發電機、電動機的超低頻耐壓試驗

超低頻絕緣耐壓試驗原理

超(chao)低頻絕(jue)(jue)緣耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗實際上是工(gong)頻耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗的一種替代方法。我們知道，在對大型(xing)發電機、電纜(lan)等試(shi)(shi)品進(jin)行工(gong)頻耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗時，由于(yu)它們的絕(jue)(jue)緣層(ceng)呈現較大的電容(rong)(rong)(rong)量(liang)，所以需(xu)要很大容(rong)(rong)(rong)量(liang)的試(shi)(shi)驗變壓(ya)(ya)器或諧振變壓(ya)(ya)器。這(zhe)樣一些(xie)巨大的設備，不但笨重，造(zao)價高，而(er)且使用(yong)十(shi)分不便。為了解決這(zhe)一矛盾(dun)，電力部門采用(yong)了降低試(shi)(shi)驗頻率，從而(er)降低了試(shi)(shi)驗電源的容(rong)(rong)(rong)量(liang)。從國內外(wai)多年的理論和實踐證明，用(yong)0.1Hz超(chao)低頻耐壓試(shi)驗替代工頻耐壓試(shi)驗，不但能有同樣的等(deng)效(xiao)性，而且設備的體積大(da)為(wei)縮小，重(zhong)量(liang)大(da)為(wei)減(jian)輕 ，理(li)論上容量約為(wei)工頻(pin)的(de)五百(bai)分之(zhi)一，且操作簡單，與工頻(pin)試驗相比優越(yue)性更多。這(zhe)就是為(wei)什么(me)發達國(guo)家普遍采用這(zhe)一方法(fa)的(de)原因(yin)。國(guo)家發改委(wei)已制定了《35kV及以(yi)下交(jiao)聯聚乙烯絕(jue)緣電(dian)(dian)力電(dian)(dian)纜(lan)超低頻（0.1Hz）耐(nai)壓(ya)試(shi)(shi)驗方法》行業標準。我(wo)國正在推廣這一(yi)方法，本(ben)儀(yi)器(qi)是根(gen)據我(wo)國這一(yi)需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓(ya)旋(xuan)轉(zhuan)電機(ji)的交流耐(nai)壓(ya)試(shi)(shi)驗之中。

二(er)、　產品簡(jian)介

本產品接合了現代(dai)數字(zi)變頻*技術，采用微機(ji)控(kong)制(zhi)，升壓、降(jiang)壓、測量(liang)、保護*自動(dong)化(hua)(hua)。由于(yu)全電(dian)子化(hua)(hua)，所以體積(ji)小(xiao)重量(liang)輕、大(da)屏幕液(ye)晶顯(xian)示，清晰直(zhi)觀、且能顯(xian)示輸出(chu)波形、打印試驗報告。設計指標(biao)*符合《電(dian)力設備(bei)測試儀器通用技術條件，第4部(bu)分：超(chao)低頻(pin)高(gao)壓(ya)發生器通(tong)用(yong)技術條件》電(dian)力行(xing)業標(biao)準(zhun)，使(shi)用(yong)十分方(fang)便。現(xian)在國內(nei)外均采用(yong)機(ji)械式的(de)辦法進行(xing)調制和解調產(chan)生超(chao)低頻(pin)信號，所(suo)以存在正弦波波形不(bu)標(biao)準(zhun)，測量誤差大，高(gao)壓(ya)部(bu)分有(you)火花(hua)放電(dian)，設備笨重，而且正弦波的(de)二，四象限(xian)還需要(yao)大功率(lv)高(gao)壓(ya)電(dian)阻進行(xing)放電(dian)整形，所(suo)以設備的(de)整體(ti)功耗較大。本產(chan)品均能克服這樣一些不(bu)足(zu)之(zhi)處(chu)，另(ling)外，還有(you)如下特點需要(yao)特別說明(ming)：

1.電(dian)流、電(dian)壓(ya)、波形(xing)數據(ju)均直接從高壓(ya)側采樣獲(huo)得，所以數據(ju)準確。

2.具有過壓(ya)保(bao)護功能(neng)，當(dang)輸出超過所設定的(de)限壓(ya)值時(shi)，儀器將停機保(bao)護，動作時(shi)間小于(yu)20ms。

3.具(ju)有(you)過流保護功能：設(she)計為高低壓雙重保護，高壓側(ce)可(ke)按設(she)定值進(jin)行(xing)精確停(ting)機保(bao)(bao)護；低壓(ya)側的(de)電流超過額定(ding)電流時將進行停(ting)機保(bao)(bao)護，動作時間都小于20ms。

4.高壓輸(shu)出保(bao)護(hu)電(dian)阻設(she)計在(zai)升(sheng)壓體(ti)內，所以(yi)外面不需另接保(bao)護(hu)電(dian)阻。

5.由于采用了高低壓閉環負(fu)反(fan)饋控制電路，所以輸出(chu)無容升效應。

三(san)、　超低頻系列(lie)產品及(ji)選用          

1、命(ming)名說明

2、超低頻系列產品                                      表1

3、根據(ju)被試對向(xiang)選擇適(shi)當規格的產(chan)品。

使用時，試品(pin)電(dian)容(rong)量不(bu)得超(chao)過(guo)(guo)儀器的額定電(dian)容(rong)量。試品(pin)電(dian)容(rong)量過(guo)(guo)小，會影響輸出(chu)波形。此時可并聯0.1 µF的電容器（可由本公司提供）輔助輸出。下面(mian)是一些設(she)備的電容量，供用戶參考。

不同發(fa)電機的單相(xiang)對地電容量              表2

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

4、試品電(dian)流的估算方(fang)法：

　　　　   計算公式：　Ｉ＝2πfCU

四(si)、　技術參數

1.輸出(chu)額定電壓：參見(jian)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)，負峰值誤(wu)差：≤3％

6.電壓(ya)波形失真度：≤5％

7.使用(yong)條件：戶(hu)內、戶(hu)外；溫度(du)：-10℃～+40℃；濕度：≤85％RH

8.電(dian)源保(bao)險管：參見表1

9.市(shi)電源(yuan)：頻率50Hz，電(dian)壓220V±5%。

五、 儀器結構說(shuo)明

1.控制器面板示(shi)意圖  

圖1中(zhong)各部(bu)件(jian)示意(yi)以及功(gong)能說明：

“地"：接地(di)端子(zi)，使用時(shi)與大地(di)相連。

　“輸出"：輸出(chu)多(duo)芯(xin)插(cha)座(zuo)，使用時與升壓器(qi)的(de)輸入(ru)多(duo)芯(xin)插(cha)座(zuo)相連。

“對比度"：對比度調(diao)(diao)節(jie)旋扭，用于調(diao)(diao)節(jie)液(ye)晶顯示器的對比度。

“功能鍵"：其功(gong)能由顯示(shi)(shi)器提示(shi)(shi)欄對應(ying)位置提示(shi)(shi)。

“AC220V"：電(dian)源輸入插座(zuo)，內藏保險管。

“開關"：電源開關。內藏指示燈，開時亮，關時熄。

“打印機"：打印測試報告(gao)。

“液晶顯示器"：顯示(shi)測試數據以及輸出波形(xing)。

“背景光"：顯示液晶屏背景燈光。

2.升壓器(qi)結構示意圖

圖2

3.顯示器顯示示意說(shuo)明(ming)

圖(tu)3

六(liu)、 操作說明(ming)

1.連線方法(fa)

圖(tu)(tu)4　（連線圖(tu)(tu)）

連(lian)(lian)線(xian)說明(ming)：用本產(chan)品(pin)隨機配備的兩根線(xian)和接地線(xian)按圖4的方法連(lian)(lian)接。電(dian)源插座用電(dian)源線(xian)連(lian)(lian)至50Hz/220V的交流電上。

2.操作程(cheng)序

(1) 開機、關(guan)機、復位。

按上述方法(fa)連(lian)好所有線路之后，就可以將電源開(kai)關(guan)打開(kai)。儀器(qi)在微機上電復位下，自動進入如圖5所(suo)示的設(she)置參數界面(mian)。在進行(xing)連線、拆線、或暫(zan)不使用儀(yi)器時(shi)，應(ying)(ying)將電源(yuan)關掉。電源(yuan)插座上(shang)裝有保險(xian)管(guan)。若開機屏幕無顯(xian)示，應(ying)(ying)先檢查保險(xian)管(guan)是(shi)否熔斷。大小(xiao)應(ying)(ying)按(an)表1提(ti)供的數據(ju)更(geng)換。

(2) 設(she)置限定參數(shu)

        圖5

在(zai)圖5所示(shi)的(de)(de)設置(zhi)參數界面上，可根據(ju)試(shi)驗的(de)(de)需要設定(ding)好輸(shu)出頻率、試(shi)驗時間、試(shi)驗電(dian)壓、高壓側的(de)(de)過流保護(hu)值、過壓保護(hu)值。修改方法如下：

點擊“選(xuan)擇"鍵，可(ke)在參(can)數之間循環(huan)移動光標(biao)。被(bei)選(xuan)中的(de)參(can)數可(ke)用“改數"鍵按遞增的方式循環修改之：

★ 頻(pin)率有三種(zhong)選擇：0.1、0.05、0.02。單位為Hz。

★ 定(ding)時修改范圍：0-99分。它規定了試(shi)驗時間(jian)的長短。單位為分鐘。

★ 試驗(yan)電壓(ya)范圍為0至(zhi)額定值，單位(wei)為kV。它(ta)規定了我們所(suo)要升(sheng)(sheng)至(zhi)的試驗(yan)電壓(ya)。儀(yi)器升(sheng)(sheng)至(zhi)這(zhe)個設定電壓(ya)值時，就(jiu)不再升(sheng)(sheng)壓(ya)，并保持在(zai)這(zhe)個峰值下進行等幅的正(zheng)弦波輸出。

★ 電(dian)流保護值(zhi)設定(ding)范圍為0至額定值(zhi)，單位為(wei)mA。它規定了通過試(shi)品的電流(liu)上(shang)限值(zhi)，當(dang)電流(liu)超(chao)過此設定時，儀(yi)器自動切斷輸出(chu)。

★ 電壓保護值設(she)定(ding)范圍為0至額定(ding)值，單位為kV。它規定(ding)了通過試品的電(dian)壓(ya)上限值，當電(dian)壓(ya)超過此設定(ding)時，儀器自動切斷輸(shu)出(chu)。

以上電壓、電流、儀器顯(xian)示的測量數(shu)據均為峰值。

（3）待(dai)命界面(mian)

點擊“返回"鍵，儀器(qi)進(jin)入(ru)圖6所示的升壓待命(ming)界面(mian)。                      圖6　　　　　　　　　　　　　　圖7

待命界面提(ti)供(gong)如下三種(zhong)功能：

點擊“升壓"鍵，儀器進(jin)入自動升壓程序(xu)。

點擊“設限"鍵，儀器返回(hui)至圖5所示的設限子界面，以便重新修改參(can)數。

點(dian)擊(ji)“查(cha)看(kan)"鍵，查(cha)看(kan)最近九(jiu)次的試驗數(shu)據(ju)。

（4）自動升壓

按(an)圖6點(dian)擊升壓鍵后，儀器在電腦(nao)的控制(zhi)下，按(an)如下流程進行升壓試驗：

　　自檢→升(sheng)壓→等幅輸出→停機

若出(chu)現圖7所示的提示信息：“未(wei)接負載",表示未(wei)接升壓體或未(wei)接容性試品(pin)或儀器(qi)有故障。

                              圖9

自(zi)檢成功(gong)后，儀器自(zi)動進(jin)入升(sheng)壓(ya)狀態，如(ru)圖(tu)8。儀器將(jiang)用(yong)若干(gan)個周期的時(shi)間電壓(ya)升(sheng)至設(she)(she)定值。在(zai)升(sheng)壓(ya)過程中(zhong)，若想暫(zan)停(ting)升(sheng)壓(ya)，可(ke)點(dian)(dian)擊圖(tu)8中(zhong)的“暫(zan)停(ting)"鍵(jian)，儀器將(jiang)進(jin)行(xing)(xing)等幅輸(shu)出，同時(shi)此鍵(jian)自(zi)動變為(wei)“升(sheng)壓(ya)"鍵(jian)。若想繼(ji)續升(sheng)壓(ya)，可(ke)點(dian)(dian)擊此鍵(jian)，儀器將(jiang)繼(ji)續升(sheng)壓(ya)，直至設(she)(she)定電壓(ya)為(wei)止。這兩種功(gong)能可(ke)反復交替進(jin)行(xing)(xing)。點(dian)(dian)擊“計時(shi)"鍵(jian)，儀器開(kai)始(shi)(shi)計時(shi)，也可(ke)等到電壓(ya)升(sheng)至設(she)(she)定值后，儀器自(zi)動開(kai)始(shi)(shi)計時(shi)。點(dian)(dian)擊“停(ting)機"鍵(jian)儀器停(ting)止高壓(ya)輸(shu)出，并對試品進(jin)行(xing)(xing)自(zi)動放電。

（5）電壓(ya)微調

電壓(ya)升到設定值(zhi)后(hou)出(chu)現圖9所示界面。若(ruo)輸出(chu)電壓(ya)不滿足要求(qiu)，可點擊(ji)“微(wei)升"或“微降"鍵(jian)來調整電壓(ya)。每點(dian)擊一(yi)次之(zhi)后，應至少觀察一(yi)個周期(qi)再(zai)作調整，直到滿意為止。

（6）停機(ji)                                

本儀器提供(gong)兩種停機方式：

　　★ 定時(shi)停機：當計時(shi)達(da)到設(she)定時(shi)間(jian)，儀器(qi)自動停機。

★ 手動停機：點(dian)擊(ji)“停機"鍵(jian)可停(ting)機(ji)。

這兩種停(ting)機方(fang)式(shi)為正常停(ting)機。停(ting)機后出現(xian)圖10所示的“試(shi)驗通過"提示界面。一般電流(liu)未(wei)出(chu)現異常情況、試品未(wei)有(you)放電現象或出(chu)現過流(liu)保護(hu)，就可認為(wei)試驗通過。

   圖10

★另(ling)外還有兩種非正常停機(ji)：過(guo)壓保護(hu)停機(ji)、過(guo)流保護(hu)停機(ji)。停機(ji)后出現   圖(tu)11，圖(tu)12所示的提示界面(mian)。

起動(dong)停機指令后，儀(yi)器(qi)自動(dong)切斷輸出(chu)，再執(zhi)行(xing)數據歷(li)史保存，并(bing)進入(ru)相(xiang)應(ying)   的提示

（7）打印

根據圖(tu)10的提示(shi)點(dian)擊“打印"鍵(jian)，可(ke)將顯示(shi)器上(shang)的本次數據打印成試驗告。在查看歷史數據狀態(tai)下，點擊“打印"鍵(jian)，可(ke)打印屏幕(mu)上(shang)顯示(shi)的那一次歷史數據。

（8）查看(kan)歷史(shi)數據(ju)

凡(fan)是通(tong)過了(le)定(ding)時停機、點擊“停機"鍵進行的(de)停機、過壓保(bao)(bao)護停機、以(yi)及過流保(bao)(bao)護停機的(de)數(shu)據(ju)儀器自(zi)動將其保(bao)(bao)存為歷(li)史(shi)數(shu)據(ju)。最多(duo)能保(bao)(bao)存九(jiu)次測量的(de)數(shu)據(ju)，九(jiu)次以(yi)前的(de)將自(zi)動刪(shan)除。點擊圖(tu)６中(zhong)的(de)“查(cha)看(kan)"鍵，可查(cha)看(kan)最近九(jiu)次試驗的(de)歷(li)史(shi)數(shu)據(ju)

七、　電(dian)纜(lan)的超低(di)頻耐壓試驗方法(fa)

橡塑絕(jue)緣電(dian)力(li)電(dian)纜0.1Hz超低頻耐(nai)壓試驗電(dian)壓

1．將與(yu)試品相連的電(dian)器(qi)設備全部(bu)脫離試品電(dian)纜。

2．用兆(zhao)歐表對(dui)試品電(dian)纜各相(xiang)分(fen)別(bie)進行(xing)絕緣電(dian)阻(zu)試驗(yan)，合格方可進行(xing)低頻(pin)耐壓試驗(yan)。

3．試驗(yan)電壓峰值：Ｕmax＝3Ｕo，其(qi)中Ｕo為(wei)電(dian)(dian)纜相(xiang)電(dian)(dian)壓(ya)的定(ding)額(e)值(zhi)。例如(ru)：額(e)定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)10kV電(dian)(dian)纜，單(dan)相(xiang)額(e)定(ding)電(dian)(dian)壓(ya) Ｕo＝10÷kV＝5.774kV，所以試驗電(dian)壓(ya)峰(feng)值為： Ｕmax＝3Ｕo＝17.32kV。

4．試(shi)驗時間：按(an)電力(li)試(shi)驗要求設(she)定。

5．可(ke)分(fen)相進行測試(shi)(shi)(shi)。試(shi)(shi)(shi)品(pin)電纜的電容值在試(shi)(shi)(shi)驗(yan)設備負載(zai)容量能(neng)力范圍內時，可(ke)將試(shi)(shi)(shi)品(pin)電纜三相線(xian)芯并聯(lian)后，同時進行耐壓試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。

6．用隨機附帶的(de)柔性連接電纜(lan)將試(shi)驗設備與試(shi)品電纜(lan)按圖13所示的(de)方(fang)法相(xiang)連接。合上電源，設定(ding)好試(shi)驗頻率(lv)、時間和電壓(ya)(ya)以及高(gao)(gao)壓(ya)(ya)側的(de)過流(liu)保護(hu)值(zhi)、過壓(ya)(ya)保護(hu)值(zhi)，然(ran)后開始升壓(ya)(ya)試(shi)驗。升壓(ya)(ya)過程應密切(qie)監(jian)視(shi)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)回路，試品電纜是否有異常響聲。升至試驗電壓時，即開始記錄試驗時間并讀取試驗電壓值。

7．試(shi)驗(yan)時間到后，儀器自動停機。試(shi)驗(yan)中若(ruo)無(wu)破(po)壞性放電發生，則認為(wei)通過耐壓試(shi)驗(yan)。

8．在(zai)升壓(ya)(ya)和耐壓(ya)(ya)過程中，如發現輸出波形(xing)異(yi)常(chang)畸(ji)變，而且(qie)電(dian)(dian)(dian)流異(yi)常(chang)增大，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)不穩，試(shi)品電(dian)(dian)(dian)纜(lan)發生(sheng)異(yi)味、煙霧、異(yi)常(chang)響(xiang)聲或閃烙等現象(xiang)，應(ying)立即停(ting)止升壓(ya)(ya)，停(ting)機后查明原因。這些現象(xiang)如果是(shi)試(shi)品電(dian)(dian)(dian)纜(lan)絕緣部分薄弱引起的，則認為耐壓(ya)(ya)試(shi)驗(yan)不合格。如確定是(shi)試(shi)品電(dian)(dian)(dian)纜(lan)由于空氣濕度或表面臟污等原因所致，應(ying)將試(shi)品電(dian)(dian)(dian)纜(lan)清潔

干燥(zao)處理后，再進行試驗。

9．試驗(yan)過程中，如果遇到非試品(pin)電(dian)纜絕緣缺陷使(shi)儀器出現過流保護，在查明原因后，應重新進行全時間耐壓試驗(yan)。

圖13 單相測量連線圖

八 、發電機、電動機的超低頻耐壓試驗方法

對發電(dian)(dian)機的超低頻耐壓試驗操(cao)作方法(fa)(fa)與(yu)以上對電(dian)(dian)纜的操(cao)作方法(fa)(fa)相似。下(xia)面就不同(tong)的地(di)方作重(zhong)點補充說明。

1．在交接、大修、局部更(geng)換繞(rao)組(zu)以(yi)及常(chang)規(gui)試驗時(shi)，均可進行此項試驗。用0.1Hz超低(di)頻對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機進行耐壓(ya)(ya)試(shi)驗，對發電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機端(duan)部(bu)(bu)絕緣的(de)缺(que)(que)陷比工頻耐壓(ya)(ya)試(shi)驗更有效(xiao)。其原因(yin)是在(zai)工頻電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)下，由于(yu)從(cong)線(xian)棒流(liu)(liu)出的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)在(zai)流(liu)(liu)經(jing)絕緣外面的(de)半導體(ti)防暈(yun)(yun)層時造成了較(jiao)大(da)(da)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)降，因(yin)而(er)使(shi)端(duan)部(bu)(bu)的(de)線(xian)棒絕緣上(shang)(shang)承受的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)減小(xiao)；而(er)在(zai)超低(di)頻情況下，此電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)大(da)(da)大(da)(da)減小(xiao)了，半導體(ti)防暈(yun)(yun)層上(shang)(shang)的(de)壓(ya)(ya)降也大(da)(da)為減小(xiao)，故端(duan)部(bu)(bu)絕緣上(shang)(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)較(jiao)高(gao)，便于(yu)發現缺(que)(que)陷。

2．連線方法：試驗(yan)時應分相進行，被(bei)試相加(jia)壓，非(fei)被(bei)試相短(duan)接(jie)(jie)接(jie)(jie)地(di)。如圖14所示

3．按(an)照有關規(gui)程的要求，試驗電壓峰(feng)值可(ke)按(an)如下公式確(que)定：

Ｕmax＝βＫUo

其中Ｕmax ：為0.1Hz試(shi)驗電壓的峰值（kV）

β：0.1Hz與50Hz電壓的等效(xiao)系數，按(an)我國規程的要求(qiu),取1.2

Ｋ：通常取1.3～1.5  　一般取1.5

Ｕo ：發(fa)電機定(ding)子繞組額定(ding)電壓（kV）

例(li)如：額定(ding)電壓為13.8 kV的發電機，超低頻的試驗電壓峰值(zhi)計算方法為：

Ｕmax＝×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)

　　4． 試驗時間按有關規程進行(xing)

5．在耐(nai)壓過(guo)程中，若無異常(chang)聲響、氣味、冒(mao)煙(yan)以及(ji)數據顯示不(bu)穩定(ding)等現象，可以認(ren)為絕(jue)緣(yuan)耐(nai)受住(zhu)了(le)試驗(yan)的考驗(yan)。為了(le)更(geng)好地了(le)解絕(jue)緣(yuan)情況(kuang)，應盡可能(neng)全面(mian)監視絕(jue)緣(yuan)的表面(mian)狀(zhuang)態，特別是空(kong)冷機組。經(jing)驗(yan)指出，外觀監視能(neng)發現儀(yi)表所不(bu)能(neng)反(fan)映(ying)的發電機絕(jue)緣(yuan)不(bu)正常(chang)現象，如表面(mian)電暈(yun)、放電等。

　　       圖(tu)14 測量定子的某相連線圖(tu)      ;