專利名稱：0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力試驗裝置，尤其涉及一種0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置。
當(dāng)前的直流電壓試驗，不僅會給完好的電纜的絕緣造成損害，而且直流電壓試驗對有些類型的電纜絕緣缺陷是不能發(fā)現(xiàn)的(如交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜)，所以，對應(yīng)用越來越廣泛的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜而言，已不能再用傳統(tǒng)的直流電壓對其進行試驗了。而如果改用工頻電壓做試驗，雖然沒有用直流電壓試驗所出現(xiàn)的問題，但由于需要很大的試驗容量而使得現(xiàn)場交流電壓試驗變得十分困難。所以，十分有必要尋求一種新的試驗方法，使之既能克服直流電壓試驗的缺點，又能避免工頻電壓試驗所需的大容量。經(jīng)大量的試驗研究，0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置是符合這一要求的。
對0.1Hz超低頻交流電壓電源的研究以前主要是針對大型電機而開展的，所研制的0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置，由于受技術(shù)條件的限制，不僅體積大而且輸出波形不規(guī)則。目前，由于電力電纜上的應(yīng)用需要，研究新型0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置的工作又重新開展了起來，這其中已經(jīng)制作出樣機的是西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院與上海某單位合作研究的一種0.1Hz超低頻交流高壓電源，但這種裝置由于過于笨重，實際未得到應(yīng)用。
本實用新型的目的是提供一種0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置。它不僅能夠?qū)﹄娎|絕緣進行現(xiàn)場耐壓試驗，而且能夠進行介質(zhì)損失角正切測量。
本實用新型的超低頻交流電壓發(fā)生器所采用的技術(shù)方案是利用電力電子器件產(chǎn)生頻率50赫茲、幅值按照0.1Hz變化的調(diào)幅波電壓，經(jīng)過升壓變壓器升壓后，利用轉(zhuǎn)換頻率為5秒/次的極性轉(zhuǎn)換開關(guān)進行正負極性轉(zhuǎn)換，再采用濾波電容和可控放電電阻檢波后，提供給被試品，在被試品上獲得0.1Hz超低頻交流電壓。調(diào)幅波電壓的產(chǎn)生、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)及可控放電電阻轉(zhuǎn)換通過以單片機為核心的控制電路實現(xiàn)。
本實用新型的介質(zhì)損失角正切測量裝置采用的技術(shù)方案是利用電阻分壓器分壓得到電壓信號，通過與被試品串聯(lián)的大電容得到電流信號，再使用兩個放大器對兩個信號分別放大，然后分別由低通濾波器濾波處理后，送給兩個由單片機控制的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，并存儲到數(shù)據(jù)存儲器中，最后單片機利用準(zhǔn)同步算法計算出介質(zhì)損失角正切值。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點傳統(tǒng)的直流耐壓試驗不僅不能有效地發(fā)現(xiàn)電纜的絕緣缺陷，而且會對電纜的良好絕緣造成嚴(yán)重損傷。超低頻試驗方法是交流試驗，不僅可以減少直流耐壓試驗對電纜本身的危害，使電纜有更長的使用壽命，而且可以發(fā)現(xiàn)用直流耐壓試驗所不能發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷，從而提高了耐壓試驗對電纜絕緣缺陷判斷的可信度，減少了因誤判而造成的絕緣事故的發(fā)生，有效提高了電力系統(tǒng)運行可靠性。
本實用新型不會在絕緣中產(chǎn)生殘余電荷，引發(fā)電樹，并進一步發(fā)展形成導(dǎo)致絕緣最終失效的水樹。
本實用新型配備介質(zhì)損耗儀，介損tgδ可以用于測定電纜(其它容性負載)的絕緣狀況，跟蹤電纜老化的狀態(tài)并為新電纜的敷設(shè)提供數(shù)據(jù)。介質(zhì)損耗檢測的變化預(yù)示著絕緣的老化，這樣就可推斷電纜的使用壽命。
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明

圖1是本實用新型超低頻電壓發(fā)生器主電路部分電路原理圖；圖2是本實用新型超低頻電壓發(fā)生器控制部分電路原理圖；圖3是超低頻電壓下介質(zhì)損失角正切測量部分原理圖。
如圖1所示，本實用新型中超低頻電壓發(fā)生器主電路包括一個調(diào)幅波發(fā)生器(1)，其輸出給升壓變壓器(2)進行升壓，再通過由R7、K1、K2、D1和D2組成的極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)轉(zhuǎn)換成正負極性的電壓波，經(jīng)過由R1、R2、R3、R4、K1、K2、K3和K4組成的可控放電電阻網(wǎng)絡(luò)(4)以及濾波電容C1、C2(5)檢波，得到超低頻正弦波電壓，再經(jīng)濾波電阻R5、R6(6)后，提供給被試品電容Cx(8)，在被試品電容上得到0.1Hz超低頻電壓波形。由R8和R9組成的電阻分壓器(7)用于測量被試品上的電壓大小。
如圖2所示，超低頻發(fā)生器主電路控制部分由以單片機(1)為核心的電路組成，通過控制可控硅器件，控制調(diào)幅波發(fā)生器(2)產(chǎn)生調(diào)幅波電壓，控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)每5秒變化一次極性，控制放電開關(guān)(6)在波形周期內(nèi)按一定的時間放電。輸入設(shè)備(3)包括工作時間設(shè)定和工作狀態(tài)確定按鍵，輸出設(shè)備(4)包括工作時間和工作電壓顯示。
如圖3所示，在超低頻下介質(zhì)損失角正切測量電路包括超低頻電壓發(fā)生器(1)，由R1和R2組成的電阻分壓器(2)，信號提取電容為C1(3)，從(2)(3)部分可以獲得被試品電容Cx上的電壓和電流信號，兩個信號經(jīng)過放大電路(4)放大后，輸出給濾波電路(5)濾波，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(6)轉(zhuǎn)換后，變成數(shù)字量存儲到單片機(7)中，單片機利用準(zhǔn)同步算法計算后，輸出結(jié)果由液晶顯示器(8)顯示。
權(quán)利要求0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置，包括超低頻電壓發(fā)生器主電路部分、超低頻電壓發(fā)生器控制部分、介質(zhì)損失角正切測量部分，超低頻電壓發(fā)生器主電路包括一個調(diào)幅波發(fā)生器(1)、升壓變壓器(2)、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)、可控放電電阻網(wǎng)絡(luò)(4)、濾波電容C1(5)、濾波電阻R7(6)、被試品電容Cx(8)、電阻分壓器(7)，超低頻發(fā)生器主電路控制部分包括以單片機(1)為核心的電路、控制調(diào)幅波發(fā)生器(2)、控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)、控制放電開關(guān)(6)、輸入設(shè)備(3)、輸出設(shè)備(4)，介質(zhì)損失角正切測量部分電路包括超低頻電壓發(fā)生器(1)、電阻分壓器(2)、信號提取電容C1(3)、放大電路(4)、濾波電路(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)、單片機(7)、液晶顯示器(8)，其特征在于超低頻電壓發(fā)生器還包括變壓器輸出利用極性轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換成正負極性的電壓波，經(jīng)過可控放電電阻網(wǎng)絡(luò)(4)以及濾波電容C1(5)檢波，得到超低頻正弦波電壓，介質(zhì)損失角正切測量包括采用電阻分壓器(2)、信號提取電容C1(3)提取超低頻信號，經(jīng)單片機(1)計算輸出到外部設(shè)備(8)。
專利摘要一種用于塑料電纜電壓試驗的0.1Hz電子式超低頻交流電壓試驗裝置。包括0.1Hz電子式超低頻交流電壓發(fā)生器和超低頻交流電壓下介質(zhì)損失角正切測量裝置。發(fā)生器包括調(diào)幅波發(fā)生器(1)，升壓變壓器(2)，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)，可控放電電阻網(wǎng)絡(luò)(4)，濾波電容(5)，濾波電阻(6)，電阻分壓器(7)。介質(zhì)損失角正切測量裝置包括超低頻電壓發(fā)生器、電阻分壓器、信號提取電容、放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機及液晶顯示器。它能夠?qū)﹄娎|絕緣進行耐壓試驗，同時也能夠進行介質(zhì)損失角正切測量。
文檔編號G01R31/00GK2729735SQ200420018640
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者段天明, 魏新勞, 王永紅, 隋文波, 孫顯增, 劉立冰 申請人:哈爾濱凱訊電子有限責(zé)任公司, 劉立冰