一种超低频高压发生器的制造方法

专利名称:一种超低频高压发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超低频高压发生器，所述正半周调幅信号发生器、输出电压调节器、升压变压器、高压整流器、正负半周换向器以及波形修正器依次连接配合使用，所述输出电压显示器和输出电流显示器连接在一个线路中，所述输出电压整定器和过流保护装置连接在一个电路中，所述调速电机、心形曲线轮、齿轮变速装置、调压器均为输出超低频调制信号结构配置。本实用新型采用心形曲线轮运动调节调压器产生超低频正弦波信号，其工作频率稳定，波形良好，超低频高压信号采用正、负半周合成技术，用机械换向方法合成完整的正弦波高压信号，使高压合成部件体积小，重量轻。
【专利说明】一种超低频高压发生器

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压发生器的【技术领域】，尤其是一种超低频高压发生器。

【背景技术】
[0002]超低频(0.1Hz)高压发生器主要用于聚乙烯绝缘的电力电缆的耐压测试，也可用于大型电力变压器的绝缘耐压测试。采用超低频高压测试电力电缆的耐压是一种新的方法。它的优点为:对被试电缆不会造成损坏，特别是正在运行开始老化但还可以使用的电缆，因此它是无损坏的耐压试验方法。这种测试比直流高压试验对新铺电缆和维修过的电缆，在其连接处和端头出头联接错误的判定要准确。采用超低频高压测试电缆耐压其测试设备比用工频高压试验设备体积小、重量轻。
[0003]采用直流高压测试电缆的耐压，由于所施压的电压为电缆的相电压VO的6-8倍，这样高的电压容易使本来可以使用的电缆击穿。据资料统计，德国一家电力公司在1978-1980年间1kV XLPE电缆投运41个回路，发生87次故障，瑞典在3kV到24.5kV的XLPE电缆投运9000km以上，发生故障107次；许多故障均是由于受到重复的直流耐压试验引起的。
[0004]采用0.1Hz超低频高压测试电缆只需施加3V0的峰值高压，不易使电缆中由于长期埋在地下或是晒雨淋产生的水树很快地形成电树，而损坏电缆。上海宝山钢铁厂采用0.1Hz高压测试电缆，对244条电缆进行测试，除一根电缆已坏外，其余全部正常可用。
[0005]另外，采用直流高压测试电缆耐压，由于其电压均匀分布在电缆断面上，对于电缆的连接处和端头处由电树而产生电荷积累，不易产生局放，结果测试合格的电缆在交流使用时并不一定不出现故障。采用0.1Hz超低频电压，对电缆连接处和端头接错等故障很容易产生局放，发现电缆的耐压故障。
实用新型内容
[0006]针对上述问题，本实用新型旨在提供一种超低频高压发生器。
[0007]为实现该技术目的，本实用新型的方案是:一种超低频高压发生器，包括正半周调幅信号发生器、输出电压调节器、升压变压器、高压整流器、正负半周换向器、波形修正器、输出电压显示器、输出电流显示器、输出电压整定器、过流保护装置、调速电机、心形曲线轮、齿轮变速装置、调压器，所述正半周调幅信号发生器、输出电压调节器、升压变压器、高压整流器、正负半周换向器以及波形修正器依次连接配合使用，所述输出电压显示器和输出电流显示器连接在一个线路中，所述输出电压整定器和过流保护装置连接在一个电路中，所述调速电机、心形曲线轮、齿轮变速装置、调压器均为输出超低频调制信号结构配置。
[0008]本实用新型额定输出电压为27kV，最高电压为30kV。该仪器其输出超低频信号频率为0.1Hz,0.05Hz和0.02Hz三种，在0.1Hz时负载电容量为1.1 μ F(约为1kV电力电缆5km)，对于更长的电缆，如电容量为1.1-2.2μ F则可用0.05Hz高压试验，如电缆电容量为2.2 μ F-5.5 μ F，则选用0.02Hz进行试验。采用心形曲线轮运动调节调压器产生超低频正弦波信号，其工作频率稳定，波形良好。超低频高压信号采用正、负半周合成技术，用机械换向方法合成完整的正弦波高压信号，使高压合成部件体积小，重量轻。对长电缆具有电容量大时，在电压下降时电缆上的电荷不易放掉，在18°和42°处采用放电技术，使波形在下降时能回到零再进行切换。输出电压和电流显示采用指针表和数字表双显示，指针表指示电压和电流按超低频电压周期变化，同时指示测试时电缆故障现象。数字表稳定显示输出电压和电流的正、负峰值，便于电压和电流准确读数。

【附图说明】

[0009]图1为本实用新型的方框原理图；
[0010]图2为本实用新型输出超低频调制信号的工作原理图；
[0011]图3为心形曲线轮的运动轨迹图；
[0012]图4为正弦信号完成的电路原理图；
[0013]图5为电压信号的波形图；
[0014]图6为电缆上的实际电压波形图。

【具体实施方式】
[0015]下面结合附图本和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
[0016]如图1所示，本实用新型实施例的一种超低频高压发生器，包括正半周调幅信号发生器1、输出电压调节器2、升压变压器3、高压整流器4、正负半周换向器5、波形修正器6、输出电压显示器7、输出电流显示器8、输出电压整定器9、过流保护装置10、调速电机11、心形曲线轮12、齿轮变速装置13、调压器14，所述正半周调幅信号发生器1、输出电压调节器2、升压变压器3、高压整流器4、正负半周换向器5以及波形修正器6依次连接配合使用，所述输出电压显示器7和输出电流显示器8连接在一个线路中，所述输出电压整定器9和过流保护装置10连接在一个电路中，所述调速电机11、心形曲线轮12、齿轮变速装置13、调压器14均为输出超低频调制信号结构配置。
[0017]本实用新型为输出电压整定保护，采用拨码盘，预先选定过压保护电压点，当输电压达到所选定的电压值时，自动切断输出高压。过流保护:当负载容量较大，输出电流超过仪器的最大输出电流时，自动切断输出高压。定时功能:当需要计时测试时，开启定时器，到时自动关机。超低频信号发生器产生0.1Hz以下的超低频正弦波信号的方法很多，但要使?目号频率稳定和波形的失真度很小也是相当困难的。本机米用的方法是用调速电机驱动心形曲线轮，控制调压器，使调压器的输出电压形成正半周超低频调制信号。心形曲线轮的运动经电机驱动和齿轮变速后，使调压器按正弦上升和下降，如图3所示的调制波形。其载波为工频50Hz信号，调幅信号为超低频信号。改变调速电机的转速可以产生0.1Hz,0.05Hz、0.02Hz的调制信号。其可靠性和精度比较高。从图1中可以看出，超低频信号发生器所产生的信号波形为正半周的调幅信号，此信号经调压和高压变压器升高后再进行整流，其输出信号为超低频正半周正弦波信号。由图4可见，调制信号经高压变压器升压之后，整流输出为连续的正半周超低频信号。在第一正半周信号时，Jl和J4闭合，输出正半周信号，第二个正半波信号时，J2和J3闭合，则输出负半周信号。由于Jl至J4处于高压状态，因此要求其触点的距离必须较远，一般的继电器和接触器都不能处于高压状态下工作。本产品中Jl至J4采用电磁铁在信号过零位时进行切换动作，驱动一对铜球状的离合触点，为了保持高压状态的离合距离，将换向器和高压变压器全部浸入高压绝缘油中，以缩短其绝缘距离。采用这种换向技术要求其准确性较高，在J1、J4闭合时，J2、J3必须立即脱开，如不能立即脱开或不能离开到要求的距离，将会造成短路或打火放电。换向的时间也必须很准确，否则会造成波形失真。因此，这种高电压正、负半波信号合成方法，原理虽然很简单，但生产和调整相当困难。波形修整电路采用超低频高压测试电缆，当电缆较长，其电容较大时，在正弦高压信号下降时，由于电缆上所充的电荷不能很快的放电，因此很难回到零值。如果在零位进行换向，其电压信号的波形将如图5所示。为了使波形的失真度减小，在下降到18°和42°时，设置两个放电点，使电缆的电荷在输出电压下降18°和42°进行放电，修整波形。其电路原理为在该两个点接入一定的放电电阻使其加快放电，其电缆上的实际电压波形如图6所示。采用整形放电之后，其输出高压的形成虽然较好，但放电电阻在高压状态切入，控制不好将会产生火花和尖脉冲干扰，特别是对显示数字表的干扰更为明显，在调试时需要特别注意。输出电压和电流显示超低频高压的电压和电流测量和显示，如采用指针表头显示电压是比较简单的，但其显示的数值是按超低频的信号来回摆动的，用户反映读数不方便也不准确，要求采用数字表指示其输出高压的峰值。对于用数字表显示输出电压的办法，我们采用了采样保持技术。利用数字电压表中的SL7135芯片，显示保持端在电压为峰值时开通采样，测量并显示其电压峰值，采样后立即保持，也就是在其它信号时，数字表不再显示，而是保持在峰值时的采取电压。这种办法虽然很简单，但由于仪器中采用较多行程开关和继电器，行程开关和继电器的离合均会产生干扰，使得采样保持时干扰信号打开采样保持门，从而在峰点以外采样显示，为了抑制干扰信号，在S/L7135芯片的显示保持端在保持期间加入负电压，使数字表在采样后严格处于保持状态。本实用新型所采用保护功能有:电压整定一用拨码盘选择所需过压保护的电压值，当输出高压达到所设定的电压值时，过压保护电路启动，自动关断高压电源。电流保护一当负载电流超过仪器的最大输出电流时，过流保护电路启动，自动关断高压电源。定时功能一当试验需要进行时间控制时，调整好时间继电器的工作时间，启动定时开关，到时自动关机。非零启动——当输出电压不为零时，不能启动高压输出电源。目前研制的30kV超低频高压发生器主要用于测试1kV聚乙烯绝缘电力电缆的耐压测试，按行业标准试验电压为3V0，对1kV电缆试验电压应为17.3kV，但考虑对新电缆要求试验电压为1.5X3V0,即25.95kV。因此本机其额定输出电压为27kV，最高电压为30kV。该仪器其输出超低频信号频率为0.1Hz,0.05Hz和0.02Hz三种，在0.1Hz时负载电容量为1.1 μ F(约为1kV电力电缆5km)，对于更长的电缆，如电容量为1.1-2.2 μ F则可用0.05Hz高压试验，如电缆电容量为2.2 μ F-5.5 μ F，则选用0.02Hz进行试验。采用心形曲线轮运动调节调压器产生超低频正弦波信号，其工作频率稳定，波形良好。超低频高压信号采用正、负半周合成技术，用机械换向方法合成完整的正弦波高压信号，使高压合成部件体积小，重量轻。对长电缆具有电容量大时，在电压下降时电缆上的电荷不易放掉，在18°和42°处采用放电技术，使波形在下降时能回到零再进行切换。输出电压和电流显示采用指针表和数字表双显示，指针表指示电压和电流按超低频电压周期变化，同时指示测试时电缆故障现象。数字表稳定显示输出电压和电流的正、负峰值，便于电压和电流准确读数。
[0018]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种超低频高压发生器，正半周调幅信号发生器、输出电压调节器、升压变压器、高压整流器、正负半周换向器、波形修正器、输出电压显示器、输出电流显示器、输出电压整定器、过流保护装置、调速电机、心形曲线轮、齿轮变速装置、调压器，其特征在于:所述正半周调幅信号发生器、输出电压调节器、升压变压器、高压整流器、正负半周换向器以及波形修正器依次连接配合使用，所述输出电压显示器和输出电流显示器连接在一个线路中，所述输出电压整定器和过流保护装置连接在一个电路中，所述调速电机、心形曲线轮、齿轮变速装置、调压器均为输出超低频调制信号结构配置。
【文档编号】G01R1-28GK204302336SQ201420710553
【发明者】周自力, 张丹, 黄彦, 黄华元 [申请人]武汉华电高科电气设备有限公司