程控超低频高压发生器

武汉市华天电力自动化有限责任公司1程控超低频高压发生器一、概述电气设备的高压耐压试验是《绝缘预防性试验》规定的最重要项目之一。耐压试验可分为交流耐压试验和直流耐压试验，交流耐压试验又可分为工频、变频和0.1Hz超低频测试技术，其中0.1Hz超低频技术是最新技术，是当前国际电工委员会推荐的技术。新一代VLF系列微机式0.1Hz超低频高压发生器是本公司自主开发的核心产品，它克服了第一代机械式产品的诸多缺点，性价比远远高于同类进口产品，特别适用于绝缘等值电容较大的电气设备（例如：电力电缆、电力电容器、大中型发电机和电动机等）耐压试验，符合2004年国家新颁布电力行业标准《超低频高压发生器通用技术条件DL/T849.4-2004》要求。二、0.1Hz超低频耐压技术优点超低频绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。在对大中型发电机、电动机、电力电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。这样一些巨大的设备，不但笨重，造价高，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，国际上普遍采用了降低试验频率，从而降低了试验电源容量的方法。从国内外多年的理论和实践证明，用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验，不但能有同样的等效性，而且设备的体积大为缩小，重量大为减轻，理论上容量约为工频的五百分之一，且操作简单。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的主要原因。根据我国电力系统实际情况，国家发改委已制定了《35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频（0.1Hz）耐压试验方法》行业标准，2004武汉市华天电力自动化有限责任公司2年颁布了电力行业标准《超低频高压发生器通用技术条件DL/T849.4－2004》，我国正在推广这一最新的试验方法。虽然直流耐压试验设备具有体积小、重量轻和造价低等优点，但是直流耐压试验对被试品绝缘破坏性也是最大的。所以国家最新颁布的电气设备预防性试验相关规程已经明文规定不再使用直流高压对电气设备进行耐压试验，推荐使用交流耐压试验。本公司研制的新一代“VFL系列0.1Hz超低频高压发生器”采用最新电力电子元器件和微电脑技术，进一步降低了设备的体积和重量，傻瓜式操作，性能更稳定，克服了第一代机械式升压器使用寿命短、故障率高、体积大的缺点。附：各种耐压试验设备的性能比较：比较内容工频耐压变频耐压0.1Hz耐压直流耐压等效性好好好差绝缘破坏性小小小大操作安全型较低较低高较低试验接线复杂最复杂最简单复杂设备体积最大较大小最小武汉市华天电力自动化有限责任公司3三、VLF系列产品技术参数1、产品命名说明其中，VLF为超低频的英文缩写。2、技术参数2.1产品主要参数如表1表1VLF系列超低频高压发生器主要技术参数型号峰值电压测量范围重量用途VLF-30/1.130kV0.1Hz时≤1.1μF控制器：4kg升压器：25kg10kV及以下电压电缆、发电机等0.05Hz时≤2.2μF0.02Hz时≤5.5μFVLF-50/5.050kV0.1Hz时≤5.0μF控制器：5kg升压器：55kg用于电缆故障的烧穿0.05Hz时≤10μF0.02Hz时≤25μFVLF-80/1.180kV0.1Hz时≤1.1μF控制器：5kg升压器：35kV及以下电压电缆、发电机等0.05Hz时武汉市华天电力自动化有限责任公司4≤2.2μF45kg0.02Hz时≤5.5μF2.2使用电源：220V±10%，50±5%Hz注意：若使用便携式发电机供电，要求发电机输出电压、频率稳定（一般要求功率大于3kW，频率50Hz，电压220V±5%），否则要使用一些辅助措施稳定发电机输出。2.3输出电压精度：输出高压峰值不稳定度：≤1%输出电压频率不稳定度：≤3%输出电压波形畸变率：＜5%2.4使用环境：温度－100C～＋400C，湿度≤85%RH2.5测试范围说明：1）被试品电容量不得超过仪器额定电容量最大值，数值大小见表1；2）被试品电容量过小，会影响输出波形。若小于0.05µF，仪器将不能正常输出，此时可采用本公司提供的辅助装置（选配）即可。3）常用电气设备电容量的估算见表2和表3武汉市华天电力自动化有限责任公司5表2不同类型发电机的单相对地电容量型号汽轮发电机水轮发电机发电机容量（MW）20030060085125-150300400单相对地电容（μF）0.1980.18-0.260.31-0.340.691.8-1.91.7-2.52.0-2.5表3交联聚乙烯绝缘单芯电力电缆的电容量(µF/km)四、产品特点1、技术先进：采用数字变频技术，微电脑控制，升压、降压、测量、保护等测试过程全自动化。2、操作方便：接线简单，傻瓜式操作。3、保护全面：多重保护（过压保护、高低压侧过流保护），动作迅速（动作时间≤20ms）,仪器安全可靠。4、安全可靠：控制器和高压发生器低压连接，光电控制，使用安全可武汉市华天电力自动化有限责任公司6靠。5、采用了高低压闭环负反馈控制电路，输出无容升效应。6、配置齐全：液晶汉字显示，自动存储，自动打印。7、测试范围大：0.1Hz、0.05Hz及0.02Hz多频率选择，测试范围大。8、体积小、重量轻：十分利于户外作业。五、仪器结构功能说明本仪器由两个部分组成：即控制器和升压器，两部分结构和功能如下：1、控制器面板示意图控制器面板各部件布置如图1所示，各部件功能说明如下：图1控制器面板示意图“地”－接地端子：使用时与大地相连。“输出”－输出多芯插座：使用时与升压器的输入多芯插座相连。“开关”－电源开关：内置指示灯，开时亮，关时熄。“对比度”－对比度调节旋扭：用于调节液晶显示器的对比度。“功能键”－其功能由显示器提示栏对应位置提示。“AC220V”－电源输入插座，内置保险管。“打印机”－打印测试报告。武汉市华天电力自动化有限责任公司7“液晶显示器”－显示测试数据以及输出波形。2、升压器结构示意图图2升压器结构示意图3、显示屏示意图图3显示屏示意图六、操作说明1、接线方法武汉市华天电力自动化有限责任公司8图4接线示意图接线说明：用本产品随机配备的两根专用线和接地线按图4的方法连接。电源插座用电源线连至220V/50Hz的交流电上。2、操作程序1）开机、关机、复位按上述方法连好所有线路之后，就可以将电源开关打开。仪器在微机上电复位下，自动进入如图5所示的设置参数界面。在进行连线、拆线、或暂不使用仪器时，应将电源关掉。电源插座上装有保险管。若开机屏幕无显示，应先检查保险管是否熔断，保险管大小应按表1提供的数据更换。2）设置限定参数图5操作主界面在图5所示的设置参数界面上，可根据试验的需要设定好输出频率、武汉市华天电力自动化有限责任公司9试验时间、试验电压、高压侧的过流保护值、过压保护值。修改方法如下：点击“选择”键，可在参数之间循环移动光标。被选中的参数可用“改数”键按递增的方式循环修改之：①频率有三种选择：0.1、0.05、0.02，单位为Hz。②定时修改范围：0-99分。它规定了试验时间的长短，单位为分钟。③试验电压范围为0至额定值，单位为kV。它设置了我们所要升至的试验电压。仪器升至这个设定电压值时，就不再升压,并保持在这个峰值下进行等幅的正弦波输出。④电流保护值设定范围为0至额定值，单位为mA。它规定了通过试品的电流上限值，当电流超过此设定时，仪器自动切断输出。⑤电压保护值设定范围为0至额定值，单位为kV。它规定了通过试品的电压上限值，当电压超过此设定时，仪器自动切断输出。（注意：以上电压、电流及仪器显示的测量数据均为峰值。）3）待命界面点击“返回”键，仪器进入图6所示的升压待命界面。图6图7待命界面提供如下三种功能：点击“升压”键，仪器进入自动升压程序。点击“设限”键，仪器返回至图5所示的设限子界面，以便重新修改参武汉市华天电力自动化有限责任公司10数。点击“查看”键，查看最近九次的试验数据。4）自动升压按图6点击升压键后，仪器在电脑的控制下，按如下流程进行升压试验：自检→升压→等幅输出→停机若出现图7所示的提示信息：“未接负载”,表示未接升压体或未接容性试品。图8图9自检成功后，仪器自动进入升压状态，如图8所示,仪器将用若干个周期的时间将电压升至设定值。在升压过程中，若想暂停升压，可点击图8中的“暂停”键，仪器将进行等幅输出，同时此键自动变为“升压”键。若想继续升压，可点击此键，仪器将继续升压，直至设定电压为止。这两种功能可反复交替进行。点击“计时”键，仪器开始计时，也可等到电压升至设定值后，仪器自动开始计时。点击“停机”键仪器停止高压输出，并对试品进行自动放电。5）电压微调电压升到设定值后出现图9所示界面。若输出电压不满足要求，可点击“微升”或“微降”键来调整电压。每点击一次之后，应至少观察一个周期再作调整，直到满意。武汉市华天电力自动化有限责任公司116）停机本仪器提供两种停机方式：①定时停机：当计时达到设定时间，仪器自动停机。②手动停机：点击“停机”键可停机。这两种停机方式为正常停机。停机后出现图10所示的“试验通过”提示界面。一般电流未出现异常情况、试品未有放电现象或出现过流保护，就可认为试验通过。图10试验通过界面③另外还有两种非正常停机:过压保护停机、过流保护停机。停机后出现如图11、图12所示的提示界面。起动停机指令后，仪器自动切断输出，再执行数据历史保存，并进入相应的提示界面。图11过压保护动作界面图12过流保护动作界面7）打印根据图10的提示点击“打印”键，可将显示器上的本次数据打印成试验报告。武汉市华天电力自动化有限责任公司12在查看历史数据状态下，点击“打印”键，可打印屏幕上显示的那一次历史数据。8）查看历史数据凡是通过了定时停机、点击“停机”键进行的停机、过压保护停机、以及过流保护停机的数据仪器自动将其保存为历史数据。最多能保存九次测量的数据，九次以前的将自动删除。点击图６中的“查看”键，可查看最近九次试验的历史数据。七、电力电缆耐压试验方法1、将与被测试电缆相连的电气设备全部断开。2、用兆欧表测试电缆各相绝缘参数，测试合格方可进行超低频耐压试验。3、整定试验电压值：Ｕmax＝3Ｕo，其中Ｕo为电缆的额定相电压值。例1：某电缆参数：额定线电压为10kV、额定相电压Ｕo＝6kV，所以试验电压整定值为：Ｕmax＝3Ｕo＝18kV。各种型号橡塑绝缘电力电缆0.1Hz超低频试验电压值整定值如表4。武汉市华天电力自动化有限责任公司13表4各种型号橡塑绝缘电力电缆0.1Hz超低频试验电压和时间注：UN为电缆额定线电压，U0为额定相电压4、试验时间：交接试验时试验时间为60分钟，预防性试验时间为15分钟。5、过流保护整定电流值：超低频耐压试验试品容性电流（或泄漏电流）的估算方法：Ｉ0＝2πfCU＝2×3.14×0.1CU(mA)…………………………(公式1)其中：C为电缆对地电容量，单位为μF；U为试验电压有效值，单位为kV。例2：某型号10kV（UN=10kV，U0=8.7kV）电缆长4km,单相对地电容0.21μF/km，0.1Hz超低频耐压试验电压为26kV(峰值),则泄漏电流近似为：Ｉ0＝2πfCU＝2×3.14×0.1CU＝0.628×0.21×4×26／2＝9.69（mA）额定电压U0/UN(kV)交接试验预防性试验倍数试验电压(kV)试验时间（分钟）倍数试验电压(kV)试验时间（分钟）1.8/33U05603U05153.6/63U011603U011156/63U018603U018156/103U018603U018158.7/103U026603U0261512/203U036603U0361521/353U063603U0631526/353U078603U07815武汉市华天电力自动化有限责任公司14过流保护整定电流值：I=kＩ0…………………………………………………(公式2)其中：k为过流保护可靠系数，显然k＞1若k取1.5，则过流保护整定电流值可取：14.5mA6、试验接线：用随机附带的专用连接线将试验设备与试验电缆按图13所示的方法连接。仔