程控超低頻發生器*

一、超低頻系列産品及選用

 1、說明

2、超低頻系列産品                         表1

3、根據被試對向選擇适當規格的産品。

使用時，試品電容量不得超過儀器的額定容量。試品電容量過小，會影響輸出波形。若小于0.05µF，儀器将不能正常輸出。可并聯0.1 µF的電容輔助輸出。下面是一些設備的電容量，供用戶參考。

不同發電機的單相對地電容量                          表2

交聯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：

計算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

二、超低頻絕緣耐壓試驗原理

超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道，在對大型發電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現較大的電容量，所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設備，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頻率，從而降低了試驗電源的容量。從國内外多年的理論和實踐證明，用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設備的體積大為縮小，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗程序大大地減化，與工頻試驗相比優越性更多。這就是為什麼發達國家普遍采用這一方法的原因。我國電力部以委托武漢高壓研究所起草了《35kV及以下交聯聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗方法》行業标準。我國正在推廣這一方法，本儀器是根據我國這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉電機、電力電容器的交流耐壓試驗之中。

三、産品簡介

本産品接合了現代數字變頻*技術，采用微機控制，升壓、降壓、測量、保護*自動化，并且在自動升壓過程中能進行人工幹預。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、打印機輸出試驗報告。設計指标*符合《電力設備測試儀器通用技術條件，第4部分：超低頻高壓發生器通用技術條件》電力行業标準，使用十分方便。現在國内外均采用機械式的辦法進行調制和解調産生超低頻信号，所以存在正弦b波形不标準，測量誤差大，高壓部分有火花放電，設備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進行放電整形，所以設備的整體功耗較大。本産品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點需要特别說明：

電流、電壓數據均直接通過高壓側采樣獲得，所以數據真實、準确。

過壓保護：當輸出超過所設定的限壓值時，儀器将停機保護，動作時間小于２０ms。

過流保護：設計為高低壓雙重保護，高壓側可按設定值進行精确停機

保護；低壓側的電流超過額定電流時将進行停機保護，動作時間都小于２０ms。

★ 高壓輸出保護電阻設計在升壓體内，所以外面不需另接保護電阻。

由于采用了高低壓閉環負反饋控制電路，所以輸出無容升效應。

四、技術參數

1、輸出額定電壓：參見表1

2、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力：參見表1    0.1  Hz  zui大1.1µF

0.05 Hz  zui大2.2µF

0.02 Hz  zui大5.5µF

4、測量精度：３%

5、電壓正，負峰值誤差：≤３％

6、電壓波形失真度：≤５％

7、使用條件：戶内、戶外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、電源：交流50 Hz，220V ±5%

9、電源保險管：參見表1

五、儀器結構說明

1、控制器面闆示意圖  

圖1中各部件示意以及功能說明：

(1)“地"：接地端子，使用時與大地相連。

(2)“控制輸出"：輸出多芯插座，使用時與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對比度"：對比度調節旋扭，用于調節液晶顯示器的對比度。

(4)“功能鍵"：其功能由顯示器提示欄對應位置提示。

(5)“AC220V"：電源輸入插座，内藏保險管。

(6)“開關"：電源開關。内藏指示燈，開時亮，關時熄。

(7)“打印機"：打印測試報告。

(8)“液晶顯示器"：顯示測試數據。

2、升壓器結構示意圖

六 操作說明

1、連線方法

連線說明：用本産品随機配備的兩根線和接地線按圖3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。(注意:每次開機前都要對試品充分放電，升壓過程中需要停機時請先按停機鍵，再用電源開關)

按上述方法連好所有線路之後，就可以将電源開關打開。儀器在微機上電複位下，自動進入如圖4所示的設限界面。在進行連線、拆線、或暫不使用儀器時，應将電源關掉。電源插座上裝有保險管。若開機屏幕無顯示，應先檢查保險管是否熔斷。大小應按表1提供的數據更換。

(2) 設置限定參數

在圖4所示的設限界面上，可根據試驗的需要設定好試驗頻率、試驗電壓、高壓側的過壓保護值、過流保護值、試驗時間。将光标移到相應的設定，按确定鍵選擇。

頻率有三種選擇：0.1、0.05、0.02。它規定了儀器的輸出頻率。單位為Hz

試驗電壓範圍為10KV至額定值。(請不要設小于10KV的試驗電壓),它規定了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個設定電壓值時，就不再升壓，并保持在這個峰值下進行等幅的正弦波輸出。

電壓保護值設定範圍為0至額定值，單位為kV。它規定了通過試品的電壓上限值，當電壓超過此設定時，儀器自動切斷輸出，進行停機操作。一般情況下電壓保護值設定為比試驗電壓高4KV。

電流保護值設定範圍為0至額定值，單位為mA。它規定了通過試品的電流上限值，當電流超過此設定時，儀器自動切斷輸出，進行停機操作。

定時修改範圍：0-99分。它規定了試驗時間的長短。單位為分鐘。

以上電壓，電流均為峰值，儀器顯示的測量數據，以及打印報告上的電壓電流值均為峰值。

将光标移到“啟動試驗電壓"按确定鍵，儀器進入圖5所示的升壓界面。

                                圖5（升壓畫面）

自檢成功後，儀器自動進入升壓狀态。儀器将用若幹個周期的時間将電壓升至設定值。在升壓過程中，按停機鍵，儀器将切斷電壓輸出，回到開始畫面。當升壓值接近設定值時出現圖6

此時按“上下"鍵，微調電壓，按“确定"鍵，儀器開始計時，計時結束後自動打印試驗報告。回到開始畫面，放電結束後再開始下一次測量。

    ★另外還有兩種非正常停機：過壓保護停機、過流保護停機。停機後出現相應的提示界面，放電結束後，再調整限制電壓值或限制電流值，再開始下次測量。

七　電纜的超低頻耐壓試驗方法

1、将與試品相連的電器設備全部脫離試品電纜。

2、采用10000V兆歐表對試品電纜各相分别進行絕緣電阻試驗，記錄試驗值。

3、試驗電壓峰值：Ｕmax＝３Ｕo，其中Ｕo為電纜導體對地或金屬屏蔽之間的額定工作電壓。例如：額定電壓為10KV電纜，單相額定電壓 Ｕo：

Ｕo＝１０/√３kV

所以試驗電壓峰值為：Ｕmax＝３Ｕo

＝３×１０/√３kV

＝√３×１０kV

＝１７．３２kV

4、試驗時間：60分鐘。

5、可分相進行測試。試品電纜的電容值在試驗設備負載容量能力範圍内時，可将試品電纜三相線芯并聯後，同時進行耐壓試驗。

6、用随機附帶的柔性連接電纜将試驗設備與試品電纜按圖７所示的方法相連接。合上電源，設定好試驗頻率、時間和電壓以及高壓側的過流保護值、過壓保護值，然後開始升壓試驗。升壓過程應密切jian視高壓回路，監聽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、試驗時間到後，儀器自動停機。試驗中若無破壞性放電發生，則認為通過耐壓試驗。

8、在升壓和耐壓過程中，如電流異常增大，電壓不穩，試品電纜發生異味，煙霧或異常響聲或閃烙等現象，應立即停止升壓，停機後查明原因。這些現象如果是試品電纜絕緣部分薄弱引起的，則認為耐壓試驗不合格。如确定是試品電纜由于空氣濕度或表面髒污等原因所緻，應将試品電纜清潔幹燥處理後，再進行試驗。

9、試驗過程中，如果遇到非試品電纜絕緣缺陷使儀器出現過流保護，在查明原因後，應重新進行全時間連接耐壓試驗。不得僅進行“補足時間"試驗

 八、大型高壓發電機的超低頻耐壓試驗方法

對發電機的超低頻耐壓試驗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補充說明。

1、在交接、大修、局部更換繞組以及常規試驗時，均可進行此項試驗。用0.1Hz超低頻對電機進行耐壓試驗，對發電機端部絕緣的缺陷比工頻耐壓試驗更有效。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絕緣外面的半導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小；而在超低頻情況下，此電容電流大大減小了，半導體防暈層上的壓降也大為減小，故端部絕緣上電壓較高，便于發現缺陷。

2、連線方法：試驗時應分相進行，被試相加壓，非被試相短接接地。如圖８所示

3、按照有關規程的要求，試驗電壓峰值可按如下公式确定：

Ｕmax＝√2βＫUo

其中Ｕmax ：為0.1Hz試驗電壓的峰值（kV）

β：0.1Hz與50Hz電壓的等效系數，按我國規程的要求,取1.2

Ｋ：通常取1.3∽1.5  　一般取1.5

Ｕo ：發電機定子繞組額定電壓（kV）

例如：額定電壓為13.8 kV的發電機，超低頻的試驗電壓峰值計算方法為：          Ｕmax＝×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)

4、試驗時間按有關規程進行

5、在耐壓過程中，若無異常聲響、氣味、冒煙以及數據顯示不穩定等現象，可以認為絕緣耐受住了試驗的考驗。為了更好地了解絕緣情況，應盡可能全面jian視絕緣的表面狀态，

特别是空冷機組。經驗指出，外觀jian視能發現儀表所不能反映的發電機絕緣不正常現象，如表面電暈、放電等。

九、電力電容器的超低頻耐壓試驗方法

試驗操作方法與上述方法相似，連線方法如圖9所示。在确定試驗電壓和試驗時間時，應按照有關規程辦。　  

十、注意事項

1、本儀器所配升壓器不得作它用。

2、機内帶電,切勿自行拆機修理，以免發生意外。儀器有故障，應與我公司修理。

3、關機後應用放電棒對試品進行充分放電,再拆線。

4、開機前應用放電棒對試品進行充分放電。

5、每次啟動升壓前應用放電棒對試品進行充分放電

十一、随機附件

1、高壓連接電纜一根。

2、低壓連接電纜一根。

3、電源線一根。

4、電源保險管十隻。

5、放電棒一根。

一、産品概述

    是在同類産品YDJ（G）型變壓器的基礎上，按變壓器國家标準ZBK41006—89要求，經改進後生産的一種新型産品，本系列産品具有體積小、重量輕、結構緊湊、功能齊全、使用方便等特點。實用于電力、工礦、科研等部門，對各種高壓電氣設備、電氣元件、絕緣材料進行工頻耐壓試驗和直流洩漏試驗，是高壓試驗中*的儀器。

二、産品結構

    鐵芯為單框式。線圈采用同芯圓筒多層塔式結構，初級低壓繞組繞在鐵芯上，次級高壓繞組繞在低壓繞組外側，這種同軸布置減少了繞組間的藕合損耗。高壓矽堆用特殊工藝封裝在套管内，産品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結構，整體外型美觀大方。其内外部結構見圖1。

産品型号含義

Y  D  Q   C（  ）—□ / □

                           圖1：結構示意圖
  1-均壓球；2-矽堆短路杆；3-高壓套管；4-油閥；5-殼體；6、7-調整電壓輸入a、x端子；8、9-儀表測量E、F端子；10-高壓尾X端子；11-變壓器外殼接地端；12-高壓輸出A端子；13-高壓整流矽堆；14-内部均壓環；15-變壓器鐵芯；16-初級低壓繞組；17-測量儀表繞組；18-二次級高壓繞組；19-變壓器油。

三、工作原理

    為單相變壓器，聯結組标号II。單台變壓器的工作過程，用交流220V（10KVA以上為380V）電壓接入電源控制箱（台），經電源控制箱（台）内自藕調壓器（50KVA以上調壓器外附）調節0~200V（10KVA以上0~400V）電壓至試驗變壓器的初級繞組，根據電磁感應原理，在變壓器高壓繞組可獲得試驗所需的高電壓。其工作原理圖見圖2所示。

  1、工作原理示意圖

                           圖2 ：工作原理示意圖
在試驗變壓器中：a、x為低壓輸入端；A、X 為高壓輸出端；E、F為儀表測量端。
 2、單台交直流兩用型變壓器工作原理見圖3。圖中所示：高壓套管内裝有高壓矽堆，串接在高壓回路中作高壓整流，以獲得直流高電壓。當用一短路杆将高壓矽堆短接時，可獲得交流高電壓，其狀态為交流輸出；反之在抽出短路杆時，其狀态為直流輸出。
3、三台變壓器串激獲得更高電壓原理見圖4，串激變壓器有很大的優越性，因為整個試驗裝置由多個單台串激式變壓器組成，單台試驗變壓器有着體積小、重量輕、便于運輸的特點，它既可以串接成高出幾倍的單台試驗變壓器輸出電壓組合使用，又可以分開單獨使用。整套試驗裝置投資小、經濟實惠。圖3所示：在三台串激式試驗變壓器串激使用中，單台變壓器B1、B2、B3的輸出電壓都是U，*、二級的試驗變壓器内部都有一個激磁繞組，分别為A1、C1 和A2、C2。當控制電壓加在*級變壓器B1的初級繞組a1、x1上，激磁繞組A1、C1給予試驗變壓器B2初級繞組供電，第二級試驗變壓器B2的激磁繞組A2、C2給試驗變壓器B3的初級繞組供電。由于*級變壓器B1的高壓尾及殼體接地，第二、三級的變壓器B2和B3對地有絕緣支架的隔離，這樣變壓器B1、B2、B3對地輸出電壓分别為1U、2U、3U。

                 圖3：三台高壓試驗變壓器串激工作原理示意圖
B1、B2、B3- 串激式高壓變壓器；1U、2U、3U-各級對地電壓；
PV- 高壓示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-絕緣支架。

四、使用方法及注意事項    

 1、做工頻耐壓試驗使用接線方法見圖5。做工頻耐壓試驗前，先根據試驗變壓器的額定容量選擇好限流電阻，(水電阻)的阻值，再根據被試品需加的高壓電壓值調整好放電球隙的球間距，為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應在高壓側接入FRC阻容分壓器來測量電壓。

                      圖4：工頻耐壓試驗使用接線原理示意圖
R1、R2- 限流電阻； Qx- 放電球隙； XJ- 被試品；
FRC- 阻容分壓器； V- 分壓器高壓表。 
按照圖4、結合圖2所進行的工頻耐壓試驗接好工作線路，試驗變壓器的高壓繞阻的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F端、試驗變壓器的外殼以及電源控制箱（台）的外殼必須可靠接地。
用三台試驗變壓器串激做工頻耐壓試驗時、第二、三級試驗變壓器的初級繞組X端，儀表測量繞組的F端，以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級試驗變壓器的外殼，第二、三級試驗變壓器的主體必須放置在絕緣支架上。除*級以外、第二、三級試驗變壓器的主體不要接地線。其接線方式見圖3所示。
 接電源前，電源控制箱（台）的調壓器必須調到零位。接通電源後，綠色指示燈亮，按一下啟動按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗變壓器已接通控制電源，開始升壓。
 從零位開始按順時針方向勻速旋轉調壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法，即20S逐級升壓法，慢速升壓法，即60S逐級升壓法，極慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗電壓的75%後，再以每秒2%額定試驗電壓的速度升到您所需試驗電壓，并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況，被試品施加電壓的時間到後。應在數秒内勻速将調壓器返回，高壓降至1/3試驗電壓以下，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然後切斷電源線，試驗完畢。

工頻耐壓試驗操作過程注意事項

1、試驗人員應做好責任分工,設定好試驗現場的安全距離,仔細檢查好被試品及試驗變壓器的接地情況,并設有專人監護安全及觀察被試品狀态工作。
2、被試品主要部位應清除幹淨，保持幹燥，以免損壞被試品和帶來試驗數值的誤差。
3、對大型設備的試驗，一般都應*行試驗變壓器的空升試驗，即不接試品時升壓至試驗電壓，以便校對好儀表的指示精度，調整好放電球隙的球間距。
4、做耐壓試驗時升壓速度不能過快，并防止突然加壓，例如調壓器不在零位的突然合閘，也不能突然斷電，一般應在調壓器降至零位時分閘。
5、在升壓或耐壓試驗過程中，如發現下列不正常情況，1 電壓、電流表指針擺動很大，2 被試品發出不正常響聲，3 發現絕緣有燒焦或冒煙現象，應立即降壓，切斷電源，停止試驗并查明原因。
6、使用本産品做高壓試驗時，除熟悉本說明書外，還必須嚴格執行國家有關标準和操作規程。

2、做直流耐壓和洩漏試驗使用接線方法見圖5。由于是交直流兩用變壓器，應把高壓矽堆短路杆從套管中抽出，使變壓器為直流輸出狀态。做直流洩漏試驗前，先根據洩漏試驗中輸出端斷路電流不超過高壓矽堆的zui大整流為宜，選擇好限流電阻（水電阻）的阻值，再根據被試品對直流高壓波形的要求選擇好高壓濾波電容的電容值。為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應在高壓側接入FRC阻容分壓器來測量電壓。 

                      圖 5：直流洩漏試驗使用接線原理示意圖
R- 限流電阻； C- 高壓濾波電容； XJ- 被試品； G- 矽堆短路杆；
FRC- 阻容分壓器；V- 分壓器高壓表；uA- 微安表；D- 高壓整流矽堆。
按照圖5、結合圖3所進行的直流洩漏試驗接好工作線路。試驗變壓器的高壓繞組的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F 端、試驗變壓器的外殼以及電源控制箱（台）的外殼必須可靠接地。

                           接線原理圖

                                接線原理圖
 接電源前、電源控制箱（台）的調壓器必須調到零位。接通電源後，綠色指示燈亮，按

一下啟動按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗變壓器已接通控制電源，開始升壓。
 從零位開始按順時針方向勻速旋轉調壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法即20S逐級升壓法；慢速升壓法，即60S逐級升壓法；級慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗電壓或額定直流電流下的參考電壓。試驗中應嚴密注意直流高壓表、洩漏電流表指示以及被試品的情況。試驗完畢後，應訊速均勻将高壓降至零位，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然後切斷電源。此時應用直流高壓放電棒給被試品及試驗裝置本身充分放電。

注意事項

（1）試驗人員應做好責任分工，設定好現場的安全距離，仔細檢查好被試品及試驗變壓器的接地情況，并設有專人監護安全及觀察被試品狀态工作。
（2）被試品做試驗前，應拆除所有對外連線，并充分放電，主要部位應清除幹淨，保持幹燥，以免損壞被試品及帶來試驗數值的誤差。
（3）對于大容量試品（電容器、超長電纜等）試驗時應緩慢升壓，防止被試品的充電電流過大而燒壞微安表，必要時應分級加壓分别讀取各電壓下微安表的穩定讀數。
（4）試驗過程中，應嚴密jian視被試品、微安表及試驗裝置等，一旦發生閃爍、擊穿等現象應立即降壓，切斷電源，并查明原因。

五、配套選購産品

下列産品僅供選擇，購買時需另行計價。
1.KXJ系列電源控制箱 容量:1KVA-5KVA、輸入電壓：220V
2.KZT系列電源控制台 容量:10KVA~300KVA輸入電壓：220V或380V
3.數字微安表：SWB-II
4.高壓濾波電容： 0.01MF、40 ~ 100KV
5.高壓直流放電棒： FBR— 70、140、210KV
6.放電球隙： Q—50、100、150、200、250、500
7.标準試油杯： 400ml
8.折疊式手推車： 150、300型
9.絕緣支架： 50、100、200、300、400KV
10.阻容分壓器： FRC —50、100、150、200KV
11.高壓矽堆： 2DL—150、300、450KV
12.水 電 阻： 50、100

六、主要試驗設備的選擇

 1、變壓器
    其高壓側額定電壓應不小于被試品的zui高試驗電壓，額定電流不小于被試品的zui大電容電流。被試品的電容電流和變壓器所需容量計算式為：

被試品電容量Cx可由交流電橋測出。常用的被試品電容量按表1選取。

幾種常用被試品的電容量（pF） 表1

2、調壓設備
  （1）自藕調壓器。其調壓範圍廣、功率損耗小、波形畸變小、選擇這種調壓方式為。自藕調壓器的容量按0.75 ~ 1倍的試驗變壓器的容量選擇，适用于容量為100KVA以下的變壓器的調壓。
  （2）感應調壓器。其調壓範圍大，波形畸形小、但結構複雜、價格較貴，當變壓器的容量較大時（如100KVA以上）使用。
3、限流電阻
   限流電阻的作用是，當被試品擊穿時，限制斷路電流，從而保護變壓器，防止故障的擴大。其數值以zui高試驗電壓為準，按0.5 ~ 1 Ω / V（有效值）選擇，限流電阻可用水電阻。注意水不能充滿玻璃管，應留有餘地，以防爆裂。
4、放電球隙
   放電球隙的布置方式有垂直和水平兩種，球隙間距S和球的直徑D的關系應保護在0.05D ≤S ≤0.5D範圍内，球隙上的水電阻阻值一般按0.1 ~ 1Ω/V選取,設置放電球隙的目的是為了對重要的被試品起保護作用,可以将由于誤操作或被試品擊穿引起的過電壓限制在允許的範圍内。

七、試驗變壓器技術指示

1、使用環境條件
環境溫度不高于+40℃、不低于—20℃；空氣相對濕度不大于90%；海拔高度不超過2000米；
2、工作電壓
電源控制箱（台）輸入電壓為工頻220V或380V、相對誤差不超過±10%；（具體使用電壓根據用戶所定變壓器規格選取）
八、随貨文件

産品說明書 1份
産品出廠試驗報告 1份
産品合格證 1份
裝箱單 1份