中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电动机超低频交流装置

ZSVLF-80KV超低频高压发生器 | 参考标准：DL/T849.4-2004

我国正在推广这一方法
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。我们知道，在对大型发电机、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，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，电力部门采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。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。试验程序大大地减化，与工频试验相比优越性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。我国电力部以委托武汉高压研究所起草了《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。本仪器是根据我国这一需要研制而成的。可广泛用于电缆、大型高压旋转电机、电力电容器的交流耐压试验之中。
超低频高压发生器是进行超低频交流耐压试验的高压测试装置，本装置适用于电力部门和工矿企业在现场对聚乙烯、交联聚乙烯塑料电缆及其他高压电气设备进行绝缘耐压试验。本装置相对于直流耐压试验具有较小的破坏性且与交流工频耐压具有等效性。

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一、用本ZSVLF-80KV超低频高压发生器做电缆和发电机耐压试验前，应该先用兆欧表进行测试，兆欧表测试没有问题后，才能使用本仪器。
10KV电缆试验时，应单相试验，电压设定为18KV，频率设定为0.1Hz(推荐使用)、
0.05Hz(推荐使用)、0.02Hz(升压过程较慢)、0.01Hz(升压过程很慢，10～40分钟，适合10公里以上电缆)，说明书上所说的带载能力是理论值，现场时10KV电缆长度可达到3-20公里。

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。我们知道，在对大型发电机、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，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，电力部门采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。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。试验程序大大地减化，与工频试验相比优越性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。我国电力部以委托武汉高压研究所起草了《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。我国正在推广这一方法，本仪器是根据我国这一需要研制而成的。可广泛用于电缆、大型高压旋转电机、电力电容器的交流耐压试验之中。
二、ZSVLF-80KV超低频高压发生器简介
结合了现代数字变频先进技术，采用微机控制，升压、降压、测量、保护完全自动化，并且在自动升压过程中能进行人工干预。由于全电子化，所以体积小重量轻、大屏幕液晶显示，清晰直观、打印机输出试验报告。设计指标完全符合《电力设备专用测试仪器通用技术条件，第4部分：超低频高压发生器通用技术条件》电力行业标准，使用十分方便。现在国内外均采用机械式的办法进行调制和解调产生超低频信号，所以存在正弦波波形不标准，测量误差大，高压部分有火花放电，设备笨重，而且正弦波的二，四象限还需要大功率高压电阻进行放电整形，所以设备的整体功耗较大。本产品均能克服这样一些不足之处，另外，还有如下特点需要特别说明：
1、电流、电压数据均直接通过高压侧采样获得，所以数据真实、准确。
2、过压保护：当输出超过所设定的限压值时，仪器将停机保护，动作时间小于２０ms。
3、过流保护：设计为高低压双重保护，高压侧可按设定值进行精确停机保护；低压侧的电流超过额定电流时将进行停机保护，动作时间都小于２０ms。
4、高压输出保护电阻设计在升压体内，所以外面不需另接保护电阻。
5、由于采用了高低压闭环负反馈控制电路，所以输出无容升效应。
三、ZSVLF-80KV超低频高压发生器参数
1、输出额定电压：参见表
2、输出频率：0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz、0.01Hz。
3、带载能力：参见表1    0.1  Hz  最大1.1μF(理论值，现场电缆长度为3 - 8公里）
0.05 Hz  最大2.2μF(理论值，现场电缆长度为3 - 35公里）
0.02 Hz  最大5.5μF(理论值，现场电缆长度为3 - 35公里）
0.01 Hz  最大11.0μF(理论值，现场电缆长度为35公里以上）
4、测量精度：±（3%满量程+0.5KV）
5、电压波形失真度：≤5%
6、使用条件：户内、户外；温度：-10℃∽+40℃；湿度：≤85%RH
7、电源：交流50 Hz，220V ±5%

电缆的超低频耐压试验方法
1、将与试品相连的电器设备全部脱离试品电缆。
2、采用10000V兆欧表对试品电缆各相分别进行绝缘电阻试验，记录试验值。
3、试验电压峰值：Ｕmax＝３Ｕo，其中Ｕo为电缆导体对地或金属屏蔽之间的额定工作电压。例如：额定电压为10KV电缆，单相额定电压 Ｕo：
4、试验时间：3分钟。
5、可分相进行测试。试品电缆的电容值在试验设备负载容量能力范围内时，可将试品电缆三相线芯并联后，同时进行耐压试验。
6、用随机附带的专用柔性连接电缆将试验设备与试品电缆按图8所示的方法相连接。合上电源，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，即开始记录试验时间并读取试验电压值。
7、试验时间到后，仪器自动停机。试验中若无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。
8、在升压和耐压过程中，如电流异常增大，电压不稳，试品电缆发生异味，烟雾或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。
9、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，应重新进行全时间连接耐压试验。不得仅进行“补足时间”试验
八、大型高压发电机的超低频耐压试验方法
对发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重点补充说明。
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、连线方法：试验时应分相进行，被试相加压，非被试相短接接地。如图9所示
3、按照有关规程的要求，试验电压峰值可按如下公式确定：
Ｕmax＝√2βＫUo
          其中Ｕmax ：为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,取1.2
Ｋ：通常取1.3∽1.5  　一般取1.5
Ｕo ：发电机定子绕组额定电压（kV）
例如：额定电压为13.8 kV的发电机，超低频的试验电压峰值计算方法为：
                 Ｕmax＝ ×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)
4、试验时间按有关规程进行
5、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发电机绝缘不正常现象，如表面电晕、放电等。

超低频高压发生器操作说明
1、连接方法
   （1）单独使用I号升压器（试验电压≤30KV）连接方法
连线说明：用本产品随机配备的一根专用线和接地线按图3的方法连接。电源插座用电源线连至50Hz/220V的交流电上。
   （2）I号升压器和II号升压器串联使用（试验电压≤80KV）连线方法
连线说明：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50Hz/220V的交流电上。
2、中试控股详细介绍操作程序
(1) 开机。(注意:每次开机前都要对试品充分放电，升压过程中需要停机时请先按停机键，再用电源开关)开机前请将升压器上的排气孔旋松，升压过程可能会有少量油溢出，是正常现象。
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所示的设限界面。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。大小应按表1提供的数据更换。
(2) 设置限定参数
  程控超低频高压发生器的设限界面上，可根据试验的需要设定好试验频率、试验电压、高压侧的过压保护值、过流保护值、试验时间。将光标移到相应的设定，按确定键选择。
  升压器号设定：如果使用I号升压器单独升压，升压器号设定为I号（此时试验电压设定≤30KV），如果使用I号升压器和II号升压器串联升压，升压器号设定为I+II号。
  频率有三种选择：0.1、0.05、0.02。它规定了仪器的输出频率。单位为Hz。
  试验电压范围为10KV至额定值。(请不要设小于10KV的试验电压),它规定了我们所要升至的试验电压。仪器升至接近这个设定电压值时，就不再升压，并保持在这个峰值下进行等幅的正弦波输出。
  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，进行停机操作。一般情况下电压保护值由系统自动设定,比试验电压高2-4KV。
  程控超低频高压发生器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，进行停机操作, 一般情况下电流保护值由系统自动设定。
  定时修改范围：0-60分。它规定了试验时间的长短。单位为分钟。
  以上电压，电流均为峰值，仪器显示的测量数据，以及打印报告上的电压电流值均为峰值。将光标移到“启动试验电压”按确定键，仪器进入图6所示的升压界面。
自动升压 
自检成功后，仪器自动进入升压状态。仪器将用若干个周期的时间（几分钟）将电压升至设定值。在升压过程中，按停机键，仪器将切断电压输出，回到开始画面。当升压值接近设定值时出现图7
在程控超低频高压发生器此时按“上下”键1秒钟，微调电压，可多次调整，调整到设定值时按“确定”键1秒钟，仪器开始计时，计时结束后自动打印试验报告。回到开始画面，放电结束后关机再开始下一次测量。另外还有两种非正常停机：过压保护停机、过流保护停机。停机后出现相应的提示界面，放电结束后，再调整限制电压值或限制电流值，再开始下次测量。

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全自动超低频高压发生器耐压试验主要是用于鉴定交联聚乙烯电力电缆的绝缘强度，是简便、有效，也是直接的方法，其试验结果可以作为判断交联聚乙烯电缆能否投入运行的重要参考依据。设备的主要组成是由0.1HZ的电压发生器，试验电压的波形或频率输出指示，峰值电压和电流的显示仪表，记录时间的计时器，保护电阻，以及柔性连接电缆等部分组成，该设备设有可靠的过电流和过电压保护功能，还有安全可靠的内置放电功能，操作简单，也更加安全。
全自动超低频高压发生器耐压试验作业中的主要实际应用步骤
1、首先将与试验设备和电缆相连接的电气设备必须全部脱离，并将试验设备和试验电缆的接地采用裸铜线与接地系统进行可靠联接，（为了保证作业人员和设备的安全，这是一个必须确认的步骤）并记录当时试验的环境条件以备查。
2、作业前要求使用10000V的兆欧表，对试验设备及电缆的各相分别进行绝缘电阻的测试，对被测电缆进行初步性的判断，并记录测试的结果，若初步测试合格，则可以开始耐压试验作业。
3、试验时的峰值电压应当取试验电缆额定线电压的3倍，电压选择过低则不能有效的发现电缆和设备的缺陷。为了保证试验的准确性和可靠性，一般要求耐压试验的时间不少于60分钟。
4、用柔性电缆将试验设备与被测电缆相连接，然后合上电源开关，开始进行升压试验，升压时要缓慢平稳加压，切不可升压过急，在升压过程中要密切监视高压回路电压指示，查看电缆是否有闪络或异常的响声，待升至试验电压后，开始记录时间并读取试验电压值。
5、耐压试验时间至60分钟，应先将电压降到零位，然后切断电源开关，连接好地线，若在试验的过程中测试电缆或设备没有出现闪络或破坏性放电现象，就可以认定电缆的耐压试验通过。
6、在升压和耐压的试验过程中，如果发现电压表的波动较大，电流急剧增加，试验电缆和设备发出异味或异常响声闪络等现象，应立即停止升压，并将电压降至零位，查找出现故障的原因，待处理确认后方可再次进行耐压试验。
 
全自动超低频高压发生器在试验过程中应注意事项
1、容升效应和电压谐振
由于电缆的耐压试验过程纯属于容性负载，所以在使用超低频高压发生器进行耐压试验时，试验线路中产生的容性电流会在电压发生器的绕组上产生一定量的频抗压降，这样就形成了实际作用在试验电缆上的电压较高，就会产生容升效应，并且电缆的长度越长，容量越大，则容升效应更加明显，因此，在进行耐压试验时，要求在电缆的端侧进行试验电压值的测量，试验时一定要仔细观察电压值，避免试验电缆承受过高的电压而造成损伤。
其次试验电缆的电容与电压发生器构成了一个串联回路，当两者的漏抗值相等或者接近时，极容易发生串联谐振，同样会造成试验电缆端电压明显升高，如果电压过高就会危及试验设备及试验电缆的绝缘，所以根据这一特殊现象，试验时要求在电缆的输出端连接适当容量的阻尼电阻，用来削弱电压谐振的强度，从而保证被测电缆或设备不承受过高的电压损伤。
2、试验设备电压测量仪表的正确使用
在使用超低压高压发生器进行耐压试验时，电压的测量值不可使用电压有效值数据，必须使用峰值电压表进行超低频耐压试验电压的测量值，这是必须注意的事项，只有这样才能真实反映被测电缆承受的zui高电压。从而保护被测的电缆或设备不受损伤。