部放電量在37. 5kV的電壓下，不大于15pC，或與背景干擾差值不大于5pC，保證了檢測數(shù)據(jù)的精確度，有效地測量出了這段電纜的實際局放值，排除了高鐵運行中的隱患。
權利要求
1.高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，包括控制臺(1)、局放儀O)、試驗變壓器( 和調(diào)壓器G)，其特征在于所述的調(diào)壓器(4)的輸入端通過兩根導線與雙屏蔽隔離變壓器(3)的輸出端相連接，雙屏蔽隔離變壓器(3)的輸入端通過兩根導線接380 伏電源，調(diào)壓器的輸出端通過兩根導線連接低壓濾波器(11)的輸入端，低壓濾波器 (11)的輸出端通過兩根導線連接試驗變壓器(5)的輸入端，試驗變壓器(5)的輸出端通過一根導線連接濾波電感器(6)的輸入端，濾波電感器(6)的輸出端分別通過高壓引線(14) 與電容分壓器(8)、定標電容器(7)相連接，高壓引線(14)上連接有測試線(13)，控制臺 (1)通過控制電纜(10)與調(diào)壓器(4)相連接，控制臺(1)的CM-A接口通過電流測量線(12) 與試驗變壓器(5)的CM-A接口相連接，控制臺⑴的KVM接口通過同軸電纜線(15)與電容分壓器⑶的KVM接口相連接，控制臺⑴的ARC接口通過同軸電纜線(15)與電容分壓器(8)的ARC接口相連接，局放儀O)的KVM接口通過同軸電纜線(15)與試驗變壓器(5) 的KVM接口相連接，局放儀⑵的PD接口通過同軸電纜線(15)與電容分壓器⑶的PD接口相連接，局放儀⑵的CAL接口通過同軸電纜線(15)與定標電容器(7)的CAL接口相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的雙屏蔽隔離變壓器(3)、調(diào)壓器G)、試驗變壓器(5)、濾波電感器(6)、電容分壓器(8)、定標電容器(7)、控制臺(1)、低壓濾波器(11)和局放儀( 都連接在同一個與外界獨立的接地裝置上。
3.根據(jù)權利要求2所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的與外界獨立的接地裝置采用直徑35-50毫米紫銅棒或兩寸半的鍍鋅鋼管，由1-3 根并聯(lián)構(gòu)成，根據(jù)不同的土質(zhì)及地下水位的情況，深入地下15-20米，其接地電阻小于1 Ω， 或小于工廠配電間的接地電阻。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的控制臺(1)通過電線連接到外部圍欄大門的連鎖限位開關上。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的控制臺(1)和調(diào)壓器(4)上都設有航空插座(9)；所述的控制電纜(10)為 20芯控制電纜，其兩端分別插入控制臺(1)和調(diào)壓器(4)上的航空插座(9)內(nèi)。
6.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的同軸電纜線(15)為75歐姆的同軸電纜線。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的濾波電感器(6)的電感量為250mH，電流為1A。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，其特征在于所述的雙屏蔽隔離變壓器(3)是在變壓器的原邊線圈和副邊線圈的外側(cè)分別包覆上鋁箔靜電屏蔽層制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了高速鐵路機車用高壓電纜局部放電在線檢測裝置，它包括控制臺、局放儀、試驗變壓器和調(diào)壓器，雙屏蔽隔離變壓器的輸入端接380伏電源，雙屏蔽隔離變壓器的輸出端依次連接調(diào)壓器、低壓濾波器、試驗變壓器，試驗變壓器通過一根導線連接濾波電感器，濾波電感器分別通過高壓引線與電容分壓器、定標電容器相連接，控制臺通過控制電纜與調(diào)壓器相連接，控制臺通過電流測量線與試驗變壓器相連接，控制臺分別通過同軸電纜線與電容分壓器相連接，局放儀分別通過同軸電纜線與試驗變壓器、電容分壓器、定標電容器相連接。該裝置，把局部放電背景干擾降到10pC以下，測量準確，保證了高鐵安全、正常行駛。
文檔編號G01R31/12GK102353876SQ20111015101
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權日2011年6月7日
發(fā)明者何波, 商傳紅, 李傳連, 莫偉標, 趙志強 申請人:山東希波電氣科技股份有限公司