[发明专利]干式套管雷电波冲击电压型式试验装置及其频带分析方法

说明书

技术领域

本发明属于大型电力设备绝缘状态监测技术，涉及信号处理技术，特别涉及干式套管雷电波冲击电压型式试验装置及其频带分析法。 

背景技术

绝缘材料都只能在一定的电场强度一下保持其绝缘特性，当电场强度超过一定限度时，绝缘材料便会瞬间失去绝缘特性，使整个设备破坏。因此，介电强度是最基本的绝缘特性参数。不论在电气产品的生产中，还是在使用中，都要经常做介电强度的型式试验。 

各种高压电器设备在运行中，难免要遭受大气过电压。为了检验干式套管承受这种过电压的能力，需要对其进行冲击电压的介电强度试验[1]。冲击电压下的介电强度试验中，采用的冲击电压波形是模拟实际运行中出现概率最大的冲击电压波形，这是根据大量实测统计的结果规定出的各种标准波形。根据GB/T16927.1-1997《高电压试验部分：一般试验要求》规定，一般波头时间T1为1.2±30％μs，波尾时间T2为50±2％μs，冲击波峰值不超过±3％，峰值上产生的过冲击振荡幅值要小于峰值的5％。一般来说，可以用式(1)来表示雷电波在t时刻的电压U： 

U=A(e-tt1-e-tt2)---(1)]]>

其中：t₁＝T₂/ln 2，t₂＝T₁/3.25，T1，T2分别为波头时间及波尾时间，A为冲击波幅值。 

通常来讲，干式套管可以看作多个电阻电容并联结构的串联，如附图1所示。实际工作中，工程人员通过并联在套管绝缘芯子两侧的分压器上观察套管在冲击电压下的相应电压波形，并测量套管电容值在试验前后的变化以确定击穿层数。但事实上，这种方法有两个缺陷：1)套管层数较多而击穿层数极少时，试验前后套管电容值的变化都很不明显，使得工程人员难以察觉；2)在雷电波型式试验过程中，无论是否套管是否发生击穿其响应波形无明显变化，即该方法并不直观。 

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种简单易行且着实有效的方法，确定在雷电波型式试验中套管是否发生击穿现象以及击穿层数。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 

干式套管雷电波冲击电压型式试验装置，包括作为整体经受雷电波型式试验且相互串联的套管主电容芯子和外加电容器，所述外加电容器的两端连接有示波器，数据采集卡采集示波器的信号并传输给计算机，采用短时傅立叶分析判断击穿发生时间及套管击穿层数。 

所述外加电容的电容值至少是套管绝缘芯子主电容的电容值的3倍； 

所述数据采集卡为采集速度在1GS/s以上的多通道数字采集卡。 

干式套管雷电波冲击电压型式试验的频带分析方法，首先利用数据采集卡 对示波器的波形u₂(t)进行采样，并将采样结果u₂(n)传输给计算机并进行保存，然后计算机对采样结果u₂(n)使用多个矩形窗函数g_i(n)进行截取处理，得到一系列序列 接着，对序列 进行快速傅立叶变换后进行归一化处理，得到序列 的数字频率幅值响应 通过与相邻点幅值响应比较就可以得到套管在某时段是否发生击穿。 

作为本发明的优选实施例，对采样结果u₂(n)使用多个矩形窗函数g_i(n)进行截取处理后，再次进行截取处理，即去除 中的零值，保留非零值； 

作为本发明的优选实施例，得到的二次截取序列的长度为N_i＝n_i+1-n_i+1；