電力工程用超低頻高壓發(fā)生器交流耐壓測試儀

一：試驗(yàn)原理

    HDLF超低頻高壓發(fā)生器交流耐壓測試儀實(shí)際上是工頻耐壓試驗(yàn)和串聯(lián)諧振耐壓試驗(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)和串聯(lián)諧振交流耐壓時(shí)，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(jià)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*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

HDLF超低頻交流耐壓測試儀接合了現(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(bào)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(shí)，儀器將停機(jī)保護(hù)，動作時(shí)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(shí)將進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，動作時(shí)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：技術(shù)參數(shù)

1.輸出額定電壓：可按參數(shù)定制。

2.輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz

3.帶載能力： 0.1Hz   ≤1.1µF

0.05Hz  ≤2.2µF

0.02Hz  ≤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(xiǎn)管：參見表1

9.市電源：頻率50Hz，電壓220V±5%。若使用便攜式發(fā)電機(jī)供電，發(fā)電機(jī)要求：頻率50Hz，電壓220V±5%，功率應(yīng)大于3KW，并且在發(fā)電機(jī)的輸出端并聯(lián)一只功率不小于800W的阻性負(fù)載（如電爐），以便穩(wěn)定發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。否則儀器將不能正常工作。

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電池的電荷量：由于注入蓄電池的電解液深度、電極表面反應(yīng)物質(zhì)的厚度、電極表面的孔隙率等不同，而使蓄電池的內(nèi)阻相差較大，從而電荷量也相差較大。2.3溫度：環(huán)境溫度的變化，例如上升，這時(shí)反應(yīng)物質(zhì)的擴(kuò)散加快、電荷傳遞、電極動力學(xué)過程和物質(zhì)轉(zhuǎn)移更容易進(jìn)行，因而蓄電池內(nèi)阻減小。反之，就會增加。

2.4蓄電池的型號：不同生產(chǎn)廠、不同種類、不同型號的蓄電池，由于電極、電解液、隔膜的材料配方不同，電池的結(jié)構(gòu)不同、裝配工藝不同而使蓄電池內(nèi)阻產(chǎn)生差異。

2.5測量信號頻率：目前許多蓄電池內(nèi)阻測量，實(shí)際上測的是蓄電池的阻抗，內(nèi)中包括了容抗，而容抗大小和測量信號頻率有關(guān)，使蓄電池內(nèi)阻測量結(jié)果不具有客觀性。要具有客觀性，應(yīng)根據(jù)測量信號電流和電壓的相位關(guān)系，用解析的方法去除蓄電池電容對測量結(jié)果的影響，使測量率結(jié)果與信號測量頻率無關(guān)，即在任何測量信號頻率下，內(nèi)阻測量結(jié)果具有一性。2.6測量時(shí)間和測量電流大小：在采用較大測量電流的情況下，在施加測量信號和關(guān)閉測量信號的瞬間，由于極的建立和穩(wěn)定是個(gè)變化過程，不同的測量電流，不同的測量時(shí)間，極化是不同的，使蓄電池內(nèi)阻測量結(jié)果不具有客觀性。要具有客觀性，應(yīng)盡量用較小的信號電流進(jìn)行內(nèi)阻測量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，測量電流小于或等于0.05C10，(其中C10為10小時(shí)放電率下蓄電池的容量。用內(nèi)阻交流放電法測量蓄電池內(nèi)阻

內(nèi)阻交流放電法是在交流注入法蓄電池內(nèi)阻測量技術(shù)的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的發(fā)展，該方法綜合了交流注入法和直流放電法的優(yōu)點(diǎn)。其原理是用CPU通過D/A控制智能負(fù)載，使蓄電池向智能負(fù)載放電，產(chǎn)生一個(gè)低頻(頻率小于100HZ)，幅值約為0.01C10-0.05C10 的正弦波交流信號(頻率為fo，角速度為ω=2πfo的電流I=IoSin(ωoT),其中C10為10小時(shí)放電率下蓄電池的容量。在蓄電池上產(chǎn)生的電壓響應(yīng)為：U=UoSin(ωoT+Φ); 其阻抗為：Z=Uo/IoXejφ

交流放電法蓄電池內(nèi)阻測量原理圖見圖2。3.1 MOS管：MOS管的作用是由CPU通過D/A控制MOS管，使蓄電池向負(fù)載放電，產(chǎn)生電力工程用超低頻高壓發(fā)生器交流耐壓測試儀，特定頻率的、幅值穩(wěn)定的正弦波激勵(lì)信號。3.2多路開關(guān)：多路開關(guān)由CPU控制，進(jìn)行信號的切換。以實(shí)現(xiàn)蓄電池組中每節(jié)蓄電池內(nèi)阻的測量。3.3耦合電容：其作用是隔離直流，而使交流信號順利通過。為保證測量電路的精度，耦合電容要保證嚴(yán)格的匹配性。3.4可編程帶通濾波器：蓄電池在線工作時(shí)，充電裝置紋波電流可能相當(dāng)大，一些UPS電源的紋波電流有數(shù)安甚至數(shù)十安，遠(yuǎn)大于測量信號，如果不采取濾波，后級的放大器將會飽和。可編程帶通濾波器的設(shè)計(jì)可以使頻率接近為測量信號頻率，而其它頻率信號不能通過。這樣后級的放大器可以將微弱電力工程用超低頻高壓發(fā)生器交流耐壓測試儀，的測量信號進(jìn)行有效的放大。3.5高速同步A/D轉(zhuǎn)換器：它可以實(shí)現(xiàn)電流信號和電壓信號的同步高速采樣，確保電流信號和電壓信號嚴(yán)格的相位關(guān)系，并將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。3.6 DSP：雖然經(jīng)過前級的濾波去除了大部分干擾信號，但仍有相當(dāng)?shù)母蓴_信號和有效信號一起被采樣進(jìn)來，如不進(jìn)行處理，將會嚴(yán)重影響測量精度。由于只有頻率為fo的信號為有效信號，利用DSP的數(shù)字運(yùn)算能力，對采樣信號用FFT算法分別提取電流、電壓采樣信號中頻率為fo的信號部分進(jìn)行運(yùn)算。電流、電壓采樣信號送