专利名称：超低频高压发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力设施的耐压试验装置，特别涉及一种交联聚乙烯电力电缆的绝缘耐压试验装置。
背景技术：
电力运行管理的一项重要工作就是提高供电的可靠性。其有效的一种手段是对运行电缆线路按周期进行预防性耐压试验，或对输电线路新设电缆进行严格的交接试验。输电线路的预防性试验和交接试验，通常采用传统的直流耐压试验装置。实验研究表明，对于交联聚乙烯绝缘电缆(XLPE)的直流耐压试验不但不能达到发现电缆绝缘缺陷的试验目的，而且还会对电缆的绝缘造成损害。近年来已发展起来的超低频耐压试验技术，如0.1Hz交流高压，可以减少对XLPE本身绝缘的损害，使得电缆使用寿命延长，避免绝缘事故，提高电力系统运行的可靠性。
现有的超低频高压发生器的基本结构主要包括由调速电机M带动心型曲线轮和变速齿轮转动，从而使调压器T1产生一个固定幅度和几个固定频率(由调速电机的转速决定)的超低频调制信号，该信号由调压器T2整定电压后得到一个幅度可变的外包罗线为超低频信号的50Hz调制信号，该信号通过升压变压器T3升压，由整流模块D整流得到直流高压，由两对开关控制高压输出的正负极性，由于被试品都为电容性负载，将直流高压的高频成分(50Hz)滤波后，形成超低频高压输出。心型曲线轮的作用是使调压器T1按正弦规律转动，用于产生调制信号的超低频包罗线。
上述超低频高压发生器存在以下几点不足
1.高压部分的机械开关在闭合和断开时都会有高压打火，很容易损坏，寿命低，且为了保证开关之间的绝缘距离，导致开关部分体积较大。
2.控制部分的电压设置和试验时间设置由人工用旋钮来调节，误差较大。
3.采用两个调压器T1、T2，致使控制部分体积庞大，扩充输出功率困难。
发明内容
本实用新型的目的是改进现有超低频高压装置所存在的缺陷，提供一种电子式控制调幅的、提高正负极性转换开关寿命和可靠性的超低频高压发生器。
为达到上述目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的超低频高压发生器，包括控制部分、高压部分和分压器，所述的控制部分包括由驱动器驱动的步进电机、输入端接交流电压的调压器，该调压器的输出转子与所述的步进电机机械连接；所述的驱动器由电缆线连接至核心控制电路的单片机的控制输出端；所述的高压部分包括初级与调压器的输出电连接的升压变压器、与升压变压器次级电连接的一个换向开关、与分压器电连接的另一个换向开关、设置在两个换向开关之间的两个极性相反的高压硅堆。
在上述技术方案中，所述的两个换向开关与由驱动器驱动的步进电机机械连接，所述的驱动器与电机控制电路电连接；所述的核心控制电路包括输入端与交流电压电连接的电源模块、与该电源模块输出端电连接的单片机、与单片机输出信号连接的液晶显示屏和微型打印机、与单片机输入信号连接的键盘和采样模块，该采样模块与高压部分的电流采样信号和分压器的电压采样信号实现输入连接。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是高压部分采用高压硅堆的设计明显减小了高压开关的体积，并大大降低了整机的重量；采用基于单片机电路驱动的步进电机来自动控制换向开关，使得高压开关打火非常微弱，并且部件几乎没有损耗，有效地改善了高压开关的可靠性和使用寿命。
本实用新型的控制部分采用基于单片机的核心控制电路，所有参数设置可由键盘输入，液晶屏中文显示，参数误差小，且整个电压调制过程由微机监控，并可指示出电压电流波形、自动判断被试品是否合格，控制过程精确，自动化、智能化程度很高。
另外，本实用新型的控制部分只使用一个调压器，从而使控制部分结构简单、重量减轻。如果需要不同输出功率的超低频高压发生器，只需改变调压器和升压变压器的输出功率即可，很容易形成产品的系列化。本实用新型不但可用于交联聚乙烯绝缘电力电缆(XPLE)绝缘耐压试验，而且可广泛应用于发电机定子绕组、电力电容器等电力设备的绝缘耐压试验。
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型调制与解调电压波形示意图，其中图2(a)为超低频调制电压波形；图2(b)为升压整流后的电压输出波形；图2(c)为滤波后的超低频高压波形。
图3是本实用新型高压部分的结构图。
图4是本实用新型分压器的结构图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述如图1所示，一种超低频高压发生器，包括控制部分I、高压部分II和分压器III。控制部分I包括由驱动器QD1驱动的步进电机M1、输入端通过开关k1接220v交流电压的调压器T1，该调压器T1的输出转子与所述的步进电机M1机械连接，驱动器QD1由电缆线连接至核心控制电路IV的单片机MCU1的控制输出端；核心控制电路IV包括输入端与交流电压220V电连接的电源模块POWER、与该电源模块POWER输出端电连接的P89C58型单片机MCU1、与该单片机MCU1输出信号连接的液晶显示屏LCD和微型打印机PRINT、与单片机MCU1输入信号连接的键盘KEY和采样模块A/D，该采样模块A/D与高压部分II的电流采样信号端口CYI和分压器III的电压采样信号端口CYV实现输入连接。高压部分II包括初级与调压器T1的输出VOUT电连接的升压变压器T2、与升压变压器T2次级电连接的换向开关K2、与分压器III电连接的换向开关K3、设置在换向开关K2、K3之间的两个极性相反的高压硅堆D1、D2；换向开关K2、K3与由驱动器QD2驱动的步进电机M2机械连接，所述的驱动器QD2与电机控制电路MCU2电连接。
控制部分I用于产生超低频调制信号，将各项参数，包括超低频的峰值电压(10KV～110KV)、超低频的频率(0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz、0.01Hz)、保护电流(1mA～60mA)、试验时间(1分钟～120分钟)通过键盘KEY输入单片机MCU1进行设置，并通过液晶显示屏LCD显示；试验结果可通过微型打印机PRINT打印出来。超低频高压发生器工作时，单片机MCU1根据设置参数输出至驱动器QD1控制步进电机M1按正弦规律转动，产生载波为50Hz的超低频(如0.1Hz)调制电压信号，该信号通过输出端口VOUT连接到高压部分II的升压变压器T2的初级，同时，通过采样模块A/D分别从升压变压器T2的次级CYI端口和分压器III的CYV端口上采样高压输出的电流、电压值，并以波形形式显示在液晶屏LCD上。
如图2所示，控制部分I产生超低频调制电压波形为图2(a)，该调制电压信号进入升压变压器T2产生高压信号，高压信号通过硅堆D1、D2和开关K2、K3整流，产生如图2(b)所示电压输出波形；该输出信号经负载C滤波即可去处高频成分，产生如图2(c)所示的的超低频高压波形。
如图3所示，本实用新型高压部分II的一个具体实施例是，在一个矩形箱体1底部设置有升压变压器T2，其初级经密封航空插座6连接到控制部分I的输出调制信号端vout，其次级通过导线3接到隔板2上的接点k2，然后通过设置在转动圆筒4两半圆的极性相反的高压硅堆D1、D2，由连接接点k3的导线9到输出引出槽7再至负载C和分压器III；在本实施例中，转动圆筒4设置在隔板2的支柱5之间，通过轴8与步进电机M2连接，在矩形箱体1上部设置有电机控制电路MCU2与驱动器QD2电连接，该驱动器QD2与步进电机M2机械连接。
高压部分II的工作原理是，对调制电压信号进行升压、整流以及对高压信号进行取样。升压变压器T2将电压升高，步进电机M2通过轴8带动转动圆筒4转动，当转动到正向高压硅堆D1时，高压输出为正压；当转动到负向高压硅堆D2时，高压输出为负压。当转动到D1、D2之间时，高压切断，这时负载上的电压通过专用分压器放电。为了确保高压硅堆D1、D2准确转动到相应的位置，在高压硅堆D1上方设有一定位销10，并在传动轴8上装有一个转动触点11，当转动触点碰到限位销10时，电机M2停止转动，转动圆筒4刚好接通正向高压硅堆D1；相应的，在负向高压硅堆D2上方也设有一个限位销。为了保证高压部分II绝缘，矩形箱体1中自步进电机M2以下注有变压器油。
如图4所示，本实用新型分压器III的一个具体实施例是，高压部分II输出的高压由绝缘电缆线接到一个立式箱体21顶端的接线柱24和均压罩23上，通过设置在立式箱体21内的分压电阻22和设置在底座17内的取样电阻18连接至底座17外的接地端子20；分压电阻22和取样电阻18的串连点连接到底座17外的取样端子19上。为了保证绝缘，立式箱体21和底座17内部也注入变压器绝缘油。分压器有两个作用，一是用来对负载C放电以形成超低频高压的正压90°～180°、负压270°～360°的波形；二是用来对高压进行分压，供控制部分I采样。
权利要求1.超低频高压发生器，包括控制部分(I)、高压部分(II)和分压器(III)，所述的控制部分(I)包括由驱动器(QD1)驱动的步进电机(M1)、输入端接交流电压的调压器(T1)，该调压器(T1)的输出转子与所述的步进电机(M1)机械连接；其特征是，所述的驱动器(QD1)由电缆线连接至核心控制电路(IV)的单片机(MCU1)的控制输出端；所述的高压部分(II)包括初级与调压器(T1)的输出端口(VOUT)电连接的升压变压器(T2)、与升压变压器(T2)次级电连接的换向开关(K2)、与分压器(III)电连接的换向开关(K3)、设置在换向开关(K2)、(K3)之间的两个极性相反的高压硅堆(D1)、(D2)；
2.根据权利要求1所述的超低频高压发生器，其特征是，所述的换向开关(K2)、(K3)与由驱动器(QD2)驱动的步进电机(M2)机械连接，所述的驱动器(QD2)与电机控制电路(MCU2)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的超低频高压发生器，其特征是，所述的核心控制电路(IV)包括输入端与交流电压电连接的电源模块(POWER)、与该电源模块(POWER)输出端电连接的单片机(MCU1)、与单片机(MCU1)输出信号连接的液晶显示屏(LCD)和微型打印机(PRINT)、与单片机(MCU1)输入信号连接的键盘(KEY)和采样模块(A/D)，该采样模块(A/D)与高压部分(II)的电流采样端(CYI)和分压器(III)的电压采样端口(CYV)实现输入连接。
专利摘要本实用新型公开的超低频高压发生器，包括控制部分(I)、高压部分(II)和分压器(III)。控制部分(I)包括由驱动器(QD1)驱动的步进电机(M1)、输入端接交流电压的调压器(T1)，该调压器(T1)的输出转子与所述的步进电机(M1)机械连接，驱动器(QD1)由电缆线连接至核心控制电路(IV)的单片机(MCU1)的控制输出端；高压部分(II)包括初级与调压器(T1)的输出端口(VOUT)电连接的升压变压器(T2)、与升压变压器(T2)次级电连接的换向开关(K2)、与分压器(III)电连接的换向开关(K3)、设置在换向开关(K2)、(K3)之间的两个极性相反的高压硅堆(D1)、(D2)。本实用新型可广泛用于交联聚乙烯绝缘电力电缆、发电机定子绕组、电力电容器等电力设备的绝缘耐压试验。
文档编号G01R31/00GK2864707SQ20052010591
公开日2007年1月31日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者韩伯锋, 辛建仓, 李典文, 刘彩吉 申请人:西安四方机电有限责任公司