基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统

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1、工学硕士学位论文基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统徐文学哈尔滨理工大学2018年3月国内图书分类号：TM835.4工学硕士学位论文基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统硕士研究生：徐文学导师：李忠华申请学位级别：工学硕士学科、专业：高电压与绝缘技术所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TM835.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTheTestSystemofACDieletricPropertiesfortheSem

2、iconMaterialofthePowerCableBasedontheVirtualInstrumentCandidate：XuWenxueSupervisor：LiZhonghuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：HighVoltageandInsulationTechnologyDateofOralExamination：March,2018University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处

3、所提交的硕士学位论文《基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：徐文学日期：2018年3月29日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研

4、究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密。(请在以上相应方框内打√)作者签名：徐文学1日期：2018年3月29日导师签名：李忠华1日期：2018年3月29日基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统摘要高压电缆半导电屏蔽层的功能是均化电场分布，关系到电缆长期运行可靠性问题。目前，国家标准中以半导电

5、屏蔽料直流电阻率作为评价指标，然而实际电缆却工作在交流电压下。在电网输电线路检修完成合闸过程中，电缆附件经常出现击穿故障。合闸过程中电缆线路可能承受操作冲击过电压，只有在获得电缆附件应力锥用半导电屏蔽料老化前后交流介电性能才能对电缆附件故障进行暂态电场分布分析。因此实现半导电屏蔽料老化前后的交流介电性能（电阻率、介电常数、损耗因数）的测量是十分必要的。实现半导电屏蔽材料交流介电性能的测试必须要有相应的测试设备作为硬件基础，然而现有的宽频交流介电特性测试设备主要是阻抗分析仪，其造价高不便于大面积推广应用。因此开发出一套造价低廉的半导电屏蔽料宽频交流介电性能测试装置是非常有必

6、要的。根据国家有关半导电屏蔽料电阻率测试标准的规定，本研究设计并制作了四端钮电极系统。根据半导电屏蔽材料宽频交流介电性能测试的需要，提出了基于虚拟仪器的电缆半导电屏蔽料AC介电性能测试系统的设计方案。根据提出设计方案，硬件系统包括电压控制电流源、差分电压前置放大器、四端钮电极系统、温度采集模块、数据采集卡和上位机；软件部分主要包括数据采集、电压和电流信号分析和介电性能计算等功能模块。硬件系统根据四端钮电极系统用标准试样的阻值范围为1kΩ～50kΩ，为满足测量其0～1MHz宽频介电特性的要求，采用Ths4011CD芯片并结合Howland电流泵电路设计了输出电流有效值为0～

7、50mA、伴随电压有效值为0～5V和带宽为0～1MHz的电压控制电流源；同时采用AD8421芯片设计了2倍增益和0～1MHz带宽的差分电压前置放大器等硬件；另外根据测试带宽和温度测量的要求分别配置采样率为10MHz的PCI-1714UL数据采集卡和采样率为8Hz的IPAM-5502温度采集模块。软件系统结合Labview软件平台编写温度采集、电压电流信号采集与分析和半导电屏蔽料介电性能测试等程序。-I-在整个测试系统搭建完成之后，对测试系统进行了校正。系统校正过程采用阻容并联模型试样，先用阻抗分析仪测量其阻性和容性参数，然后以