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超低频高压发生器


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超低频高压发生器
一、产品说明
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。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。新一代 VLF 系列微机式 0.1H

z 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
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 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/T 849.4 -2004》,我国正在推广这一最新的试验方法。 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

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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。 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。 附:各种耐压试验设备的性能比较: 比较内容 等效性 绝缘破坏性 操作安全型 试验接线 设备体积 工频耐压 好 小 较低 复杂 最大 变频耐压 好 小 较低 最复杂 较大 0.1Hz 耐压 好 小 高 最简单 小 直流耐压 差 大 较低 复杂 最小

三、VLFS 系列产品技术参数
1、产品命名说明

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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1
型 号

VLFS 系列超低频高压发生器主要技术参数
峰值 电压 0.1Hz 时 ≤1.1μF 控制器: 4kg 升压器: 25kg 10kV 及以下电压电 缆、发电机等 0.05Hz 时 ≤2.2μF 0.02Hz 时 ≤5.5μF 0.1Hz 时 ≤5.0μF 控制器: 5kg 升压器: 55kg 用于电缆故障的烧穿 0.05Hz 时 ≤10μF 0.02Hz 时 ≤25μF 0.1Hz 时 ≤1.1μF 控制器: 5kg 升压器: 45kg 35kV 及以下电压电 缆、发电机等 0.05Hz 时 ≤2.2μF 0.02Hz 时 ≤5.5μF 测量范围 重 量 用 途

VLFS-30/1.1

30kV

VLFS-50/5.0

50kV

VLFS-80/1.1

80kV

2.2 使用环境: 温度-100C~+400C,湿度≤85%RH

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2.3 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。 2.4 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)常用电气设备电容量的估算见表 2 和表 3 3)被试品电容量过小,会影响输出波形。若小于 0.05?F,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。 2.5 输出电压精度: 输出电压频率不稳定度:≤3% 输出电压波形畸变率:<5% 输出高压峰值不稳定度:≤1%

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表2
型号 发电 机容 量 (MW) 单相 对地 电容 (μ F) 0.19 8 200

不同类型发电机的单相对地电容量
汽轮发电机 水轮发电机

300

600

85

125-15 0

300

400

0.18-0.2 6

0.31-0.3 4

0.6 9

1.8-1. 9

1.7-2. 5

2.0-2. 5

表3

交联聚乙烯绝缘单芯电力电缆的电容量(?F/km)

四、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:

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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。 “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

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3、显示屏示意图

图 3 显示屏示意图

五、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 靠。 5、测试范围大:0.1Hz、0.05Hz 及 0.02Hz 多频率选择,测试范围大。 6、体积小、重量轻:十分利于户外作业。 7、采用了高低压闭环负反馈控制电路,输出无容升效应。 8、配置齐全:液晶汉字显示,自动存储,自动打印。

六、操作说明
1、 接线方法

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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、

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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 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。

图7

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

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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)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。

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6)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。

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 7)打印

图 12 过流保护动作界面

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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。 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。

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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
交接试验 倍数 试验电压 (kV) 试验时间 (分钟) 倍数 预防性试验 试验电压 (kV) 试验时间 (分钟)

额定电压 U0/UN(kV)

1.8/3 3.6/6 6/6 6/10 8.7/10 12/20 21/35 26/35

3U0 3U0 3U0 3U0 3U0 3U0 3U0 3U0

5 11 18 18 26 36 63 78

60 60 60 60 60 60 60 60

3U0 3U0 3U0 3U0 3U0 3U0 3U0 3U0

5 11 18 18 26 36 63 78

15 15 15 15 15 15 15 15

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=2π fCU=2×3.14×0.1CU(mA) ??????????(公式 1)

其中:C 为电缆对地电容量,单位为μ F;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 0.21 μ F/km,0.1Hz 超低频耐压试验电压为 26kV(峰值),则泄漏电流近似为:

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I0=2π fCU=2×3.14×0.1CU=0.628×0.21×4×26/ 2 =9.69(mA) 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:14.5mA

6、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。 仔细检查接线正确后合上电源, 再次设定好试验频率、 时间和电压以及高压侧的过流保护值、 过压保护值, 然后开始升压试验。 升压过程应密切监视高压回路,监听试品电缆是否有异常响声。升 至试验电压时,仪器开始自动记录试验时间、显示试验电压值。

图 13 单相电缆测试接线图

7、试验时间到后,仪器自动停机。若试验中无破坏性放电发生,则认 为通过耐压试验。 8、试验过程中,如果遇到非试品电缆绝缘缺陷使仪器出现过流保护, 在查明原因后,应重新进行耐压试验。

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9、在升压和耐压过程中,如发现输出波形异常畸变,而且电流异常增 大,电压不稳,试品电缆发生异味、烟雾、异常响声或闪烙等现象, 应立即停止升压,停机后查明原因。这些现象如果是试品电缆绝缘 部分薄弱引起的,则认为耐压试验不合格。如确定是试品电缆由于 空气湿度或表面脏污等原因所致,应将试品电缆清洁干燥处理后, 再进行试验。

八、同步电机耐压试验方法
对同步电机的超低频耐压试验操作方法与以上对电缆的操作方法 相似。下面就不同的地方作补充说明。 1、在交接、大修、局部更换绕组以及常规试验时,均可进行此项试 验。用 0.1Hz 超低频对电机进行耐压试验,对发电机端部绝缘的缺陷比 工频耐压试验更有效。其原因是在工频电压下,由于从线棒流出的电容 电流在流经绝缘外面的半导体防晕层时造成了较大的电压降,因而使端 部的线棒绝缘上承受的电压减小;而在超低频情况下,此电容电流大大 减小了,半导体防晕层上的压降也大为减小,故端部绝缘上电压较高, 便于发现缺陷。 2、接线方法:试验时应分相进行,给被试相加压,非被试相短接接 地。试验接线如图 14 所示。

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图 14 测试某相定子的接线图

3、按照规程规定,试验电压峰值可按如下公式 3 确定: Umax= βK

Uo?????????????(公式 3) 其中Umax: 0.1Hz 试验电压的峰值(kV); β : 0.1Hz 与 50Hz 电压的等效系数,按我国规程的要求,β 取 1.2; K: 整定系数,通常为 1.3~1.5,一般取 1.5 Uo: 同步电机定子绕组额定电压(kV) 例如:额定电压为 10.5kV 的同步电机,超低频的试验电压峰值计算方 法为: Umax= 2 ×1.2×1.5×10.5≈26(kV)

4、试验时间整定:与工频耐压的试验时间相同,一般为 1min。 5、 过流保护动作电流整定值:整定方法与电缆相同。 6、在耐压过程中,若无异常声响、气味、冒烟以及数据显示不稳定等 现象,可以认为绝缘耐受住了试验的考验。为了更好地了解绝缘情况, 应尽可能全面监视绝缘的表面状态,特别是空冷机组。经验指出,外观 监视能发现仪表所不能反映的同步电机绝缘不正常现象,如表面电晕、 放电等。


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