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超低頻高壓發(fā)生器

超低頻絕緣耐壓試驗(yàn)原理

超低頻絕緣耐壓試驗(yàn)實(shí)際上是工頻耐壓試驗(yàn)的一種替代方法,。我們知道，在對大型發(fā)電機(jī),、電纜等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時,，由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容量，所以需要很大容量的試驗(yàn)變壓器或諧振變壓器,。這樣一些巨大的設(shè)備,，不但笨重，造價高,，而且使用十分不便,。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗(yàn)頻率,，從而降低了試驗(yàn)電源的容量,。從國內(nèi)外多年的理論和實(shí)踐證明,，用0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)替代工頻耐壓試驗(yàn),，不但能有同樣的等效性,，而且設(shè)備的體積大為縮小,，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一，且操作簡單,，與工頻試驗(yàn)相比*性更多,。這就是為什么發(fā)達(dá)國家普遍采用這一方法的原因。國家發(fā)改委已制定了《35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗(yàn)方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。我國正在推廣這一方法，本儀器是根據(jù)我國這一需要研制而成的,?？蓮V泛用于電纜、大型高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的交流耐壓試驗(yàn)之中,。

二,、　產(chǎn)品簡介

本產(chǎn)品接合了現(xiàn)代數(shù)字變頻*技術(shù)，采用微機(jī)控制,，升壓,、降壓、測量,、保護(hù)*自動化,。由于全電子化，所以體積小重量輕,、大屏幕液晶顯示,，清晰直觀、且能顯示輸出波形,、打印試驗(yàn)報告,。設(shè)計(jì)指標(biāo)*符合《電力設(shè)備測試儀器通用技術(shù)條件，第4部分：超低頻高壓發(fā)生器通用技術(shù)條件》電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，使用十分方便?，F(xiàn)在國內(nèi)外均采用機(jī)械式的辦法進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)產(chǎn)生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標(biāo)準(zhǔn),，測量誤差大,，高壓部分有火花放電，設(shè)備笨重,，而且正弦波的二,，四象限還需要大功率高壓電阻進(jìn)行放電整形，所以設(shè)備的整體功耗較大,。本產(chǎn)品均能克服這樣一些不足之處,，另外，還有如下特點(diǎn)需要特別說明：

1.電流,、電壓,、波形數(shù)據(jù)均直接從高壓側(cè)采樣獲得,，所以數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2.具有過壓保護(hù)功能,，當(dāng)輸出超過所設(shè)定的限壓值時,，儀器將停機(jī)保護(hù)，動作時間小于20ms,。

3.具有過流保護(hù)功能：設(shè)計(jì)為高低壓雙重保護(hù),，高壓側(cè)可按設(shè)定值進(jìn)行精確停機(jī)保護(hù),；低壓側(cè)的電流超過額定電流時將進(jìn)行停機(jī)保護(hù),，動作時間都小于20ms。

4.高壓輸出保護(hù)電阻設(shè)計(jì)在升壓體內(nèi),，所以外面不需另接保護(hù)電阻,。

5.由于采用了高低壓閉環(huán)負(fù)反饋控制電路，所以輸出無容升效應(yīng),。

三,、　超低頻系列產(chǎn)品及選用          

1、命名說明

2,、超低頻系列產(chǎn)品                                      表1

3,、根據(jù)被試對向選擇適當(dāng)規(guī)格的產(chǎn)品。

使用時,，試品電容量不得超過儀器的額定電容量,。試品電容量過小，會影響輸出波形,。此時可并聯(lián)0.1 µF的電容器（可由本公司提供）輔助輸出,。下面是一些設(shè)備的電容量，供用戶參考,。

不同發(fā)電機(jī)的單相對地電容量              表2

交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(µF/km)   表3

4,、試品電流的估算方法：

　　　　   計(jì)算公式：　Ｉ＝2πfCU

四,、　技術(shù)參數(shù)

1.輸出額定電壓：參見表1

2.輸出頻率：0.1Hz,、0.05Hz、0.02Hz

3.帶載能力： 0.1Hz   最大1.1µF              

0.05Hz  最大2.2µF

0.02Hz  最大5.5µF

4.測量精度：3%

5.電壓正,，負(fù)峰值誤差：≤3％

6.電壓波形失真度：≤5％

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

8.電源保險管：參見表1

9.市電源：頻率50Hz,，電壓220V±5%,。

五、 儀器結(jié)構(gòu)說明

1.控制器面板示意圖  

圖1中各部件示意以及功能說明：

“地"：接地端子,，使用時與大地相連,。

　“輸出"：輸出多芯插座，使用時與升壓器的輸入多芯插座相連,。

“對比度"：對比度調(diào)節(jié)旋扭,，用于調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度。

“功能鍵"：其功能由顯示器提示欄對應(yīng)位置提示,。

“AC220V"：電源輸入插座,，內(nèi)藏保險管。

“開關(guān)"：電源開關(guān),。內(nèi)藏指示燈,，開時亮，關(guān)時熄,。

“打印機(jī)"：打印測試報告,。

“液晶顯示器"：顯示測試數(shù)據(jù)以及輸出波形。

“背景光"：顯示液晶屏背景燈光,。

2.升壓器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2

3.顯示器顯示示意說明

圖3

六,、 操作說明

1.連線方法

圖4　（連線圖）

連線說明：用本產(chǎn)品隨機(jī)配備的兩根線和接地線按圖4的方法連接,。電源插座用電源線連至50Hz/220V的交流電上,。

2.操作程序

(1) 開機(jī)、關(guān)機(jī),、復(fù)位,。

按上述方法連好所有線路之后，就可以將電源開關(guān)打開,。儀器在微機(jī)上電復(fù)位下,，自動進(jìn)入如圖5所示的設(shè)置參數(shù)界面。在進(jìn)行連線,、拆線,、或暫不使用儀器時，應(yīng)將電源關(guān)掉,。電源插座上裝有保險管,。若開機(jī)屏幕無顯示，應(yīng)先檢查保險管是否熔斷,。大小應(yīng)按表1提供的數(shù)據(jù)更換,。

(2) 設(shè)置限定參數(shù)

        圖5

在圖5所示的設(shè)置參數(shù)界面上,，可根據(jù)試驗(yàn)的需要設(shè)定好輸出頻率、試驗(yàn)時間,、試驗(yàn)電壓,、高壓側(cè)的過流保護(hù)值、過壓保護(hù)值,。修改方法如下：

點(diǎn)擊“選擇"鍵,，可在參數(shù)之間循環(huán)移動光標(biāo)。被選中的參數(shù)可用“改數(shù)"鍵按遞增的方式循環(huán)修改之：

★ 頻率有三種選擇：0.1,、0.05,、0.02。單位為Hz,。

★ 定時修改范圍：0-99分,。它規(guī)定了試驗(yàn)時間的長短,。單位為分鐘,。

★ 試驗(yàn)電壓范圍為0至額定值，單位為kV,。它規(guī)定了我們所要升至的試驗(yàn)電壓,。儀器升至這個設(shè)定電壓值時，就不再升壓,，并保持在這個峰值下進(jìn)行等幅的正弦波輸出,。

★ 電流保護(hù)值設(shè)定范圍為0至額定值，單位為mA,。它規(guī)定了通過試品的電流上限值,，當(dāng)電流超過此設(shè)定時，儀器自動切斷輸出,。

★ 電壓保護(hù)值設(shè)定范圍為0至額定值,，單位為kV。它規(guī)定了通過試品的電壓上限值,，當(dāng)電壓超過此設(shè)定時,，儀器自動切斷輸出。

以上電壓,、電流,、儀器顯示的測量數(shù)據(jù)均為峰值。

（3）待命界面

點(diǎn)擊“返回"鍵,，儀器進(jìn)入圖6所示的升壓待命界面,。                      圖6　　　　　　　　　　　　　　圖7

待命界面提供如下三種功能：

點(diǎn)擊“升壓"鍵，儀器進(jìn)入自動升壓程序,。

點(diǎn)擊“設(shè)限"鍵,，儀器返回至圖5所示的設(shè)限子界面,，以便重新修改參數(shù)。

點(diǎn)擊“查看"鍵,，查看最近九次的試驗(yàn)數(shù)據(jù),。

（4）自動升壓

按圖6點(diǎn)擊升壓鍵后，儀器在電腦的控制下,，按如下流程進(jìn)行升壓試驗(yàn)：

　　自檢→升壓→等幅輸出→停機(jī)

若出現(xiàn)圖7所示的提示信息：“未接負(fù)載",表示未接升壓體或未接容性試品或儀器有故障,。

                              圖9

自檢成功后，儀器自動進(jìn)入升壓狀態(tài),，如圖8,。儀器將用若干個周期的時間電壓升至設(shè)定值。在升壓過程中,，若想暫停升壓,，可點(diǎn)擊圖8中的“暫停"鍵，儀器將進(jìn)行等幅輸出,，同時此鍵自動變?yōu)椤吧龎?鍵,。若想繼續(xù)升壓，可點(diǎn)擊此鍵,，儀器將繼續(xù)升壓,，直至設(shè)定電壓為止。這兩種功能可反復(fù)交替進(jìn)行,。點(diǎn)擊“計(jì)時"鍵,，儀器開始計(jì)時，也可等到電壓升至設(shè)定值后,，儀器自動開始計(jì)時,。點(diǎn)擊“停機(jī)"鍵儀器停止高壓輸出，并對試品進(jìn)行自動放電,。

（5）電壓微調(diào)

電壓升到設(shè)定值后出現(xiàn)圖9所示界面,。若輸出電壓不滿足要求，可點(diǎn)擊“微升"或“微降"鍵來調(diào)整電壓,。每點(diǎn)擊一次之后,，應(yīng)至少觀察一個周期再作調(diào)整，直到滿意為止,。

（6）停機(jī)                                

本儀器提供兩種停機(jī)方式：

　　★ 定時停機(jī)：當(dāng)計(jì)時達(dá)到設(shè)定時間,，儀器自動停機(jī)。

★ 手動停機(jī)：點(diǎn)擊“停機(jī)"鍵可停機(jī),。

這兩種停機(jī)方式為正常停機(jī),。停機(jī)后出現(xiàn)圖10所示的“試驗(yàn)通過"提示界面。一般電流未出現(xiàn)異常情況,、試品未有放電現(xiàn)象或出現(xiàn)過流保護(hù),，就可認(rèn)為試驗(yàn)通過,。

   圖10

★另外還有兩種非正常停機(jī)：過壓保護(hù)停機(jī)、過流保護(hù)停機(jī),。停機(jī)后出現(xiàn)   圖11,，圖12所示的提示界面。

起動停機(jī)指令后,，儀器自動切斷輸出,，再執(zhí)行數(shù)據(jù)歷史保存，并進(jìn)入相應(yīng)   的提示

（7）打印

根據(jù)圖10的提示點(diǎn)擊“打印"鍵,，可將顯示器上的本次數(shù)據(jù)打印成試驗(yàn)告,。在查看歷史數(shù)據(jù)狀態(tài)下，點(diǎn)擊“打印"鍵,，可打印屏幕上顯示的那一次歷史數(shù)據(jù),。

（8）查看歷史數(shù)據(jù)

凡是通過了定時停機(jī)、點(diǎn)擊“停機(jī)"鍵進(jìn)行的停機(jī),、過壓保護(hù)停機(jī),、以及過流保護(hù)停機(jī)的數(shù)據(jù)儀器自動將其保存為歷史數(shù)據(jù)。最多能保存九次測量的數(shù)據(jù),，九次以前的將自動刪除,。點(diǎn)擊圖６中的“查看"鍵,，可查看最近九次試驗(yàn)的歷史數(shù)據(jù)

七,、　電纜的超低頻耐壓試驗(yàn)方法

橡塑絕緣電力電纜0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)電壓

1．將與試品相連的電器設(shè)備全部脫離試品電纜。

2．用兆歐表對試品電纜各相分別進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn),，合格方可進(jìn)行低頻耐壓試驗(yàn),。

3．試驗(yàn)電壓峰值：Ｕmax＝3Ｕo，其中Ｕo為電纜相電壓的定額值,。例如：額定電壓為10kV電纜,，單相額定電壓 Ｕo＝10÷kV＝5.774kV，所以試驗(yàn)電壓峰值為： Ｕmax＝3Ｕo＝17.32kV,。

4．試驗(yàn)時間：按電力試驗(yàn)要求設(shè)定,。

5．可分相進(jìn)行測試。試品電纜的電容值在試驗(yàn)設(shè)備負(fù)載容量能力范圍內(nèi)時,，可將試品電纜三相線芯并聯(lián)后,，同時進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

6．用隨機(jī)附帶的柔性連接電纜將試驗(yàn)設(shè)備與試品電纜按圖13所示的方法相連接,。合上電源,，設(shè)定好試驗(yàn)頻率、時間和電壓以及高壓側(cè)的過流保護(hù)值,、過壓保護(hù)值,，然后開始升壓試驗(yàn),。升壓過程應(yīng)密切監(jiān)視高壓回路，試品電纜是否有異常響聲,。升至試驗(yàn)電壓時,，即開始記錄試驗(yàn)時間并讀取試驗(yàn)電壓值。

7．試驗(yàn)時間到后,，儀器自動停機(jī),。試驗(yàn)中若無破壞性放電發(fā)生，則認(rèn)為通過耐壓試驗(yàn),。

8．在升壓和耐壓過程中,，如發(fā)現(xiàn)輸出波形異常畸變,，而且電流異常增大,，電壓不穩(wěn)，試品電纜發(fā)生異味,、煙霧,、異常響聲或閃烙等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止升壓,，停機(jī)后查明原因,。這些現(xiàn)象如果是試品電纜絕緣部分薄弱引起的，則認(rèn)為耐壓試驗(yàn)不合格,。如確定是試品電纜由于空氣濕度或表面臟污等原因所致,，應(yīng)將試品電纜清潔

干燥處理后，再進(jìn)行試驗(yàn),。

9．試驗(yàn)過程中,，如果遇到非試品電纜絕緣缺陷使儀器出現(xiàn)過流保護(hù)，在查明原因后,，應(yīng)重新進(jìn)行全時間耐壓試驗(yàn),。

圖13 單相測量連線圖

八 、發(fā)電機(jī),、電動機(jī)的超低頻耐壓試驗(yàn)方法

對發(fā)電機(jī)的超低頻耐壓試驗(yàn)操作方法與以上對電纜的操作方法相似,。下面就不同的地方作重點(diǎn)補(bǔ)充說明。

1．在交接,、大修,、局部更換繞組以及常規(guī)試驗(yàn)時，均可進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn),。用0.1Hz超低頻對電機(jī)進(jìn)行耐壓試驗(yàn),，對發(fā)電機(jī)端部絕緣的缺陷比工頻耐壓試驗(yàn)更有效。其原因是在工頻電壓下，由于從線棒流出的電容電流在流經(jīng)絕緣外面的半導(dǎo)體防暈層時造成了較大的電壓降,，因而使端部的線棒絕緣上承受的電壓減?。欢诔皖l情況下,，此電容電流大大減小了,，半導(dǎo)體防暈層上的壓降也大為減小，故端部絕緣上電壓較高,，便于發(fā)現(xiàn)缺陷,。

2．連線方法：試驗(yàn)時應(yīng)分相進(jìn)行，被試相加壓,，非被試相短接接地,。如圖14所示

3．按照有關(guān)規(guī)程的要求，試驗(yàn)電壓峰值可按如下公式確定：

Ｕmax＝βＫUo

其中Ｕmax ：為0.1Hz試驗(yàn)電壓的峰值（kV）

β：0.1Hz與50Hz電壓的等效系數(shù),，按我國規(guī)程的要求,取1.2

Ｋ：通常取1.3～1.5  　一般取1.5

Ｕo ：發(fā)電機(jī)定子繞組額定電壓（kV）

例如：額定電壓為13.8 kV的發(fā)電機(jī),，超低頻的試驗(yàn)電壓峰值計(jì)算方法為：

Ｕmax＝×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)

　　4． 試驗(yàn)時間按有關(guān)規(guī)程進(jìn)行

5．在耐壓過程中，若無異常聲響,、氣味,、冒煙以及數(shù)據(jù)顯示不穩(wěn)定等現(xiàn)象，可以認(rèn)為絕緣耐受住了試驗(yàn)的考驗(yàn),。為了更好地了解絕緣情況,，應(yīng)盡可能全面監(jiān)視絕緣的表面狀態(tài)，特別是空冷機(jī)組,。經(jīng)驗(yàn)指出,，外觀監(jiān)視能發(fā)現(xiàn)儀表所不能反映的發(fā)電機(jī)絕緣不正常現(xiàn)象,，如表面電暈,、放電等。

　　       圖14 測量定子的某相連線圖