電纜的超低頻耐壓試驗

超低頻絕(jue)緣耐(nai)壓試驗原(yuan)理

超低(di)頻絕(jue)緣耐(nai)(nai)壓(ya)(ya)試驗(yan)(yan)實際上是工頻耐(nai)(nai)壓(ya)(ya)試驗(yan)(yan)的(de)(de)一(yi)種替(ti)代方法。我們知(zhi)道，在對(dui)大型發電(dian)機(ji)、電(dian)纜等(deng)試品進(jin)行(xing)工頻耐(nai)(nai)壓(ya)(ya)試驗(yan)(yan)時，由于它們的(de)(de)絕(jue)緣層呈現(xian)較大的(de)(de)電(dian)容(rong)量，所(suo)以(yi)需要很(hen)大容(rong)量的(de)(de)試驗(yan)(yan)變壓(ya)(ya)器或諧(xie)振變壓(ya)(ya)器。這樣一(yi)些巨(ju)大的(de)(de)設備(bei)，不(bu)但(dan)笨重，造價(jia)高，而且使用十分(fen)不(bu)便。為了解決這一(yi)矛盾，電(dian)力部(bu)門(men)采用了降低(di)試驗(yan)(yan)頻率，從(cong)而降低(di)了試驗(yan)(yan)電(dian)源的(de)(de)容(rong)量。從(cong)國內外多年的(de)(de)理論和(he)實踐證明，用0.1Hz超(chao)低頻耐(nai)壓(ya)試驗(yan)替代工頻耐(nai)壓(ya)試驗(yan)，不但能(neng)有(you)同樣的等效性(xing)，而且設備的體(ti)積(ji)大為縮小，重(zhong)量大為減輕 ，理論上(shang)容量約為工頻(pin)的五百分(fen)之一(yi)，且操作簡單，與工頻(pin)試驗(yan)相比優越(yue)性更多。這就是為什么發(fa)達國家(jia)普遍采用這一(yi)方法的原因(yin)。國家(jia)發(fa)改(gai)委已制定了《35kV及以下(xia)交聯聚乙烯絕緣(yuan)電(dian)力電(dian)纜超低(di)頻(pin)（0.1Hz）耐壓試驗方法》行業(ye)標準。我(wo)國(guo)正在推廣(guang)這一方法，本儀器是根據我(wo)國(guo)這一需要研制(zhi)而(er)成(cheng)的。可廣(guang)泛用于電纜、大型高壓旋轉電機的交(jiao)流(liu)耐壓試驗之中。

二(er)、　產品簡介

本產品接合(he)(he)了現代數字變頻(pin)*技術，采用微機控制，升壓(ya)、降壓(ya)、測量(liang)、保護*自動化(hua)。由于(yu)全電子化(hua)，所(suo)以體積小重量(liang)輕、大屏幕(mu)液晶(jing)顯示，清晰直觀、且能顯示輸出波(bo)形、打印試(shi)驗報(bao)告。設計(ji)指標*符(fu)合(he)(he)《電力設備測試(shi)儀器通用技術條件，第4部(bu)分：超(chao)低頻高壓(ya)發生器通用技術條件》電(dian)力(li)行(xing)業標準，使用十(shi)分方便(bian)。現在國內外(wai)均采用機械式的辦法進行(xing)調制和解(jie)調產生超(chao)低頻信號，所(suo)以存在正弦波波形不標準，測量誤差大(da)，高壓(ya)部(bu)分有火花放(fang)電(dian)，設(she)備(bei)笨重(zhong)，而且正弦波的二(er)，四象限還需要大(da)功(gong)率(lv)高壓(ya)電(dian)阻進行(xing)放(fang)電(dian)整形，所(suo)以設(she)備(bei)的整體功(gong)耗較大(da)。本(ben)產品均能克服這樣一些不足之處，另外(wai)，還有如下特(te)點(dian)需要特(te)別(bie)說明：

1.電流、電壓、波(bo)形數(shu)據均直接從高壓側采樣獲(huo)得，所以數(shu)據準確(que)。

2.具有過(guo)壓保(bao)護功能，當輸出超過(guo)所設(she)定的(de)限壓值(zhi)時，儀器將(jiang)停機保(bao)護，動作時間小于20ms。

3.具有過(guo)流保護(hu)功能：設(she)計為高低壓雙重保護(hu)，高壓側可按設(she)定值進(jin)行精確停機保護(hu)；低壓側的電(dian)(dian)流超(chao)過額定電(dian)(dian)流時將進行停機保護(hu)，動作時間(jian)都小于20ms。

4.高壓(ya)輸出保(bao)護電阻設(she)計在升壓(ya)體內(nei)，所以外面不需另(ling)接保(bao)護電阻。

5.由于(yu)采(cai)用了(le)高低(di)壓(ya)閉(bi)環負反(fan)饋控制電(dian)路，所以輸出無(wu)容升效應(ying)。

三、　超低頻(pin)系(xi)列產品(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品。

使用時，試品電(dian)容量不得超過儀器的額(e)定電(dian)容量。試品電(dian)容量過小，會影(ying)響輸(shu)出波形。此時可并聯0.1 µF的電(dian)容器（可由本公司提供）輔助(zhu)輸出(chu)。下面是一些設備的電容量，供(gong)用戶參考。

不(bu)同發電機的單相對(dui)地電容量              表2

交聯(lian)聚(ju)乙烯絕(jue)緣(yuan)單(dan)芯電(dian)力電(dian)纜的電(dian)容量(liang)(µF/km)   表3

4、試品電流的估算方法：

　　　　   計算公式：　Ｉ＝2πfCU

四、　技術(shu)參數(shu)

1.輸出額(e)定電壓：參見表1

2.輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz

3.帶載能力： 0.1Hz   最大(da)1.1µF              

0.05Hz  最大2.2µF

0.02Hz  最大5.5µF

4.測量精度：3%

5.電壓正(zheng)，負峰(feng)值誤差(cha)：≤3％

6.電壓(ya)波(bo)形失真度：≤5％

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

8.電源(yuan)保險管：參(can)見表1

9.市電源(yuan)：頻(pin)率50Hz，電壓220V±5%。

五、 儀器結構說明

1.控制器面板(ban)示意圖  

圖(tu)1中(zhong)各(ge)部(bu)件示(shi)意以(yi)及功(gong)能說(shuo)明：

“地(di)"：接地(di)端(duan)子，使用時與大地(di)相(xiang)連。

　“輸出"：輸(shu)出多芯(xin)插座(zuo)，使(shi)用時與升壓器的(de)輸(shu)入多芯(xin)插座(zuo)相連。

“對(dui)比(bi)度"：對比度(du)調(diao)(diao)節旋扭，用于調(diao)(diao)節液晶顯示器的對比度(du)。

“功能鍵"：其功(gong)能由顯(xian)示(shi)器(qi)提示(shi)欄對(dui)應(ying)位(wei)置(zhi)提示(shi)。

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

“開關"：電(dian)源開(kai)關(guan)。內藏指示燈，開(kai)時(shi)(shi)亮，關(guan)時(shi)(shi)熄。

“打印機"：打印測(ce)試報(bao)告。

“液晶顯(xian)示器"：顯示測(ce)試數據以及輸出(chu)波形。

“背(bei)景光"：顯示(shi)液(ye)晶屏背(bei)景燈光。

2.升壓器結構示意圖

圖(tu)2

3.顯示(shi)器顯示(shi)示(shi)意(yi)說明

圖3

六(liu)、 操作說明

1.連線方法

圖4　（連(lian)線圖）

連(lian)線(xian)說明：用本(ben)產品隨機配備的兩(liang)根線(xian)和(he)接(jie)地線(xian)按圖4的方(fang)法連(lian)接(jie)。電源插座用電源線(xian)連(lian)至50Hz/220V的(de)交流電上(shang)。

2.操作程序(xu)

(1) 開機(ji)、關機(ji)、復位(wei)。

按(an)上(shang)述(shu)方法連好所有線路(lu)之(zhi)后，就可以(yi)將電(dian)(dian)源開關(guan)打開。儀器在微機上(shang)電(dian)(dian)復位(wei)下，自(zi)動(dong)進入如圖5所(suo)示(shi)的(de)設置參數(shu)界面。在(zai)進行連線、拆線、或暫不使用儀器時，應將電(dian)源關掉。電(dian)源插座上裝有保(bao)險管(guan)。若開機屏幕(mu)無顯示(shi)，應先(xian)檢查保(bao)險管(guan)是否熔斷(duan)。大小(xiao)應按表1提供的(de)數(shu)據更換(huan)。

(2) 設置限定(ding)參(can)數

        圖5

在(zai)圖5所示的設置參(can)數界面上，可根據試(shi)(shi)驗(yan)的需(xu)要設定好輸出頻率、試(shi)(shi)驗(yan)時間、試(shi)(shi)驗(yan)電壓、高壓側的過流(liu)保(bao)護(hu)值(zhi)(zhi)、過壓保(bao)護(hu)值(zhi)(zhi)。修改方法如下(xia)：

點擊“選擇"鍵，可在參數(shu)之(zhi)間循(xun)環移動光標。被(bei)選中的參數(shu)可用“改數(shu)"鍵按遞(di)增的方式循環修改之(zhi)：

★ 頻率有三(san)種選擇：0.1、0.05、0.02。單位為Hz。

★ 定時修改范圍：0-99分(fen)。它(ta)規(gui)定了試驗(yan)時間的長短。單位為分(fen)鐘。

★ 試(shi)驗(yan)電壓(ya)范(fan)圍為0至額定(ding)(ding)值，單位為kV。它規(gui)定(ding)(ding)了(le)我們(men)所要升(sheng)至的(de)試(shi)驗(yan)電壓(ya)。儀器(qi)升(sheng)至這(zhe)個設(she)定(ding)(ding)電壓(ya)值時，就不再升(sheng)壓(ya)，并保(bao)持在這(zhe)個峰值下進行等幅(fu)的(de)正(zheng)弦波(bo)輸(shu)出。

★ 電(dian)流保護值設(she)定(ding)范圍為0至額定值，單位為mA。它規定了通過試品的電(dian)流(liu)(liu)上限(xian)值，當電(dian)流(liu)(liu)超過此設定時，儀器(qi)自動切斷輸(shu)出。

★ 電壓保護(hu)值(zhi)設定范圍為0至額定(ding)值(zhi)，單位為kV。它規定(ding)了通(tong)過試品的電(dian)壓(ya)上限值(zhi)，當(dang)電(dian)壓(ya)超過此設定(ding)時，儀器(qi)自動切(qie)斷(duan)輸出。

以上電壓、電流、儀器顯示(shi)的測量數據(ju)均為(wei)峰值。

（3）待命界面

點擊“返回"鍵(jian)，儀器進入(ru)圖6所(suo)示的升壓(ya)待命界面(mian)。                      圖6　　　　　　　　　　　　　　圖7

待命界面提供如下三種功能：

點(dian)擊“升壓"鍵，儀器進(jin)入(ru)自動升壓程序。

點擊“設限"鍵，儀(yi)器返回(hui)至(zhi)圖5所示的(de)設限子界面，以便重新修(xiu)改參(can)數。

點(dian)擊“查(cha)看(kan)"鍵，查(cha)看(kan)最近九(jiu)次的試驗(yan)數據。

（4）自(zi)動升壓(ya)

按(an)圖6點擊升(sheng)壓(ya)鍵后，儀器在(zai)電腦的(de)控制(zhi)下(xia)，按(an)如下(xia)流程進行升(sheng)壓(ya)試驗：

　　自檢→升壓→等幅輸出(chu)→停(ting)機

若出現圖(tu)7所(suo)示的提示信息：“未接負載",表(biao)示未接升(sheng)壓體或(huo)未接容性試品或(huo)儀器有故障。

                              圖9

自(zi)檢成功(gong)后(hou)，儀(yi)器(qi)自(zi)動進(jin)(jin)入升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)狀態，如圖8。儀(yi)器(qi)將(jiang)用(yong)若干個周期的(de)時(shi)間電壓(ya)(ya)升(sheng)(sheng)至(zhi)設定值。在升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)過(guo)程(cheng)中(zhong)，若想(xiang)暫停(ting)升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)，可點(dian)(dian)擊(ji)圖8中(zhong)的(de)“暫停(ting)"鍵，儀(yi)器(qi)將(jiang)進(jin)(jin)行(xing)等(deng)幅輸出，同(tong)時(shi)此(ci)鍵自(zi)動變為“升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)"鍵。若想(xiang)繼續升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)，可點(dian)(dian)擊(ji)此(ci)鍵，儀(yi)器(qi)將(jiang)繼續升(sheng)(sheng)壓(ya)(ya)，直至(zhi)設定電壓(ya)(ya)為止。這(zhe)兩種功(gong)能可反復交替(ti)進(jin)(jin)行(xing)。點(dian)(dian)擊(ji)“計(ji)時(shi)"鍵，儀(yi)器(qi)開始計(ji)時(shi)，也可等(deng)到電壓(ya)(ya)升(sheng)(sheng)至(zhi)設定值后(hou)，儀(yi)器(qi)自(zi)動開始計(ji)時(shi)。點(dian)(dian)擊(ji)“停(ting)機"鍵儀(yi)器(qi)停(ting)止高壓(ya)(ya)輸出，并對試品(pin)進(jin)(jin)行(xing)自(zi)動放(fang)電。

（5）電壓微調

電壓升到設定(ding)值后出(chu)現圖9所示界面。若輸出(chu)電壓不滿足要(yao)求，可(ke)點擊“微升(sheng)"或“微(wei)降"鍵來調(diao)整電壓(ya)。每點擊(ji)一次之(zhi)后，應至少觀察一個周期再作調(diao)整，直到滿意為止。

（6）停機                                

本儀器提供兩種(zhong)停機方式：

　　★ 定(ding)時停機：當計時達(da)到設定(ding)時間(jian)，儀器自動停機。

★ 手動停機：點擊(ji)“停機"鍵可停(ting)機。

這兩(liang)種停機方(fang)式為(wei)正常停機。停機后出現(xian)圖10所示(shi)的(de)“試驗通過(guo)"提示界(jie)面(mian)。一(yi)般電流(liu)未出現(xian)異常情況(kuang)、試(shi)品未有放電現(xian)象(xiang)或出現(xian)過(guo)流(liu)保護，就可認為試(shi)驗通過(guo)。

   圖10

★另(ling)外還(huan)有兩種(zhong)非正常停(ting)機：過(guo)壓保護(hu)停(ting)機、過(guo)流保護(hu)停(ting)機。停(ting)機后出現   圖11，圖12所(suo)示(shi)的提(ti)示(shi)界面。

起動停機指(zhi)令后，儀器自動切(qie)斷輸出，再執行(xing)數據歷史保存，并進入相應(ying)   的提(ti)示

（7）打印

根據圖10的(de)提示點擊(ji)“打(da)印"鍵，可將顯(xian)示器(qi)上的本次(ci)數據打(da)印成試(shi)驗(yan)告(gao)。在查(cha)看歷史數據狀態下，點擊“打(da)印"鍵，可打(da)印屏幕上顯(xian)示的那(nei)一次(ci)歷史數據。

（8）查看歷史數(shu)據

凡(fan)是(shi)通過(guo)了定時停(ting)(ting)機、點擊“停(ting)(ting)機"鍵(jian)進(jin)行的(de)(de)停(ting)(ting)機、過(guo)壓保(bao)護停(ting)(ting)機、以(yi)及(ji)過(guo)流保(bao)護停(ting)(ting)機的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)儀器自(zi)動將(jiang)其(qi)保(bao)存為歷(li)史數(shu)(shu)據(ju)。最(zui)多能保(bao)存九(jiu)次(ci)(ci)測量的(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)，九(jiu)次(ci)(ci)以(yi)前的(de)(de)將(jiang)自(zi)動刪除。點擊圖６中的(de)(de)“查看(kan)"鍵(jian)，可查看(kan)最(zui)近九(jiu)次(ci)(ci)試驗的(de)(de)歷(li)史數(shu)(shu)據(ju)

七、　電纜的超低頻耐壓試驗方法

橡(xiang)塑(su)絕緣電力(li)電纜(lan)0.1Hz超(chao)低頻耐(nai)壓試(shi)驗電壓

1．將與試品相連(lian)的電(dian)器(qi)設備全部脫離試品電(dian)纜。

2．用兆歐表對(dui)試(shi)品電纜各(ge)相分別進(jin)(jin)行絕緣電阻試(shi)驗，合格方可進(jin)(jin)行低頻耐壓試(shi)驗。

3．試驗電壓峰值：Ｕmax＝3Ｕo，其中Ｕo為電(dian)纜(lan)相(xiang)電(dian)壓的定額(e)(e)值。例(li)如(ru)：額(e)(e)定電(dian)壓為10kV電(dian)纜(lan)，單相(xiang)額(e)(e)定電(dian)壓 Ｕo＝10÷kV＝5.774kV，所以試驗電壓峰值(zhi)為： Ｕmax＝3Ｕo＝17.32kV。

4．試驗時(shi)間：按電力(li)試驗要求(qiu)設定。

5．可分相(xiang)進(jin)行(xing)測試(shi)。試(shi)品(pin)電纜的電容值在試(shi)驗設(she)備負載容量能力(li)范圍內時，可將試(shi)品(pin)電纜三相(xiang)線芯并(bing)聯后(hou)，同(tong)時進(jin)行(xing)耐(nai)壓試(shi)驗。

6．用隨機(ji)附帶的(de)柔(rou)性連(lian)接電纜(lan)將(jiang)試驗設備與試品(pin)電纜(lan)按(an)圖13所(suo)示的(de)方法相連(lian)接。合上電源，設定好試驗頻(pin)率、時間和電壓(ya)以及高壓(ya)側的(de)過流(liu)保護值、過壓(ya)保護值，然后開始升壓(ya)試驗。升壓(ya)過程應密切監視高壓(ya)回路(lu)，試品電(dian)纜是否有(you)異常響聲。升至(zhi)試驗(yan)(yan)電(dian)壓(ya)時，即開(kai)始(shi)記錄試驗(yan)(yan)時間并(bing)讀取(qu)試驗(yan)(yan)電(dian)壓(ya)值。

7．試驗(yan)時間(jian)到后，儀器自動停機(ji)。試驗(yan)中若無破壞性(xing)放電發(fa)生，則認(ren)為(wei)通過耐壓試驗(yan)。

8．在(zai)升壓(ya)和耐壓(ya)過程中，如(ru)發(fa)現(xian)(xian)輸出波形異常(chang)(chang)畸變，而(er)且電(dian)流異常(chang)(chang)增大，電(dian)壓(ya)不(bu)穩，試品電(dian)纜發(fa)生異味(wei)、煙霧、異常(chang)(chang)響聲或閃烙等(deng)現(xian)(xian)象(xiang)，應立即停止升壓(ya)，停機(ji)后查明原(yuan)因(yin)。這些現(xian)(xian)象(xiang)如(ru)果是(shi)試品電(dian)纜絕緣部分薄弱引起的(de)，則認為耐壓(ya)試驗(yan)不(bu)合(he)格。如(ru)確定(ding)是(shi)試品電(dian)纜由于空(kong)氣濕度或表面臟污等(deng)原(yuan)因(yin)所致，應將(jiang)試品電(dian)纜清潔(jie)

干燥處(chu)理(li)后，再進行試(shi)驗(yan)。

9．試驗過程中，如果遇到(dao)非試品電(dian)纜絕緣缺陷使儀器出現過流保護，在查明原因后，應(ying)重新進行全時(shi)間(jian)耐壓試驗。

圖(tu)13 單相測量連線圖(tu)

八 、發(fa)電機、電動機的超低(di)頻耐壓試驗方法

對發電(dian)(dian)機的超低(di)頻耐壓試驗操作方(fang)(fang)法與以上對電(dian)(dian)纜的操作方(fang)(fang)法相似(si)。下面就(jiu)不同的地(di)方(fang)(fang)作重點補(bu)充說(shuo)明。

1．在(zai)交接、大修、局部更換繞組以及常(chang)規(gui)試驗(yan)時(shi)，均(jun)可進行(xing)此項試驗(yan)。用0.1Hz超低(di)頻對電(dian)機進行耐(nai)壓(ya)(ya)試驗，對發(fa)(fa)電(dian)機端(duan)部(bu)絕緣的(de)(de)缺陷比工頻耐(nai)壓(ya)(ya)試驗更有效。其(qi)原因是在工頻電(dian)壓(ya)(ya)下，由于(yu)從(cong)線棒流(liu)出(chu)的(de)(de)電(dian)容電(dian)流(liu)在流(liu)經(jing)絕緣外面的(de)(de)半導體(ti)防暈層時造成了(le)較大(da)(da)的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)降，因而使端(duan)部(bu)的(de)(de)線棒絕緣上承受的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)減(jian)小；而在超低(di)頻情況(kuang)下，此電(dian)容電(dian)流(liu)大(da)(da)大(da)(da)減(jian)小了(le)，半導體(ti)防暈層上的(de)(de)壓(ya)(ya)降也大(da)(da)為減(jian)小，故端(duan)部(bu)絕緣上電(dian)壓(ya)(ya)較高(gao)，便于(yu)發(fa)(fa)現(xian)缺陷。

2．連線方(fang)法：試驗時應分(fen)相進行，被(bei)試相加壓，非被(bei)試相短接接地。如圖14所示

3．按(an)照有關規程(cheng)的要求，試驗(yan)電壓峰值可(ke)按(an)如下(xia)公式確(que)定(ding)：

Ｕmax＝βＫUo

其中Ｕmax ：為0.1Hz試驗電壓的峰值（kV）

β：0.1Hz與(yu)50Hz電(dian)壓的等效系數，按我國規程的要求,取1.2

Ｋ：通常取1.3～1.5  　一般取1.5

Ｕo ：發(fa)電機定子(zi)繞(rao)組額定電壓（kV）

例如(ru)：額定電壓(ya)為(wei)13.8 kV的發電機，超低頻的試驗電壓峰值計算方(fang)法為：

Ｕmax＝×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)

　　4． 試驗時間按有(you)關規程進行

5．在耐(nai)(nai)壓(ya)過(guo)程中，若(ruo)無異常(chang)(chang)聲響、氣(qi)味、冒煙以及(ji)數據顯示不穩(wen)定等現象，可以認為絕(jue)(jue)緣耐(nai)(nai)受住了(le)試(shi)驗(yan)的考驗(yan)。為了(le)更好地了(le)解絕(jue)(jue)緣情況，應(ying)盡可能全面監視絕(jue)(jue)緣的表面狀態，特別是(shi)空冷機組。經驗(yan)指出，外(wai)觀監視能發(fa)現儀表所不能反映的發(fa)電(dian)(dian)機絕(jue)(jue)緣不正常(chang)(chang)現象，如表面電(dian)(dian)暈、放電(dian)(dian)等。

　　       圖14 測量定子的某相連線圖