超低頻高壓發生器

超(chao)低頻(pin)絕(jue)緣(yuan)耐壓試驗原(yuan)理

超(chao)低(di)(di)頻(pin)絕(jue)緣(yuan)耐壓(ya)試(shi)驗(yan)(yan)實際上是工頻(pin)耐壓(ya)試(shi)驗(yan)(yan)的一(yi)(yi)種替代(dai)方法。我們知(zhi)道(dao)，在(zai)對大(da)型發電(dian)機、電(dian)纜等試(shi)品進行工頻(pin)耐壓(ya)試(shi)驗(yan)(yan)時，由于它(ta)們的絕(jue)緣(yuan)層呈(cheng)現較大(da)的電(dian)容(rong)量(liang)(liang)，所以需要很(hen)大(da)容(rong)量(liang)(liang)的試(shi)驗(yan)(yan)變壓(ya)器或諧振變壓(ya)器。這(zhe)樣(yang)一(yi)(yi)些巨大(da)的設備，不但笨(ben)重，造(zao)價高，而(er)且使用十(shi)分(fen)不便。為了解(jie)決這(zhe)一(yi)(yi)矛盾，電(dian)力部門采用了降低(di)(di)試(shi)驗(yan)(yan)頻(pin)率(lv)，從(cong)而(er)降低(di)(di)了試(shi)驗(yan)(yan)電(dian)源的容(rong)量(liang)(liang)。從(cong)國內外多年的理(li)論(lun)和實踐證明，用0.1Hz超(chao)低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能(neng)有同樣(yang)的(de)等效性(xing)，而且設備的(de)體積大(da)為(wei)縮小(xiao)，重(zhong)量大(da)為(wei)減輕 ，理論上容(rong)量約為工(gong)頻的五百分之一，且操作簡(jian)單，與工(gong)頻試驗相比優越(yue)性更多。這(zhe)(zhe)就是為什么發達國家(jia)普遍(bian)采用這(zhe)(zhe)一方法的原因。國家(jia)發改委已(yi)制定了《35kV及(ji)以(yi)下(xia)交(jiao)聯聚乙烯絕緣電力電纜超低頻(pin)（0.1Hz）耐壓(ya)試驗方(fang)法(fa)》行業標(biao)準(zhun)。我國(guo)正在推廣這一(yi)方(fang)法(fa)，本儀(yi)器是(shi)根據我國(guo)這一(yi)需要(yao)研制而成的。可廣泛用(yong)于(yu)電纜、大型高(gao)壓(ya)旋(xuan)轉電機的交(jiao)流耐壓(ya)試驗之中。

二、　產品簡介

本產品接合了現代數字(zi)變頻*技(ji)(ji)術，采(cai)用微機控制(zhi)，升壓(ya)、降壓(ya)、測(ce)量、保護*自動(dong)化。由于全電(dian)子化，所以體積(ji)小(xiao)重(zhong)量輕(qing)、大屏幕液晶顯(xian)示，清(qing)晰直觀、且能顯(xian)示輸出波形(xing)、打印試(shi)驗(yan)報告(gao)。設計指(zhi)標*符合《電(dian)力(li)設備測(ce)試(shi)儀器通(tong)用技(ji)(ji)術條件，第4部分：超低頻高壓發生器通用技術條件》電力行業標準，使用十分方便。現在國內外均采用機械式的辦法進行調制和解調產生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標準，測量誤差大，高壓部分有火花放電，設備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進行放電整形，所以設備的整體功耗較大。本產品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點需要特別說明：

1.電(dian)流、電(dian)壓、波形數(shu)(shu)據均直接從高壓側采樣獲得(de)，所以數(shu)(shu)據準(zhun)確。

2.具(ju)有過(guo)壓(ya)保(bao)護功能(neng)，當輸出超過(guo)所設(she)定(ding)的限壓(ya)值時，儀器將停機(ji)保(bao)護，動作時間小于20ms。

3.具有過流保護功能：設計(ji)為高低壓(ya)雙重保護，高壓(ya)側可按設定值進行(xing)精確停機保(bao)護(hu)；低壓(ya)側的電流超過額定電流時(shi)將進行停機保(bao)護(hu)，動作時(shi)間(jian)都(dou)小于(yu)20ms。

4.高壓輸出保護電阻設計在升壓體(ti)內，所以(yi)外面不(bu)需另(ling)接保護電阻。

5.由于采用(yong)了(le)高低壓(ya)閉環(huan)負反饋控制電路，所以輸出(chu)無容升效應。

三、　超低頻系(xi)列(lie)產品(pin)及選用          

1、命名說明

2、超低頻系列產品                                      表1

3、根據被試對向選擇適當規格的產(chan)品。

使(shi)用時(shi)，試品電(dian)容(rong)量不得(de)超(chao)過儀(yi)器的額(e)定電(dian)容(rong)量。試品電(dian)容(rong)量過小，會影響(xiang)輸出波形。此時(shi)可并聯(lian)0.1 µF的電容器(qi)（可(ke)由本公司提供）輔助輸出。下面是一些設備的(de)電容量，供用戶參考。

不同(tong)發電機(ji)的單相對地電容量(liang)              表2

交聯聚乙烯絕(jue)緣單芯(xin)電力電纜的電容量(µF/km)   表3

4、試品電(dian)流的估算方(fang)法(fa)：

　　　　   計算(suan)公式(shi)：　Ｉ＝2πfCU

四、　技術參數

1.輸出額定電壓(ya)：參見表1

2.輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz

3.帶(dai)載能力： 0.1Hz   最大1.1µF              

0.05Hz  最大2.2µF

0.02Hz  最大5.5µF

4.測量精度：3%

5.電(dian)壓(ya)正(zheng)，負峰值誤差：≤3％

6.電壓波形失真(zhen)度：≤5％

7.使用條(tiao)件：戶內(nei)、戶外；溫度(du)：-10℃～+40℃；濕度：≤85％RH

8.電源(yuan)保險管：參(can)見表1

9.市電(dian)源：頻率50Hz，電壓220V±5%。

五(wu)、 儀器結(jie)構(gou)說明

1.控(kong)制(zhi)器面板(ban)示意圖  

圖1中各(ge)部件(jian)示(shi)意以及功能說(shuo)明：

“地"：接地端子，使用時(shi)與(yu)大地相連。

　“輸(shu)出(chu)"：輸出多(duo)(duo)芯(xin)插座，使(shi)用時與升壓器的輸入(ru)多(duo)(duo)芯(xin)插座相連。

“對比度"：對(dui)比度調節旋扭，用于(yu)調節液晶顯示器的對(dui)比度。

“功能(neng)鍵"：其功能由顯(xian)示(shi)器(qi)提(ti)示(shi)欄對應位置提(ti)示(shi)。

“AC220V"：電源輸入插座(zuo)，內藏保險(xian)管(guan)。

“開關(guan)"：電源開關(guan)。內藏指(zhi)示燈，開時(shi)亮，關(guan)時(shi)熄。

“打印機"：打印測(ce)試報告。

“液晶顯(xian)示器"：顯(xian)示測試(shi)數據以及輸出波形。

“背景光"：顯示液晶屏背景(jing)燈光(guang)。

2.升壓器結(jie)構示意圖(tu)

圖2

3.顯示器顯示示意說明

圖3

六、 操作說明

1.連線方法(fa)

圖4　（連線圖）

連(lian)線說明：用本產(chan)品隨機(ji)配備的兩根線和接(jie)地線按圖4的方(fang)法(fa)連(lian)接(jie)。電源插座用電源線連(lian)至50Hz/220V的交流電上。

2.操作程序(xu)

(1) 開(kai)機、關機、復位。

按上述方法連(lian)好所有線(xian)路之后(hou)，就可以將電(dian)(dian)源開關打開。儀(yi)器在微機上電(dian)(dian)復(fu)位下，自動進(jin)入如圖(tu)5所示(shi)的設置參數界面。在進行連線(xian)、拆線(xian)、或暫不使用儀(yi)器時，應(ying)將電(dian)源關(guan)掉。電(dian)源插座上裝有保險(xian)管。若開機屏幕無顯示(shi)，應(ying)先檢查(cha)保險(xian)管是否熔斷。大小應(ying)按表1提供的數據更換。

(2) 設置限定參數

        圖(tu)5

在圖5所示的(de)設(she)置(zhi)參(can)數(shu)界(jie)面上，可根(gen)據(ju)試(shi)驗的(de)需要設(she)定好輸出頻(pin)率(lv)、試(shi)驗時間(jian)、試(shi)驗電壓(ya)(ya)(ya)、高壓(ya)(ya)(ya)側的(de)過(guo)流保護值、過(guo)壓(ya)(ya)(ya)保護值。修改方法如(ru)下(xia)：

點擊“選擇(ze)"鍵，可在參數(shu)之(zhi)間(jian)循環移(yi)動光(guang)標。被選(xuan)中的參數(shu)可用(yong)“改數(shu)"鍵按遞增的方式循環(huan)修改之：

★ 頻率有(you)三種選擇：0.1、0.05、0.02。單(dan)位(wei)為Hz。

★ 定(ding)時修改范圍：0-99分。它規定了試驗時(shi)間的長(chang)短。單位為分鐘(zhong)。

★ 試(shi)驗電壓(ya)(ya)范圍為(wei)0至(zhi)(zhi)額定值，單(dan)位(wei)為(wei)kV。它規定了我們(men)所(suo)要升(sheng)(sheng)至(zhi)(zhi)的試(shi)驗電壓(ya)(ya)。儀器(qi)升(sheng)(sheng)至(zhi)(zhi)這個設定電壓(ya)(ya)值時(shi)，就(jiu)不(bu)再升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)，并(bing)保持(chi)在這個峰值下進行等(deng)幅的正弦波(bo)輸出。

★ 電流(liu)保護值設定范(fan)圍為0至額定值，單位(wei)為mA。它(ta)規定了(le)通過試品的(de)電流上限值，當(dang)電流超過此設定時(shi)，儀(yi)器自動切斷(duan)輸出。

★ 電壓保護值設定范圍為0至額定(ding)值，單位(wei)為kV。它規定(ding)了(le)通過(guo)試(shi)品的電壓(ya)上限值，當電壓(ya)超過(guo)此設定(ding)時，儀器自動切(qie)斷輸出(chu)。

以上(shang)電壓、電流(liu)、儀器顯示的測量數(shu)據均為(wei)峰值。

（3）待命界面

點擊“返回"鍵，儀器進入圖6所示的升(sheng)壓待命界面。                      圖6　　　　　　　　　　　　　　圖7

待(dai)命界面(mian)提(ti)供如下三(san)種功能：

點擊“升壓"鍵，儀器進入(ru)自動升壓程序(xu)。

點(dian)擊(ji)“設限"鍵，儀器返回至圖5所示(shi)的設限子(zi)界(jie)面，以(yi)便(bian)重新(xin)修改參數。

點擊“查看"鍵(jian)，查看最近(jin)九次(ci)的試驗數據(ju)。

（4）自動升(sheng)壓

按圖6點擊(ji)升(sheng)壓鍵后，儀器在電(dian)腦(nao)的(de)控(kong)制下(xia)，按如(ru)下(xia)流(liu)程(cheng)進行升(sheng)壓試驗：

　　自檢(jian)→升壓→等幅輸出(chu)→停機

若(ruo)出(chu)現(xian)圖7所示(shi)的提示(shi)信息：“未接負載",表示未(wei)接升壓體或未(wei)接容性(xing)試品或儀器(qi)有故(gu)障(zhang)。

                              圖9

自(zi)檢成功后(hou)，儀器(qi)自(zi)動進(jin)(jin)入升壓(ya)(ya)(ya)狀態，如(ru)圖8。儀器(qi)將用若(ruo)干個周期的時(shi)(shi)間電壓(ya)(ya)(ya)升至設定(ding)(ding)值。在升壓(ya)(ya)(ya)過程中，若(ruo)想暫(zan)停(ting)升壓(ya)(ya)(ya)，可(ke)點(dian)(dian)擊圖8中的“暫(zan)停(ting)"鍵(jian)，儀器(qi)將進(jin)(jin)行等幅輸(shu)出，同時(shi)(shi)此(ci)鍵(jian)自(zi)動變(bian)為“升壓(ya)(ya)(ya)"鍵(jian)。若(ruo)想繼續(xu)升壓(ya)(ya)(ya)，可(ke)點(dian)(dian)擊此(ci)鍵(jian)，儀器(qi)將繼續(xu)升壓(ya)(ya)(ya)，直至設定(ding)(ding)電壓(ya)(ya)(ya)為止。這兩種功能可(ke)反復(fu)交替進(jin)(jin)行。點(dian)(dian)擊“計(ji)(ji)時(shi)(shi)"鍵(jian)，儀器(qi)開(kai)始計(ji)(ji)時(shi)(shi)，也可(ke)等到電壓(ya)(ya)(ya)升至設定(ding)(ding)值后(hou)，儀器(qi)自(zi)動開(kai)始計(ji)(ji)時(shi)(shi)。點(dian)(dian)擊“停(ting)機(ji)"鍵(jian)儀器(qi)停(ting)止高壓(ya)(ya)(ya)輸(shu)出，并對(dui)試(shi)品(pin)進(jin)(jin)行自(zi)動放(fang)電。

（5）電壓微調

電壓升到設(she)定值(zhi)后出現圖(tu)9所(suo)示界面。若輸(shu)出電壓不(bu)滿足要求，可點擊“微升"或“微降"鍵來調(diao)整(zheng)電壓。每點擊一(yi)次之(zhi)后，應至少觀察一(yi)個周期再作調(diao)整(zheng)，直到滿意為(wei)止。

（6）停機                                

本(ben)儀器提(ti)供(gong)兩種停機(ji)方式：

　　★ 定(ding)(ding)時(shi)(shi)停(ting)機(ji)：當計時(shi)(shi)達到設定(ding)(ding)時(shi)(shi)間，儀(yi)器自動停(ting)機(ji)。

★ 手(shou)動停機：點擊“停機"鍵(jian)可停機(ji)。

這(zhe)兩種(zhong)停機方式為正(zheng)常停機。停機后出現(xian)圖10所示的“試(shi)驗通過"提(ti)示(shi)界面。一(yi)般電流未(wei)(wei)出(chu)現異常情況、試品未(wei)(wei)有放電現象(xiang)或出(chu)現過(guo)流保護(hu)，就可認(ren)為試驗通過(guo)。

   圖(tu)10

★另(ling)外(wai)還有兩種非(fei)正常停機(ji)(ji)：過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)停機(ji)(ji)、過(guo)流保(bao)護(hu)停機(ji)(ji)。停機(ji)(ji)后出現   圖11，圖12所示(shi)的(de)提示(shi)界(jie)面。

起動停機(ji)指令后，儀器自(zi)動切(qie)斷輸出(chu)，再執行(xing)數據歷(li)史保存，并進(jin)入相應   的提示(shi)

（7）打印

根據圖10的提示點擊“打印(yin)"鍵，可將顯示(shi)器上的本次數(shu)(shu)據打印成(cheng)試驗(yan)告。在查看歷史(shi)數(shu)(shu)據狀態(tai)下，點擊“打印"鍵，可打印屏幕上顯示(shi)的那一次歷史(shi)數(shu)(shu)據。

（8）查看歷史數據

凡是通(tong)過(guo)了(le)定時停(ting)機、點擊“停(ting)機"鍵進行(xing)的停(ting)機、過(guo)壓(ya)保(bao)(bao)(bao)護停(ting)機、以(yi)及過(guo)流保(bao)(bao)(bao)護停(ting)機的數據(ju)(ju)儀器自(zi)動(dong)將其保(bao)(bao)(bao)存(cun)為(wei)歷(li)史數據(ju)(ju)。最(zui)多能保(bao)(bao)(bao)存(cun)九次測量(liang)的數據(ju)(ju)，九次以(yi)前的將自(zi)動(dong)刪除。點擊圖６中的“查(cha)看"鍵，可查(cha)看最(zui)近(jin)九次試驗的歷(li)史數據(ju)(ju)

七、　電(dian)纜的超低頻(pin)耐壓試(shi)驗方法

橡塑絕緣電(dian)力電(dian)纜0.1Hz超(chao)低頻耐(nai)壓試驗電(dian)壓

1．將與試品相連(lian)的電器設備全部脫離試品電纜。

2．用兆(zhao)歐(ou)表對(dui)試(shi)品電(dian)纜各(ge)相(xiang)分別進行絕緣電(dian)阻試(shi)驗，合格方可進行低頻耐壓試(shi)驗。

3．試驗電(dian)壓(ya)峰值：Ｕmax＝3Ｕo，其中Ｕo為(wei)電(dian)(dian)纜相電(dian)(dian)壓的定(ding)額值。例如：額定(ding)電(dian)(dian)壓為(wei)10kV電(dian)(dian)纜，單相額定(ding)電(dian)(dian)壓 Ｕo＝10÷kV＝5.774kV，所以(yi)試驗(yan)電壓(ya)峰值為： Ｕmax＝3Ｕo＝17.32kV。

4．試驗時(shi)間：按電力試驗要求設定。

5．可(ke)分相(xiang)進行測試(shi)。試(shi)品電纜的電容值在試(shi)驗設備負載(zai)容量能力(li)范圍內時(shi)，可(ke)將試(shi)品電纜三相(xiang)線芯并聯后，同(tong)時(shi)進行耐壓試(shi)驗。

6．用隨機附帶的柔性(xing)連接(jie)電(dian)纜將試(shi)驗設(she)(she)備與試(shi)品電(dian)纜按(an)圖13所示的方法相連接(jie)。合上電(dian)源，設(she)(she)定好(hao)試(shi)驗頻率、時間和電(dian)壓(ya)以(yi)及(ji)高壓(ya)側的過流保護值(zhi)、過壓(ya)保護值(zhi)，然后開始(shi)升壓(ya)試(shi)驗。升壓(ya)過程應密切(qie)監視(shi)高壓(ya)回路，試(shi)品電(dian)(dian)纜(lan)是(shi)否有異常(chang)響聲。升至試(shi)驗電(dian)(dian)壓(ya)時(shi)，即開始(shi)記錄試(shi)驗時(shi)間并讀(du)取試(shi)驗電(dian)(dian)壓(ya)值。

7．試驗(yan)(yan)時間到后，儀器自動停機。試驗(yan)(yan)中若(ruo)無破壞性放電發生，則認為通過耐壓試驗(yan)(yan)。

8．在升壓和(he)耐壓過(guo)程中，如(ru)發現輸出波形異(yi)(yi)常畸變，而且電(dian)流異(yi)(yi)常增大，電(dian)壓不(bu)穩，試(shi)品(pin)電(dian)纜(lan)(lan)發生(sheng)異(yi)(yi)味、煙霧、異(yi)(yi)常響聲(sheng)或閃(shan)烙(luo)等現象，應立即停(ting)止升壓，停(ting)機(ji)后查明原因。這些現象如(ru)果(guo)是試(shi)品(pin)電(dian)纜(lan)(lan)絕(jue)緣部分薄弱(ruo)引起的，則認為耐壓試(shi)驗不(bu)合格。如(ru)確(que)定是試(shi)品(pin)電(dian)纜(lan)(lan)由于空(kong)氣濕度或表(biao)面臟污等原因所致，應將(jiang)試(shi)品(pin)電(dian)纜(lan)(lan)清潔

干(gan)燥處理后，再進行試驗。

9．試驗過程中，如果(guo)遇(yu)到非(fei)試品電纜(lan)絕緣缺陷使儀器(qi)出現過流保護(hu)，在(zai)查明原因后(hou)，應重新進行全時間(jian)耐(nai)壓(ya)試驗。

圖13 單相測量連線(xian)圖

八 、發電機(ji)、電動機(ji)的超低頻耐壓試驗方(fang)法

對(dui)發電機的超低(di)頻耐(nai)壓試驗(yan)操(cao)作方法(fa)與以上對(dui)電纜(lan)的操(cao)作方法(fa)相似。下面就(jiu)不同的地方作重點補充說(shuo)明(ming)。

1．在交接、大修、局部更換繞組(zu)以及常規試(shi)驗時，均可(ke)進行此項試(shi)驗。用0.1Hz超(chao)低(di)頻對電(dian)(dian)機進(jin)行耐(nai)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)，對發電(dian)(dian)機端(duan)(duan)部絕緣(yuan)的缺(que)(que)陷比工(gong)頻耐(nai)壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)更有效(xiao)。其原(yuan)因(yin)是(shi)在(zai)(zai)工(gong)頻電(dian)(dian)壓(ya)下，由于從(cong)線棒流(liu)出的電(dian)(dian)容電(dian)(dian)流(liu)在(zai)(zai)流(liu)經絕緣(yuan)外面的半導體(ti)防(fang)暈(yun)(yun)層時(shi)造成(cheng)了較大(da)的電(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)，因(yin)而(er)使(shi)端(duan)(duan)部的線棒絕緣(yuan)上承受的電(dian)(dian)壓(ya)減(jian)(jian)小；而(er)在(zai)(zai)超(chao)低(di)頻情況下，此(ci)電(dian)(dian)容電(dian)(dian)流(liu)大(da)大(da)減(jian)(jian)小了，半導體(ti)防(fang)暈(yun)(yun)層上的壓(ya)降(jiang)也大(da)為減(jian)(jian)小，故端(duan)(duan)部絕緣(yuan)上電(dian)(dian)壓(ya)較高，便于發現(xian)缺(que)(que)陷。

2．連(lian)線方(fang)法：試(shi)驗時應分相進行(xing)，被試(shi)相加壓(ya)，非被試(shi)相短接接地(di)。如(ru)圖14所示

3．按照(zhao)有關(guan)規程的(de)要(yao)求，試驗(yan)電(dian)壓峰值可按如下(xia)公式確定：

Ｕmax＝βＫUo

其中Ｕmax ：為0.1Hz試(shi)驗電壓的峰值（kV）

β：0.1Hz與50Hz電(dian)壓的(de)等效系(xi)數，按(an)我國規(gui)程的(de)要求,取1.2

Ｋ：通常取(qu)1.3～1.5  　一般取(qu)1.5

Ｕo ：發電機定子(zi)繞(rao)組額定電壓(ya)（kV）

例(li)如：額定電壓為13.8 kV的發電機，超低頻的試驗(yan)電壓(ya)峰值計算方法(fa)為：

Ｕmax＝×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)

　　4． 試驗時間按(an)有關規程進行

5．在耐壓過程中，若無(wu)異常聲響、氣味、冒煙以及數據顯示不(bu)穩定等現象(xiang)，可以認為(wei)(wei)絕(jue)(jue)緣耐受住了試驗(yan)的考驗(yan)。為(wei)(wei)了更好地了解(jie)絕(jue)(jue)緣情況，應(ying)盡可能(neng)全面(mian)監視絕(jue)(jue)緣的表(biao)面(mian)狀態，特(te)別是(shi)空冷機組。經驗(yan)指出，外觀監視能(neng)發現儀表(biao)所不(bu)能(neng)反映的發電(dian)機絕(jue)(jue)緣不(bu)正常現象(xiang)，如表(biao)面(mian)電(dian)暈、放電(dian)等。

　　       圖14 測量定(ding)子的某相連線圖