一：試驗原理

    HDLF超低頻高壓發生器交流耐壓測試儀實際上是工頻耐壓試驗和串聯諧振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和串聯諧振交流耐壓時，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。從國內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，且操作簡單，與工頻試驗相比*性更多。這就是為什么發達國家普遍采用這一方法的原因。國家發改委已制定了《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》行業標準。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、大型高壓旋轉電機的交流耐壓試驗之中。

二：產品簡介

HDLF超低頻交流耐壓測試儀接合了現代數字變頻先進技術，采用微機控制，升壓、降壓、測量、保護*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、打印試驗報告。設計指標*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》電力行業標準，使用十分方便。現在國內外均采用機械式的辦法進行調制和解調產生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標準，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。本產品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點需要特別說明：

1.電流、電壓、波形數據均直接從高壓側采樣獲得，所以數據準確。

2.具有過壓保護功能，當輸出超過所設定的限壓值時，儀器將停機保護，動作時間小于20ms。

3.具有過流保護功能：設計為高低壓雙重保護，高壓側可按設定值進行精確停機保護；低壓側的電流超過額定電流時將進行停機保護，動作時間都小于20ms。

4.高壓輸出保護電阻設計在升壓體內，所以外面不需另接保護電阻。

5.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。

三：技術參數

1.輸出額定電壓：可按參數定制。

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，負峰值誤差：≤3％

6.電壓波形失真度：≤5％

7.使用條件：戶內、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%。若使用便攜式發電機供電，發電機要求：頻率50Hz，電壓220V±5%，功率應大于3KW，并且在發電機的輸出端并聯一只功率不小于800W的阻性負載（如電爐），以便穩定發電機的運轉速度。否則儀器將不能正常工作。

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當試驗回路中ω0L=1ω0C(C包括CX、C1、C2) 時,試驗回路產生并聯諧振,此時試品電壓等于電抗器電壓也等于升壓變壓器高壓側電壓。由于電抗器的補償作用,變壓器理論上僅提供回路阻性電流,可以大大降低對試驗變壓器的容量要求。因此該試驗回路適用于試品電容量大,而電壓較低的情況。低電壓的電抗器一般容易制作,試驗時可采用幾個低電壓電抗器并聯的方法或利用可調電抗器改變電感的方法來滿足并聯諧振要求。如果有一套調頻電源裝置的話,也可采用改變試驗電源頻率的方法,使回路滿足試驗要求。

 2·3串-并聯法

當試驗電壓較高、被試品電容量較大時,采用上述兩種方法都難以滿足試驗要求,主要是試驗設備難以滿足要求:一是合適的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備;二是不同長度的電纜電容量不相同,需要的電抗器也不一樣,即使是可調電抗器也往往由于可調范圍有限而難以滿足試驗要求。因此僅靠配備合適的電抗器來滿足試驗要求就比較困難,所以國內外進行長電纜交流耐壓試驗一般均采用串、并聯調頻諧振方式。

                 HDT變頻串聯諧振串-并聯諧振的等效電路

如圖3所示,在試驗回路中串入電抗器產生串聯諧振來提高被試品試驗電壓,在被試品兩端并聯電抗器使被試品電容電流大部份由電抗器來補償,從而使通過串聯電路中電抗器的電流大為減少,從而降低試驗對電抗器、試驗變壓器的要求。采用調頻電源裝置來改變試驗頻率使ω0L =1ω0C,使試驗回路產生諧振。這樣試驗設備就比較容易滿足試驗要求。

舉例來說，如一條110kV交聯電纜長為2km，其每km的電容量為0.12μF,每一相電纜總電容量大約為0.27uF,采用的補償電抗器為4個并聯,每個電抗器的電感量為200H左右,串聯電抗器電感也為200H左右, 在電抗器1串4并的串并聯諧振接線情況下,通過變頻電源盡量使試驗頻率接近于50Hz,計算的試驗頻率大約為48-45Hz,計算被試品電力電纜的電容電流大約為9.04A, 4個電抗器補償電感電流為7.23A,每個補償電抗器通過的電流不到2A,而串聯回路中的電抗器電流僅為1.81A,這樣每個電抗器只需要耐壓150kV電流大于2A;升壓變壓器的變比為K=18 000V/400V=45,輸出電壓為18kV,電流也只需要2A就能滿足試驗要求。

注:在電纜芯導體和金屬屏蔽層間施加試驗電壓110kV,持續5min,試驗結果全部通過。

 1)從試驗中可以看出,“串-并聯諧振法”綿陽市超低頻高壓發生器交流耐壓測試儀訂做綿陽市超低頻高壓發生器交流耐壓測試儀訂做實質上仍然是串聯諧振。這次試驗主要還是利用L- C諧振原理·與傳統的串聯諧振不同之處在于,電抗器L不是簡單的與被試品電力電纜電容Cx構成串聯諧振,而是與電抗器L1-L4和被試電纜電容Cx的并聯回路產生串聯諧振,諧振電壓為Uc。并聯電抗器L1-L4主要起補償作用。

 2)由于有了L1-L4的補償作用使得流過勵磁變壓器高壓側及串聯電抗器L上的電流I減小電抗器L的體積和重量將大大減輕以及勵磁變壓器容量也將大大減少相對提高了調頻諧振裝置的帶負載能力。使得原本很難進行的試驗項目,相對變得容易。