時(shí)間：2023-05-30 09:46:23
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高壓電容，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：高壓電容；潛在危險(xiǎn)；控制技術(shù)
一、高壓電容潛在的危險(xiǎn)
1.運(yùn)行過(guò)程中構(gòu)架帶電。高壓電容的內(nèi)部構(gòu)造是四串五并的上下兩層的接線以及三星形狀的接線的電容器組通過(guò)絕緣安裝于整個(gè)金屬構(gòu)架上，可以很直觀的看到構(gòu)架直接與電容器的帶電部位相連，并通過(guò)絕緣的部位與地面絕緣相連，運(yùn)行的構(gòu)架中帶電。對(duì)于這類的接線的電容器組【1 】，一般上層的電壓的可達(dá)到5000v的電壓，所以構(gòu)架是一個(gè)潛在的危險(xiǎn)，考慮到絕緣擊穿致使電容器的外殼以及支持的構(gòu)架帶電等等的因素，仍需要將這種接線的方式加以控制。
2.高壓電容的剩余電荷。當(dāng)高壓電容器高壓的熔絲熔斷以后，整個(gè)放電的電路無(wú)法進(jìn)行溝通，剩余的電荷不能放掉，因此在進(jìn)行高壓的熔絲熔斷以前，必須對(duì)電容器進(jìn)行人工的放電，這樣才能夠保證，在整個(gè)熔絲熔斷以后，剩余的電荷能夠放干凈。當(dāng)高壓電容放電壓變?yōu)閮?nèi)部的斷線的時(shí)候，應(yīng)該放電壓所在的一組電容器的回路應(yīng)該被斷開(kāi)，這種情況比高壓熔絲熔斷更具危險(xiǎn)，因?yàn)楦邏弘姷娜劢z熔斷可以看見(jiàn)，放電壓內(nèi)部的斷線比較的隱蔽，并且剩余的電荷的量比較的大，這一組的電容器的電荷的總和。當(dāng)電容器的內(nèi)部出現(xiàn)開(kāi)路的情況的時(shí)候，這時(shí)候電容器的放電的回路被斷開(kāi)，剩余的電荷放不完，即便是拆除整個(gè)電容器，拆下的電容器的內(nèi)部還有一定的電荷，因此必須要采取安全的措施來(lái)防止觸電的產(chǎn)生。
3.高壓感應(yīng)電。作為感性無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，能夠就地的進(jìn)行平衡無(wú)功，提高電壓的合格率，因此，在高壓的變電站中被廣泛的采用，低壓的電抗器的結(jié)構(gòu)是一個(gè)空心的線圈，層層的纏繞疊加形成【2 】，在運(yùn)行的過(guò)程中或產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使得附近的設(shè)備產(chǎn)生非常強(qiáng)大的感應(yīng)電，但是在高壓的變電站中，電容器和低壓的電抗器大多數(shù)是并排著布置的，低壓的電抗器中，將會(huì)使得電容器產(chǎn)生特別強(qiáng)的感應(yīng)電力。
4.環(huán)境和氣候。高壓電容采用的是電容的容量比較大，數(shù)量多，電容器組一般是由120只小的電容器組成，而且一般都是在戶外安裝，在戶外電容器不但要經(jīng)受?chē)?yán)寒酷暑同時(shí)還要接受小動(dòng)物的危害，這些則都會(huì)引起電容器的主要的故障，一旦電容器引起故障就不是單一存在的故障。
5.登高作業(yè)規(guī)范程度。大多數(shù)時(shí)候?yàn)榱斯?jié)省占地的面積，電容器一般采用的是上下的結(jié)構(gòu)分層的方式，電容的構(gòu)架的檢修是非常的危險(xiǎn)的，必須嚴(yán)格的按照電容器的登高的作業(yè)的規(guī)范來(lái)執(zhí)行，否則就會(huì)產(chǎn)生一定的弊端【3 】。
環(huán)境氣候 感應(yīng)電 剩余電荷 構(gòu)架帶電
上層 48.5 76.1 112.7 99.2
中層 56.8 71.4 67.3 86.3
下層 91.2 89.8 88.6 76.7
二、高壓電容潛在危險(xiǎn)的控制技術(shù)
1.驗(yàn)電、接地線。當(dāng)整個(gè)電容退出運(yùn)行的時(shí)候，其中的單只的電容器仍然存在剩余的電荷，并且與地面之間有較高的電位差，另外電容器的高壓熔絲熔斷、放電壓變內(nèi)部的斷線，電容器內(nèi)部的開(kāi)路都會(huì)造成剩余的電荷的不完全放干凈，同時(shí)殘余的電壓很高，必須對(duì)整個(gè)電容器進(jìn)行驗(yàn)電、放電和接地線。同時(shí)，當(dāng)電容器退出運(yùn)行的時(shí)候，其支持的構(gòu)架仍然存在帶電的可能性，因此還要對(duì)整個(gè)支架進(jìn)行放電【4 】。
2.確定位置和數(shù)量。針對(duì)電容器的不同的接線方式，應(yīng)該合理的確定接地線的裝置和數(shù)量，在進(jìn)行驗(yàn)電的時(shí)候，必須按照規(guī)定的操作的流程進(jìn)行，必須佩帶安全帽和絕緣的手套，還要使用合格的安全工具。驗(yàn)電和放電的操作，應(yīng)該從電容器的里面到外面，由近處到遠(yuǎn)處，從下層到上層進(jìn)行逐步的進(jìn)行，放電的時(shí)候應(yīng)該注意雙手緊握接地線的手柄的末端，始終要保護(hù)好驗(yàn)電處與人體的安全的距離，有放電的聲音的時(shí)候，要反復(fù)的進(jìn)行放電，直到電氣的聲音完全停止。同時(shí)還要用操作的桿連接地線，應(yīng)該注意防止地線的透空造成的人員的傷害和設(shè)備的損壞。出現(xiàn)故障的電容器可能出現(xiàn)接觸不良等狀況，采用的中性的線以及多個(gè)穿接線進(jìn)行多次的放電。
3.電壓壓差保護(hù)。大多數(shù)的電容器放電的電壓帶有主次級(jí)，主要的供電的電器本身就具有保護(hù)的作用，對(duì)于這種類型的電容器，還要防止壓變的第二次煩人導(dǎo)電，在電容器上還要進(jìn)行工作前就應(yīng)該取下是我壓變的采集的熔絲，以此來(lái)確保電容器的所有的電源已經(jīng)斷開(kāi)，必要的時(shí)候還要在高壓一側(cè)接掛地線。當(dāng)?shù)蛪弘娍蛊鬟\(yùn)行的時(shí)候，有可能在靠近的電容器上出現(xiàn)比較大的感應(yīng)電，比如發(fā)現(xiàn)電容器存在感應(yīng)而放電不盡【5 】，就應(yīng)該在附近低壓電抗器上停止運(yùn)行。
4.放電。電容器年檢維修工作以前，必須對(duì)電容器逐個(gè)進(jìn)行放電，對(duì)整個(gè)故障設(shè)備進(jìn)行處理，還要更換電容器的熔絲，必須要對(duì)故障的設(shè)備進(jìn)行徹底性的放電，對(duì)于整個(gè)背部的斷線的未知性的電容器，應(yīng)該采取帶電作業(yè)的方式進(jìn)行主要的處理。
驗(yàn)電
放電
接地線
結(jié)語(yǔ)：
高壓電容器本身具有很多的良好的特質(zhì)，但是同時(shí)也存在很多潛在的危險(xiǎn)，本文對(duì)高壓電容器存在的常見(jiàn)的潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了闡述，并提出了一系列的解決的辦法。未來(lái)的高壓電容器會(huì)發(fā)揮更大的作用，造福大眾。■
參考文獻(xiàn)
[1]路保送，高壓電容潛在的危險(xiǎn)，電容制造，2009（8）
[2]朱海松，電力電容器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，電力發(fā)展，2010（1）
[3]李剛，林玲，高壓電容存在危險(xiǎn)的解決辦法，生活與科技，2009（6）
【關(guān)鍵詞】倍壓電路 電容參數(shù)優(yōu)化 PSIM仿真 輸出電壓
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及半導(dǎo)體技術(shù)的革新，功率器件如IGBT、MOSFET的出F，將直流高壓電源向高頻化、小型化、智能化的方向推進(jìn)。這一改進(jìn)也使得直流高壓電源的應(yīng)用范圍更為廣泛，從航空、航天軍事領(lǐng)域到農(nóng)業(yè)、生活的方方面面。在不同的領(lǐng)域，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，直流高壓電源對(duì)其輸出電壓的穩(wěn)定性、紋波問(wèn)題有著不同的要求，因此，在對(duì)直流高壓電源其輸出電壓影響因素的研究有著重要的意義。本文針對(duì)基于科克羅夫特-瓦爾頓（C-W）倍壓整流電路電容的參數(shù)優(yōu)化，分析電容的參數(shù)選取對(duì)直流高壓電源輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間以及紋波影響。
1 PSIM仿真
如圖1，為PSIM仿真軟件下的四級(jí)（兩個(gè)電容、兩個(gè)二極管構(gòu)成一級(jí)倍壓電路，一級(jí)倍壓電路的輸出電壓為輸入電壓的兩倍）C-W倍壓整流電路圖，其輸入電壓Ui是通過(guò)高頻交錯(cuò)的控制策略生成幅值為310V、頻率為25kHz的方波電壓源，通過(guò)四級(jí)C-W倍壓電路整流，理論上其輸出電壓Uo應(yīng)為8Ui。在滿足輸出電流Io低于10mA的前提下，將負(fù)載電阻Ro選為280kΩ。
2 電容參數(shù)優(yōu)化
將倍壓電路中的電容定義為升壓電容（C1、C2、C3、C4）和輸出電容（C1*、C2*、C3*、C4*）。首先給定一組升壓電容以及輸出電容值，選定為1e-7F，以此作為參照，其仿真輸出電壓如圖2；將升壓電容改變?yōu)?e-6F、輸出電容保持參照值不變，對(duì)比圖3可知輸出電壓響應(yīng)速度變慢、紋波增大但其對(duì)穩(wěn)壓值影響不大；而保持升壓電容不變，改變輸出電容為1e-6F，其輸出電壓如圖4所示響應(yīng)時(shí)間受到影響更大、穩(wěn)壓值降低但其紋波影響不大。
3 結(jié)論
通過(guò)對(duì)比，我們可以初步得出以下結(jié)論，升壓電容越大使輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間增大、紋波明顯但不影響輸出電壓值；輸出電容越大對(duì)輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間影響更顯著同時(shí)降低了輸出電壓穩(wěn)態(tài)值而對(duì)紋波影響不大。
（通訊作者：管瑞欣）
參考文獻(xiàn)
[1]戚棟，王寧會(huì).實(shí)用電源技術(shù)手冊(cè)特種電源分冊(cè)[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2005：72-79.
[2]胡秀芳.基于ARM高級(jí)定時(shí)器的高頻交錯(cuò)SPWM實(shí)現(xiàn)方法[J].陜西電力，2015（04）：32-35.
[3]洪悅.30kV可調(diào)直流高壓電源設(shè)計(jì)[D].大連：大連理工大學(xué)，2011.
通訊作者簡(jiǎn)介
管瑞欣（1991-），女，漢族，山西省運(yùn)城市人。碩士研究生學(xué)歷。主要研究方向?yàn)楦邏篜WM直流電源。
關(guān)鍵詞：高壓電氣；試驗(yàn)；對(duì)策
1 高壓電氣試驗(yàn)的理論概述
1.1 高壓電氣試驗(yàn)。電氣試驗(yàn)一般是指電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性的試驗(yàn)，它作為保證電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段，是電氣設(shè)備絕緣監(jiān)督的重要組成部分。高壓電氣試驗(yàn)是考核電氣設(shè)備主絕緣或者是電氣參數(shù)是否適應(yīng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要手段，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的作用。
1.2 高壓電氣試驗(yàn)的發(fā)展動(dòng)向。近幾年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，加之電氣設(shè)備故障診斷的需要以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等的發(fā)展，高壓電氣試驗(yàn)中采用的新設(shè)備和新技術(shù)不斷增多，新的試驗(yàn)方法也不斷引進(jìn)，國(guó)內(nèi)外的最新技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，從而促進(jìn)了當(dāng)前電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。首先，高壓電氣試驗(yàn)的新設(shè)備不斷增多。隨著科技的不斷發(fā)展，當(dāng)前的電氣設(shè)備呈現(xiàn)出設(shè)備小巧輕便、抗干擾能力錢(qián)、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。其次，高壓電氣試驗(yàn)不斷采用新的研究方法。例如，油中溶解氣體色譜分析方法，它能夠在一定程度上簡(jiǎn)化分析判斷；變壓器繞組變形方法，它能夠增加診斷的靈敏度；GIS 局部放電的超聲波檢測(cè)頻帶試驗(yàn),通過(guò)聲波信號(hào)在GIS 設(shè)備外殼上檢查設(shè)備內(nèi)部局部放電故障。再次，高壓電氣試驗(yàn)的新技術(shù)不斷應(yīng)用。其中，0.1Hz 超低頻試驗(yàn)電源的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了試驗(yàn)儀器的抗干擾能力；紅外技術(shù)的應(yīng)用可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行更加準(zhǔn)確的診斷。最后，高壓電氣試驗(yàn)診斷技術(shù)不斷發(fā)展。目前應(yīng)用最為廣泛的是電力變壓器故障專家診斷系統(tǒng)。
2 高壓電氣試驗(yàn)面臨的問(wèn)題
雖然高壓電氣試驗(yàn)得到了快速的發(fā)展，但是高壓電氣試驗(yàn)在試驗(yàn)過(guò)程往往會(huì)受到一些因素的影響，從而造成了試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際情況相脫節(jié)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成不必要的損失。
2.1 高壓電氣試驗(yàn)設(shè)備和被試設(shè)備的接地問(wèn)題。首先，高壓電氣被試設(shè)備接地不良。高壓電器被試設(shè)備接地不良容易造成介質(zhì)的嚴(yán)重?fù)p耗，這種問(wèn)題一般情況發(fā)生在電容性的設(shè)備上，比如說(shuō)電壓互感器或者耦合電容器等。在變電站里，為了保證線路的正常運(yùn)行，把電壓互感器與線路直線連接。如果電氣設(shè)備的接地開(kāi)關(guān)或者連接線接觸不良，就如同在電容器上串聯(lián)了一個(gè)等量的電阻。比如說(shuō)如果電容量為 C，電容器的介質(zhì)損耗因數(shù)為 tgδ，等值串聯(lián)電阻為 R，那么關(guān)系式為：tgδ=ωCR。但是如果當(dāng)設(shè)備接地不良的情況出現(xiàn)后，電容器的電容量越大，它所產(chǎn)生的損耗就會(huì)越大，進(jìn)而會(huì)造成被試設(shè)備介質(zhì)損耗超標(biāo)的情況。
其次，高壓設(shè)備在使用 TV 和 TA 時(shí)，二次回路接地不良。在測(cè)試高電壓的運(yùn)行過(guò)程中，必須要使用，TV 和 TA。在一般情況下，TV和 TA 的交互應(yīng)該遵循電磁感應(yīng)定律，但是在他們實(shí)際的交互過(guò)程中，TV 和 TA 的二次繞組會(huì)出現(xiàn)接地不良的情況，這樣一來(lái)，實(shí)際反映出來(lái)的數(shù)值對(duì)銘牌值而言出現(xiàn)了偏差。由于高壓電氣設(shè)備中的 TV 和 TA 的一次繞組和二次繞組與地面兩者之間存在著分布電容，如果在二次繞組不接地的情況下，二次繞組上的感應(yīng)電壓往往會(huì)在表計(jì)和地面之間產(chǎn)生雜散電流，這樣就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的指示值。
2.2 高壓電氣試驗(yàn)中引線所引起的問(wèn)題。首先，高壓電氣設(shè)備中避雷器的引線問(wèn)題。在一次高壓變電所的檢修試驗(yàn)中，一臺(tái)220kV 主變中性點(diǎn)避雷器在試驗(yàn)過(guò)程中被檢修人員將引線斷開(kāi)，但是引線的接頭還保留在避雷器上邊。最后出現(xiàn)的結(jié)果是：75％直流參考電壓下的漏電量高達(dá)80uA；但是如果把把殘留在避雷器上的引線拆下后重新測(cè)試，75％直流參考電壓下的漏電量小于 20uA。由此可見(jiàn)，高壓電氣試驗(yàn)中避雷器引線產(chǎn)生的問(wèn)題是非常巨大的，因此，在具體的高壓電氣試驗(yàn)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，我們必須把高壓部位的引線全部拆除，從而能夠更好地防止引線拆除不當(dāng)引起的電流泄漏以及造成微安電表刻度的變差。
再次，絕緣帶引起的問(wèn)題。在高壓電氣試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中，絕緣帶具有非常重要的作用。相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員曾經(jīng)做過(guò)一次實(shí)驗(yàn)：在測(cè)量電容性電壓互感器的介質(zhì)損耗因數(shù)的時(shí)候，最后測(cè)量的結(jié)果卻不合格，數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯的偏差。為了找出數(shù)據(jù)偏差的原因，試驗(yàn)人員采取了各種各樣的方法，最后終于得出了一個(gè)重要的結(jié)論：只有把固定在引線上的絕緣帶去除后，所得到的數(shù)據(jù)才是合格的。如果不把絕緣帶拆除，就說(shuō)明給介質(zhì)增加了幾百兆歐的電阻，影響了高壓電氣試驗(yàn)的正常運(yùn)行。
2.3 高壓電氣試驗(yàn)電壓不用引起的問(wèn)題。首先，電壓對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。相關(guān)試驗(yàn)人員在一次 550kV 直流中繼站的耦合電容器預(yù)防性的試驗(yàn)中，為了避免儀器受到損傷，采取了降低試驗(yàn)電壓的方法。后來(lái)發(fā)現(xiàn)一臺(tái)電容器的測(cè)量結(jié)果不合格，為了找出電容器不合格的原因，試驗(yàn)人員采取了各種各樣的方法，后來(lái)發(fā)現(xiàn)，隨著試驗(yàn)電壓的不斷升高，介質(zhì)損耗因數(shù)就越來(lái)越小。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是由于多個(gè)元件串聯(lián)的耦合電容器中存在連接線接觸不穩(wěn)定的情況，在低壓的情況下，氧化層依然完好，出現(xiàn)較大的接觸電阻，介質(zhì)損耗就變大；如果試驗(yàn)電壓不斷增大，氧化層被融化，接觸電阻就會(huì)變小，介質(zhì)損耗就會(huì)變小。
其次，電壓對(duì)測(cè)量直流電阻的影響。高壓發(fā)電機(jī)在進(jìn)行預(yù)測(cè)性試驗(yàn)的過(guò)程中，利用雙臂電橋測(cè)量轉(zhuǎn)子繞組的電流電阻，測(cè)量結(jié)果與以往的數(shù)據(jù)之間存在很大的差距。通過(guò)對(duì)測(cè)量方法的比較分析，相關(guān)試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組在運(yùn)行過(guò)程中存在導(dǎo)線斷裂的情況。如果導(dǎo)線斷裂，就會(huì)在導(dǎo)線表面出現(xiàn)一層氧化膜，當(dāng)利用雙臂電橋?qū)D(zhuǎn)子繞組進(jìn)行測(cè)量時(shí)，根據(jù)電壓的強(qiáng)度不同就會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。
再次，高壓電氣試驗(yàn)電壓對(duì)測(cè)量直流漏電的影響。在高壓電氣設(shè)備導(dǎo)體表面所產(chǎn)生的電暈電流在導(dǎo)體的形狀、導(dǎo)體之間的距離確定了之后，與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小有著密切的關(guān)系。如果外施電壓的數(shù)值很小時(shí)，電暈電流很小，此時(shí)對(duì)漏電電流的測(cè)量所產(chǎn)生的影響也比較小；如果高壓試驗(yàn)電壓數(shù)值變大時(shí)，電暈電流就會(huì)增大，這時(shí)對(duì)漏電電流的測(cè)量會(huì)產(chǎn)生很大的影響。
3 高壓電氣試驗(yàn)中主要對(duì)策
高壓電氣試驗(yàn)是考核電氣設(shè)備主絕緣或者是電氣參數(shù)是否適應(yīng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要手段，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的作用。高壓電氣設(shè)備的試驗(yàn)，是對(duì)設(shè)備的具體運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查和鑒定的重要措施，是進(jìn)一步了解高壓設(shè)備絕緣狀態(tài)以及運(yùn)行性能的主要方法，針對(duì)以上高壓電氣試驗(yàn)中面臨的一些問(wèn)題和困境，我們要做到以下幾點(diǎn)：
首先，搞清高壓電氣試驗(yàn)設(shè)備和被試設(shè)備的接地不良問(wèn)題，我們要高度重視高壓 TV和TA 的二次繞組，從測(cè)量的準(zhǔn)確度和安全度兩個(gè)方面著手，對(duì)其中的某一個(gè)端子的接地情況要確認(rèn)無(wú)誤。在進(jìn)行交流耐壓的試驗(yàn)過(guò)程中，要認(rèn)真測(cè)量試驗(yàn)品的電容電流強(qiáng)度，通過(guò)電流的大小來(lái)判斷高壓電氣試驗(yàn)電壓運(yùn)行是否正常。
【關(guān)鍵詞】高壓；電氣設(shè)備；絕緣技術(shù)
一、引言
絕緣技術(shù)，指的是利用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)，通過(guò)對(duì)正在運(yùn)行中的高壓電氣設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集、傳輸、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷，以此對(duì)電力設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行帶電測(cè)試和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、診斷。電力系統(tǒng)的供電其可靠性直接關(guān)系到人們的日常生活和生產(chǎn)的用電保障，高壓電氣設(shè)備的正常、安全運(yùn)行是電力系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是重中之重。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)也緊跟時(shí)代的步伐發(fā)展起來(lái)，與此同時(shí)，絕緣技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。下面本文就在對(duì)絕緣技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)絕緣技術(shù)在高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行探討。
二、絕緣技術(shù)的原理和功能
1.監(jiān)測(cè)對(duì)象和參數(shù)
高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)是在高壓電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，利用高壓電氣設(shè)備的工作電壓監(jiān)測(cè)絕緣的特征參數(shù)。所以，可以準(zhǔn)確的反映高壓電氣設(shè)備絕緣的運(yùn)行狀況，進(jìn)而對(duì)絕緣的情況作出精準(zhǔn)的判斷。絕緣技術(shù)根據(jù)變電站中不同的電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：電容量、損耗值、母線電壓、絕緣電阻、三相不平衡信號(hào)、泄漏電流等參數(shù)。隨著絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展，其監(jiān)測(cè)的電氣量也在不斷增加。
2.絕緣技術(shù)監(jiān)測(cè)的功能
絕緣技術(shù)能夠?qū)щ娫O(shè)備的絕緣特性參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量，也能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
①監(jiān)測(cè)避雷器運(yùn)行時(shí)的阻性電流和容性電流的變化，了解其內(nèi)部絕緣和閥片老化的情況。
②監(jiān)測(cè)耦合電容器、CVT、套管、電流互感器等容性設(shè)備的介質(zhì)損耗和泄漏電流，了解其內(nèi)部絕緣老化、受潮、損壞缺陷。
③監(jiān)測(cè)阻抗穩(wěn)定，不會(huì)受到變電站電磁干擾的影響，在系統(tǒng)雷電和操作過(guò)電壓的作用之下具有自保性，不發(fā)生軟件損壞和性能變化現(xiàn)象。
④監(jiān)測(cè)絕緣油的內(nèi)部可燃性氣體的變化情況，了解設(shè)備內(nèi)部有沒(méi)有放電、過(guò)熱等缺陷。
三、絕緣設(shè)備的相關(guān)知識(shí)
其中對(duì)于絕緣設(shè)備的分析，則可以從以下幾點(diǎn)：
1.避雷器
如今，變電站的避雷器已經(jīng)沒(méi)有串聯(lián)間隙，高壓電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)泄漏一部分電流經(jīng)過(guò)閥片，加快了閥片的老化速度，而高壓電氣設(shè)備閥片劣化的主要因素就是老化和受潮。監(jiān)測(cè)高壓電氣設(shè)備電流泄漏能夠有效地觀測(cè)高壓電氣設(shè)備的絕緣情況，測(cè)量電流反映整體受潮嚴(yán)重，老化初期阻性電流增多，全部電流沒(méi)有明顯變化。高壓電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)避雷器的是容性電流，少部分為阻性電流，約占一至二成。阻性分量涵蓋：瓷套內(nèi)部和外部表面的泄漏，閥片泄漏和電阻分量，絕緣支撐泄漏。每當(dāng)避雷器受潮、閥片的老化、絕緣部件受損、表面有污垢，容性電流沒(méi)有明顯變化，卻增加了阻性電流。避雷器主要事故原因是增大阻性電流后，增加了損耗，導(dǎo)致熱擊穿。
2.耦合電容器、CVT、電流互感器
監(jiān)測(cè)耦合電容器、CVT、電流互感器的介損角正切值是高靈敏度的項(xiàng)目，可發(fā)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備的絕緣劣化、絕緣受潮、局部缺陷。絕緣受潮占設(shè)備的八成以上，因?yàn)樵O(shè)備的結(jié)構(gòu)是電容分布均壓的，絕緣系數(shù)高，絕緣受潮會(huì)導(dǎo)致絕緣介損增多，被擊穿。
絕緣劣化的基本特征：
①絕緣介損值增加，產(chǎn)生熱量導(dǎo)致熱擊穿，測(cè)量介損角可監(jiān)測(cè)介損的變化情況。
②絕緣會(huì)有樹(shù)枝狀電、局部放電情況發(fā)生。局部放電的量大，在過(guò)電壓、雷電、絕緣損壞的情況下發(fā)生，通過(guò)測(cè)量能夠算出介損。
③絕緣特性能夠隨著溫度的變化而變化。絕緣的大小、型式、狀況決定了絕緣溫度，相對(duì)特定的設(shè)計(jì)和等級(jí)，絕緣劣化使得溫度增加，靈敏度和溫度非線性增加。所以說(shuō)，能夠影響溫度的環(huán)境溫度、介損、負(fù)載等對(duì)老化絕緣值的影響明顯。
具有電容絕緣的設(shè)備，進(jìn)行介電特性的監(jiān)測(cè)，會(huì)發(fā)現(xiàn)早期階段的發(fā)展缺陷。發(fā)展缺陷的初期，測(cè)量介損正切值和增加率一致，具備高靈敏度；發(fā)展缺陷的后期，測(cè)量電流和電容的變化的情況相同，比較容易監(jiān)測(cè)到發(fā)展缺陷。
四、高壓電氣設(shè)備對(duì)絕緣技術(shù)的應(yīng)用分析
在工礦企業(yè)高壓電氣設(shè)備中采用絕緣技術(shù)，具有重要意義。為了確保電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并有效預(yù)防設(shè)備遭到損壞，就需要對(duì)電氣設(shè)備及供電系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)。此外，還要依據(jù)實(shí)際的情況，對(duì)工礦企業(yè)電氣設(shè)備及供電運(yùn)行的情況加以充分掌握，從而使得工礦企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的正常運(yùn)行得到有效保證，以便能進(jìn)一步提高工礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)是一項(xiàng)綜合科技，集計(jì)算機(jī)、通訊、高電壓、測(cè)試為一體，數(shù)字信號(hào)傳輸、傳感器、狀態(tài)診斷是核心。高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的必要手段。絕緣技術(shù)的應(yīng)用有助于從原來(lái)的定期維修向狀態(tài)維修過(guò)渡。利用絕緣技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)維修可實(shí)現(xiàn)：
1.有效防止周期計(jì)劃?rùn)z修所引來(lái)的弊端，合理計(jì)劃安排檢修，節(jié)約維修成本，使得運(yùn)行設(shè)備能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。
2.減少高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)和維修的盲目，減少高壓電氣設(shè)備檢修過(guò)程中引發(fā)故障的幾率，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用期限，使得設(shè)備的維護(hù)更加的科學(xué)合理。
3.大幅度的減少開(kāi)關(guān)操作和停電時(shí)間，提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、安全性。
4.連續(xù)、正確的反映高壓電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)電壓的絕緣性能、故障排除，能及時(shí)監(jiān)測(cè)到高壓電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的絕緣欠缺，防范突發(fā)性絕緣情況的發(fā)生，有效提高高壓電氣設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，降低發(fā)生事故的幾率，明顯減少突發(fā)性事故。
5.絕緣技術(shù)可以彌補(bǔ)預(yù)防性試驗(yàn)，將絕緣技術(shù)與預(yù)防性試驗(yàn)相結(jié)合，依據(jù)絕緣技術(shù)的結(jié)果安排布置預(yù)試，提高大修周期，是全面推動(dòng)狀態(tài)維修的有效措施。
狀態(tài)維修要掌握和熟知高壓電氣設(shè)備帶電工況的絕緣參數(shù)，絕緣技術(shù)是獲取高壓電氣設(shè)備的帶電工況絕緣參數(shù)的辦法。在高壓電氣設(shè)備運(yùn)行的情況下，監(jiān)測(cè)絕緣的狀態(tài)參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)比較分析，以此來(lái)判定是否檢修。其中對(duì)于高壓電氣設(shè)備的監(jiān)督管理，也要求其外絕緣表面不能夠出現(xiàn)嚴(yán)重的積污；其瓷套、法蘭以及復(fù)合外套不能夠出現(xiàn)裂紋、放電燒傷以及破損情況；要確保涂敷RTV涂料的瓷外套具有較好憎水性，其涂層不得出現(xiàn)缺損、龜裂以及起皮現(xiàn)象；同時(shí)還需要對(duì)高壓支柱絕緣子定期進(jìn)行探傷以及檢查，以免其出現(xiàn)斷裂；在寒冷地區(qū)，最好采用涂抹聚硫防水膠等在其電氣設(shè)備水泥澆裝部位。
五、結(jié)語(yǔ)
綜上所示，高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)出設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀態(tài)，對(duì)處理設(shè)備絕緣故障，保障電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。絕緣技術(shù)是電力系統(tǒng)實(shí)行狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)和唯一的技術(shù)手段，應(yīng)大力推廣絕緣技術(shù)的使用，積累經(jīng)驗(yàn)，推行高壓電氣設(shè)備狀態(tài)檢修。現(xiàn)如今的計(jì)算機(jī)、通訊、傳感器的不斷發(fā)展為高壓電氣設(shè)備絕緣技術(shù)的發(fā)展提供了保證，為研發(fā)超高壓電力線路絕緣子和開(kāi)展絕緣技術(shù)提供了有力支撐。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：小型化高壓變壓器高壓電源仿真
引言
高壓電源已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用?醫(yī)學(xué)、工業(yè)無(wú)損探傷、車(chē)站、海關(guān)檢驗(yàn)等檢測(cè)設(shè)備中，也廣泛應(yīng)用于諸如雷達(dá)發(fā)射機(jī)、電子航空?qǐng)D顯示器等軍事領(lǐng)域。傳統(tǒng)的高壓電源體積大、笨重，嚴(yán)重影響了所配套設(shè)備的發(fā)展。目前的高壓電源多采用開(kāi)關(guān)電源形式，大大降低了體積重量，增加了功率，提高了效率。特別是高壓小功率開(kāi)關(guān)電源，幾乎都是開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)。本文所討論的高壓小功率開(kāi)關(guān)電源，是為X射線電視透視系統(tǒng)配套設(shè)計(jì)的。這種系統(tǒng)是對(duì)原始X射線設(shè)備的改進(jìn)，它增加一個(gè)叫做圖像增強(qiáng)器的設(shè)備。這種設(shè)備采用電極對(duì)電子進(jìn)行加速和聚焦，因而需要與之相配套的小功率高壓電源。
1方案選擇
小功率高壓電源最常用的例子是電視機(jī)的陽(yáng)極高壓發(fā)生器，它將幾十伏的直流電源，通過(guò)功率變換和高壓變壓器升壓，再整流濾波，變?yōu)楦邏狠敵觯涣硪粋€(gè)應(yīng)用實(shí)例是負(fù)離子發(fā)生器，常采用晶閘管調(diào)壓方式。以上兩種調(diào)壓方式都需要一臺(tái)單獨(dú)可調(diào)的輔助電源，即高、低壓組合方式。這樣便加大了電源的體積和復(fù)雜程度。加之，由于電路結(jié)構(gòu)形式的不同，它們的輸出電壓范圍的調(diào)節(jié)很有限，需要大范圍調(diào)節(jié)時(shí)，只能通過(guò)改變供電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。而X射線增強(qiáng)器的主路電壓調(diào)節(jié)范圍近10kV，上述電路形式很難滿足要求。本文采用的半橋諧振式開(kāi)關(guān)電源，成功地解決了以上問(wèn)題。
2技術(shù)指標(biāo)
輸入電壓220（1±10％）V，（50±0.5）Hz；或?qū)挿秶斎腚妷?80～250V。
輸出電壓／電流
陽(yáng)極（正）電壓/電流
標(biāo)稱值＋25kV/1mA，
電壓范圍＋23kV～＋32kV；
標(biāo)稱值＋7.35kV/200μA，
電壓范圍＋6.0kV～＋7.8kV；
標(biāo)稱值＋0.985kV/200μA；
電壓范圍＋0.8kV～＋1.1kV；
陰極（負(fù)）電壓/電流
標(biāo)稱值－0.75kV/500μA；
電壓范圍－0.5kV～－1kV。
以上4路電壓連動(dòng)輸出。
穩(wěn)定度1％。
工作溫度范圍0℃～＋40℃。
存貯溫度范圍－40℃～＋55℃。
外形尺寸160mm×135mm×43mm。
圖像增強(qiáng)器的電極在加工時(shí)不可避免存在有毛刺，在高電壓下尖端放電擊穿打火。要把毛刺燒掉，需要有較大的電流。這樣，一方面要求電源輸出功率設(shè)計(jì)得更要大些，另一方面應(yīng)有完善的保護(hù)措施。
3系統(tǒng)框圖及工作原理
25kV小型化高壓電源的系統(tǒng)框圖如圖1所示。
輸入的市電經(jīng)凈化濾波后整流成300V左右的直流電壓加到半橋電路的MOS管上。控制電路由最常用SG3525芯片組成。控制電路通過(guò)高壓部件反饋繞組檢測(cè)輸出電壓的變化量，產(chǎn)生激勵(lì)脈沖去驅(qū)動(dòng)功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。
4技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法
4.1體積與絕緣
這種電源是專為X射線增強(qiáng)器配套的，它被安裝在X射線增強(qiáng)器底座下一個(gè)狹小的空間，因而要求體積小。體積的減小與電路形式的選擇，電路的性能及絕緣，散熱等問(wèn)題有直接關(guān)系。本電路將功率變換、控制電路等部分和高壓部分分開(kāi)屏蔽放置，并選擇高強(qiáng)度的絕緣介質(zhì)填充高壓部分，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。
4.2高頻高壓變壓器
高頻高壓變壓器是高壓電源的核心部件。在低壓（功率）變壓器中，可以不考慮波形的畸變和工作頻帶的問(wèn)題，因而可以忽略分布電容的影響。在高頻高壓變壓器中，由于匝數(shù)增多,特別是次級(jí)匝數(shù)增多,當(dāng)變壓器工作頻率比較高和電壓變化率比較大時(shí)，必須考慮分布電容和漏感問(wèn)題。這時(shí)，變壓器模型如圖2所示。L1為漏感，Cp和Cs分別為初級(jí)和次級(jí)的分布電容。變壓器漏感L1和次級(jí)分布電容構(gòu)成了串聯(lián)諧振電路。當(dāng)變壓器次級(jí)開(kāi)路或負(fù)載較輕時(shí)變壓器可看成電感,因而與次級(jí)分布電容Cs構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，其等效電路如圖3所示。發(fā)生諧振時(shí)，電容兩端的電壓會(huì)高出工作電壓，也就是說(shuō)變壓器內(nèi)部的電壓會(huì)高于輸出電壓。這無(wú)形中增大了對(duì)變壓器的耐壓要求。因而在變壓器的繞制過(guò)程中，要盡量減少分布電容和漏感。假設(shè)各層電容相等，繞組共有m層，則分布電容Cs=C（C為次級(jí)繞組固有電容，N2為次級(jí)繞組匝數(shù)）。當(dāng)次級(jí)匝數(shù)一定時(shí)，次級(jí)等效到初級(jí)的分布電容與次級(jí)的層數(shù)有關(guān)，層數(shù)越多分布電容越小。每一層上的匝數(shù)越少，分布電容越小。為了減小分布電容，采取分段分組繞制方式，并增加層數(shù)，減小每層匝數(shù)。變壓器采用馬蹄形鐵氧體磁芯，其繞制示意如圖4所示。
實(shí)踐證明，分段分組繞制法還較好地解決了高壓變壓器的絕緣問(wèn)題。
4.3輸入電壓范圍的調(diào)制
工作在高頻高壓條件下的小功率電源，輸入電壓范圍的調(diào)節(jié)會(huì)出現(xiàn)困難。不但調(diào)整率很差，而且在輸入電壓超過(guò)一定值時(shí)，電源無(wú)輸出，或輸出電壓不穩(wěn)定。原因是高壓小功率電源的占空比很小，工作時(shí)的導(dǎo)通脈寬很窄（呈窄脈沖工作狀態(tài)）。當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，輸出能量不變，脈沖寬度變窄，幅度加長(zhǎng)。輸入電壓升高到一定限度，控制電路呈失控狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的閉環(huán)控制，導(dǎo)致整個(gè)電路關(guān)閉。為解決這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)輸入電壓調(diào)節(jié)電路，如圖5所示。
它實(shí)際上是一個(gè)輸入電壓預(yù)穩(wěn)壓電路，輸入電壓經(jīng)過(guò)它，成為基本穩(wěn)定的電壓，再加到主電路（開(kāi)關(guān)電路）上。
經(jīng)過(guò)調(diào)試，試驗(yàn)和長(zhǎng)期裝機(jī)應(yīng)用，證明了該電路的穩(wěn)定與可靠。表1是設(shè)置輸入電壓調(diào)節(jié)電路與沒(méi)有設(shè)置時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，這里只給出輸出主電路（25kV）參數(shù)。明顯看出，加了該電路后，輸入電壓調(diào)整率大大提高，輸入電壓調(diào)節(jié)范圍也增至250V。
表1輸入電壓變化對(duì)輸出電壓的影響
輸入電壓/V
有輸入電壓調(diào)節(jié)的輸出電壓/kV
無(wú)輸入電壓調(diào)節(jié)的輸出電壓/kV
180
26.2
22
198
26.4
26.1
220
27
28.5
242
27.5
無(wú)輸出
250
27.7
無(wú)輸出
由于上電時(shí)，輸入端瞬間沖擊電流很大，對(duì)輸入電壓調(diào)節(jié)電路造成危害。為此，還專門(mén)設(shè)計(jì)了輸入緩沖電路。
另外，高壓電源變壓器的變比n大，變壓器次級(jí)反饋到初級(jí)變化率較小，帶來(lái)的問(wèn)題是穩(wěn)壓效果不理想。這樣,還設(shè)計(jì)了輸出電壓預(yù)穩(wěn)壓電路。因篇幅有限，實(shí)際電路從略。
5開(kāi)關(guān)電路的仿真實(shí)驗(yàn)
開(kāi)關(guān)級(jí)電路原理圖如圖6所示。這里開(kāi)關(guān)級(jí)的負(fù)載是高頻高壓變壓器，它的輸入特性與負(fù)載的特性有關(guān)。在高壓小功率應(yīng)用中，由于輸出電流小，負(fù)載電阻大，次級(jí)整流二極管的導(dǎo)通角很小。為便于建立仿真模型。可忽略負(fù)載電阻的影響。
由于應(yīng)用了仿真技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，降低了設(shè)計(jì)周期。用PSPICE仿真程序?qū)D6電路分為輕載10μA和重載1mA兩種情況進(jìn)行仿真，結(jié)果見(jiàn)圖7(a)和圖8(a)。在以后進(jìn)行的電路實(shí)驗(yàn)中，實(shí)測(cè)的電流波形見(jiàn)圖7(b)和圖8(b)與仿真的波形基本相符。另外，從仿真波形還可看到輕載時(shí)的浪涌電流峰值較大，與重載時(shí)幾乎相等。變壓器空載損耗增加，導(dǎo)致變壓器發(fā)熱，這是需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。
6結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高壓電氣 試驗(yàn)問(wèn)題 對(duì)策
中圖分類號(hào)：F407.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
前言
近幾年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，加之電氣設(shè)備故障診斷的需要以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等的發(fā)展，高壓電氣試驗(yàn)中采用的新設(shè)備和新技術(shù)不斷增多，新的試驗(yàn)方法也不斷引進(jìn)，各種最新技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，從而促進(jìn)了當(dāng)前電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。
1、高壓電氣試驗(yàn)發(fā)展現(xiàn)狀的分析
隨著科技的快速發(fā)展，高壓電氣試驗(yàn)的設(shè)備的更新的逐漸增加，到目前為止，高壓電氣的設(shè)備逐漸的向小巧輕便、自動(dòng)化的程度高以及抗干擾的能力強(qiáng)等的方向發(fā)展。另外，高壓電氣的試驗(yàn)也隨著科技的發(fā)展而不斷的采用新的研究的方法。比如，在油中的進(jìn)行的對(duì)氣體色譜溶解分析的方法，它可以在一定的程度上對(duì)分析判斷進(jìn)行簡(jiǎn)化；對(duì)于變壓器的繞組進(jìn)行變形的方法，它可以對(duì)于診斷的靈敏度有很高的增加；對(duì)于GIS局部的放電的超聲波進(jìn)行的檢測(cè)頻帶的試驗(yàn), 在利用聲波的信號(hào)對(duì)于GIS設(shè)備的外殼上，從而對(duì)于設(shè)備的內(nèi)部的局部放電故障進(jìn)行的檢查。此外，對(duì)于高壓電氣進(jìn)行試驗(yàn)的相關(guān)的新技術(shù)也有不斷的應(yīng)用。在這些新技術(shù)里面，0.1Hz的超低頻的試驗(yàn)電源是應(yīng)用非常好的一項(xiàng)新科技，他對(duì)于試驗(yàn)儀器的抗干擾能力起著進(jìn)一步提高的作用；對(duì)于紅外技術(shù)的應(yīng)用也可以通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備作用于設(shè)備的故障的檢測(cè)做出了更加準(zhǔn)確的判斷。在對(duì)高壓電氣的試驗(yàn)以及診斷的技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)狀下，目前電力變壓器的故障專家診斷系統(tǒng)是應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)系統(tǒng)。
2、高壓電氣試驗(yàn)存在的問(wèn)題
雖然現(xiàn)在的高壓電氣的試驗(yàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和推動(dòng)下也有了很快的發(fā)展，但是對(duì)于高壓電氣的試驗(yàn)在進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程中通常也會(huì)受到一部分因素對(duì)其造成影響，最終導(dǎo)致試驗(yàn)的結(jié)果和實(shí)際情況二者之間相脫節(jié)，在嚴(yán)重的時(shí)侯還可能會(huì)造成一些不必要的損失。
2.1高壓電氣試驗(yàn)設(shè)備以及被試設(shè)備在接地方面的問(wèn)題
對(duì)于高壓電氣設(shè)備以及被試設(shè)備在接地方面的問(wèn)題主要是從兩個(gè)方面進(jìn)行分析：一、高壓電氣被試設(shè)備的接地不良問(wèn)題。高壓電器被試設(shè)備的接地不良很容易就會(huì)造成介質(zhì)等的嚴(yán)重的損耗，這類問(wèn)題通常情況下會(huì)在電容性的設(shè)備上發(fā)生，例如：在電壓的互感器或者是耦合的電容器等設(shè)備上面發(fā)生。在變電站里，為了能夠?qū)τ诰€路的正常運(yùn)行有很好的保證，把電壓的互感器和線路的直線進(jìn)行連接。如果是電氣的設(shè)備的接地開(kāi)關(guān)或者是電氣設(shè)備的連接線接觸產(chǎn)生不良的現(xiàn)象，就像是在電容器上面串聯(lián)了等量的電阻。二、對(duì)于高壓的設(shè)備在對(duì)TV和TA進(jìn)行使用的時(shí)侯，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)二次回路的接地不良的現(xiàn)象。在對(duì)于高電壓的運(yùn)行進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，就一定要使用TV以及TA。在通常的情況下，TV以及TA二者之間的交互要遵循電磁的感應(yīng)定律，在這二者的實(shí)際進(jìn)行交互的過(guò)程中，TV以及TA進(jìn)行的二次繞組就會(huì)出現(xiàn)接地不良的現(xiàn)象，在這樣的情況下，實(shí)際反映出來(lái)的數(shù)值相對(duì)于銘牌值來(lái)說(shuō)會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。
2.2高壓電氣試驗(yàn)中引線方面導(dǎo)致的問(wèn)題
對(duì)于高壓電氣試驗(yàn)中對(duì)于引線方面出現(xiàn)的問(wèn)題也是從兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析的。一、對(duì)于高壓電氣的設(shè)備中避雷器引線中的問(wèn)題。在進(jìn)行一次的高壓的變電所進(jìn)行的檢修試驗(yàn)過(guò)程中，如果220kV的主變中性點(diǎn)的避雷器被檢修的人員把引線進(jìn)行了硬性的斷開(kāi)，但是還把引線的接頭仍然放在避雷器的上面。最后會(huì)顯示這樣的結(jié)果：在75％的直流參考電壓下，漏電量會(huì)高達(dá)80uA；但是，把殘留在避雷器上的引線也進(jìn)行拆下之后再重新對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的情況下，就會(huì)顯示在75％的直流參考電壓的漏電量就會(huì)低于20uA。因此可以得出這樣的結(jié)論，在對(duì)于高壓電氣進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，避雷器的引線可能會(huì)產(chǎn)生的問(wèn)題是十分巨大的，所以，在進(jìn)行具體的高壓電氣的試驗(yàn)的實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，一定要把整理過(guò)的高壓部位相關(guān)的引線全部進(jìn)行拆除，以達(dá)到能夠更好的對(duì)于由于引線的拆除不當(dāng)而引起的電流泄漏和造成微安的電表的刻度的變差進(jìn)行很好的防止。二、高壓電氣的絕緣帶帶來(lái)的相關(guān)問(wèn)題。在對(duì)于高壓電氣試驗(yàn)進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，絕緣帶起著十分重要的作用。在一次實(shí)驗(yàn)里面：在對(duì)于電容性的電壓互感器的相關(guān)介質(zhì)的損耗因數(shù)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，最后測(cè)量的結(jié)果卻顯示為不合格，這證明數(shù)據(jù)出現(xiàn)了顯著的偏差。為了能夠找出產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差現(xiàn)象的原因，相關(guān)的試驗(yàn)人員對(duì)其進(jìn)行了多種方法進(jìn)行試驗(yàn)，最終得出了一個(gè)關(guān)鍵的結(jié)論，總結(jié)如下：只有在把固定在引線上的絕緣帶去掉之后，才能夠得到合格的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有對(duì)于絕緣帶進(jìn)行拆除，就相當(dāng)于給介質(zhì)的電阻增加了幾百兆歐，這就會(huì)對(duì)于高壓電氣試驗(yàn)的正常運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。
圖2某設(shè)備絕緣泄露電流曲線
3 高壓電氣試驗(yàn)終結(jié)時(shí)的安全管理措施
高壓電氣試驗(yàn)全部結(jié)束后，工作負(fù)責(zé)人必須認(rèn)真檢查現(xiàn)場(chǎng)，確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)遺留物、工具、接地線扥物品；已拆動(dòng)的所有引線按照拆除前的相位、順序連接完好、牢固；為了調(diào)試需要面臨時(shí)推出或改動(dòng)的保護(hù)已正確恢復(fù)；工作班全體人員撤離試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)；工作負(fù)責(zé)人辦理工作終結(jié)手續(xù)，并將在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備問(wèn)題及處理情況向設(shè)備管理單位進(jìn)行匯報(bào)。
4 結(jié)束語(yǔ)
由于高壓試驗(yàn)的特殊性及危險(xiǎn)性，要求試驗(yàn)人員必須具備良好的技能水平和安全意識(shí)，二者缺一不可。廣大試驗(yàn)人員要加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)技術(shù)及規(guī)程的學(xué)習(xí)，提高安全意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行電力安全工作規(guī)程，杜絕一切的違規(guī)違章操作，才能減少發(fā)生人身及設(shè)備安全事故的機(jī)率，創(chuàng)造出安全生產(chǎn)的良好局面。
參考文獻(xiàn)：
[1] 廖銀娟.《高壓電氣試驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)狀分析及技術(shù)的改進(jìn)》——[技術(shù)與市場(chǎng)]，廣西桂能科技發(fā)展有限公司，廣西南寧，530007，2011，18（10）.
關(guān)鍵詞： 在線檢測(cè)； 介質(zhì)損耗測(cè)量； 電容式電壓互感器； 非接觸式測(cè)量裝置
中圖分類號(hào)： TN98?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）14?0183?04
Abstract： The normal operation of CVT affects the stability of the whole power system directly. A CVT dielectric loss measuring system based on self?excitation with non?contact mode is presented in this paper. CVT′s voltage and current waveforms are sampled synchronously by non?contact measuring platform. The wireless WiFi module is used to transmit the measured electrical parameters to the PC side. The harmonic analysis method is adopted to process the voltage and current signals on LabVIEW software platform， and the dielectric loss parameter （tanδ） is obtained by calculation. The test result shows that this method can effectively detect the dielectric loss and capacitance values of each capacitor in the CVT， display the voltage and current parameters， and can be used to measure the long?term insulating state of CVT. It can isolate the high voltage in the actual dielectric loss measurement， and has high safety and reliability.
Keywords： on?line detection； dielectric loss measurement； CVT； non?contact measuring device
0 引 言
隨著我國(guó)進(jìn)入“十三五”進(jìn)程，電力工業(yè)也將打破壟斷，向著市場(chǎng)化轉(zhuǎn)變[1?2]，這已成為不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢(shì)。市場(chǎng)化的轉(zhuǎn)變必將驅(qū)使電力行業(yè)進(jìn)行技術(shù)進(jìn)步和革新。用于高壓電能計(jì)量、繼電保護(hù)、載波通信的電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformers，CVT），在測(cè)量精度、互感器成本、體積等方面具有電磁式電壓互感器不可比擬的優(yōu)勢(shì)[3]，也在逐漸取代電磁式電壓互感器（PT）。如今在35～500 kV的變電站的線路側(cè)和母線上，CVT都有著廣泛的應(yīng)用[4]。為了保CCVT能夠安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，開(kāi)展對(duì)CVT此類重要的輸變電設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測(cè)與故障診斷，對(duì)于全面實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[5?6]。
介質(zhì)損耗因素tan δ是衡量電容型高壓電氣設(shè)備絕緣特性的主要參數(shù)，可反映出被測(cè)電氣設(shè)備的絕緣問(wèn)題[7]，例如設(shè)備中的氣隙放電、劣化變質(zhì)等[8]。本文提出了基于自激法的非接觸式CVT介損測(cè)量方法，并設(shè)計(jì)出了一種CVT介損測(cè)量系統(tǒng)。這種裝置將無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電能量測(cè)量技術(shù)和非接觸式CVT介損測(cè)量技術(shù)結(jié)合在一起，采用C8051F120單片機(jī)為核心，通過(guò)非接觸式測(cè)量CVT分壓電容的電壓電流波形，獲得有效的介損計(jì)算參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)介損測(cè)量。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了非接觸式CVT介損測(cè)量，系統(tǒng)的實(shí)施既避免了高壓側(cè)拆接線的危險(xiǎn)，又可以大量節(jié)約人力、物力，有效降低工作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速、高效實(shí)時(shí)CVT介損測(cè)量。
1 CVT結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理
1.1 CVT結(jié)構(gòu)
如圖1所示，CVT是由電磁單元部分和分壓器單元部分組成[9]。其中分壓器部分由高壓電容C1（由C11，C12和C13分節(jié)電容串聯(lián)而成）和低壓電容C2串聯(lián)而成。T為電磁部分的中間變壓器，它和阻尼電阻Z、補(bǔ)償電抗器L又構(gòu)成電容分壓器[10?11]。
電力人員在對(duì)CVT進(jìn)行預(yù)實(shí)定檢時(shí)，按照《實(shí)驗(yàn)規(guī)程》[12] ，將對(duì)CVT的高壓電容C1和低壓電容C2的電容值及其介損參數(shù)tan δ進(jìn)行測(cè)量。
1.2 自激法測(cè)量CVT介損
當(dāng)設(shè)備中的絕緣介質(zhì)在交流電壓下，其總電流由阻性電流分量和電容電流分量?jī)蓚€(gè)分量組成[13]，絕緣介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)一些能量的損耗，介損角正切因數(shù)（tan δ），簡(jiǎn)稱為介損，它可以反映出設(shè)備的損耗。tan δ僅僅取決于材料的特性，與其他的因素沒(méi)有關(guān)系。傳統(tǒng)的介損測(cè)量方法是利用電橋平衡的原理通過(guò)正接線或反接線實(shí)現(xiàn)[14]，如圖1中C11，C12的測(cè)量。
采用自激法是以CVT的中間變壓器作為試驗(yàn)變壓器，從二次側(cè)施加電壓對(duì)其進(jìn)行激磁，在一次側(cè)感應(yīng)出高壓作為電源來(lái)測(cè)量高壓端的C1和低壓端的C2的電容及介損[15]。以TYD220?0.01w3型CVT為例，其原理結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
當(dāng)測(cè)高壓電容C1的電容值及其介損值時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電容Cn與低壓端電容C2串接成電橋的的橋臂，串聯(lián)后其大小可用等效電容表示：
在計(jì)算低壓端電容C2的大小及其介損時(shí)，可采取上述方法，其等效電容可表示為：
由于串聯(lián)后的等值電容，與Cn存在誤差，其大小表示為：
通過(guò)式（1）和式（2）可分別求得，后，代入式（3）求得，判斷其大小是否在工程允許的誤差范圍內(nèi)[16]。
2 非接觸式CVT介損測(cè)量平臺(tái)
設(shè)計(jì)的非接觸式CVT介損測(cè)量平臺(tái)包括對(duì)分壓電容C1，C2以及高壓端子處的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸系統(tǒng)和基于LabVIEW軟件的PC端。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用非接觸式高壓電流電壓檢測(cè)技術(shù)主要完成對(duì)分壓電容相關(guān)數(shù)據(jù)的采集處理；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析與處理，并實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)發(fā)送至信號(hào)處理終端；數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出的電壓電流信號(hào)及相應(yīng)運(yùn)行狀況發(fā)送至PC端，經(jīng)過(guò)LabVIEW軟件計(jì)算分析，得出最終的介損參數(shù)值和CVT各部分電容值，其非接觸式檢測(cè)平臺(tái)如圖3所示。
2.1 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)
如圖4所示為數(shù)據(jù)采集及處理部分，電壓數(shù)據(jù)測(cè)量采用的是D?dot電壓傳感器，其不僅實(shí)現(xiàn)了與高壓側(cè)的電氣隔離測(cè)量，保證了人身安全，而且其測(cè)量精度較高，體積也較小，滿足現(xiàn)如今智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)和要求[17]。非接觸電流測(cè)量將利用磁平衡式（閉環(huán)）電流傳感器，進(jìn)行信號(hào)采集，避免拆卸CVT的分壓電容裝置，對(duì)信號(hào)的采集將采用霍爾元件。采用1 mA直流電流檢測(cè)技術(shù)是電力監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)常要對(duì)控制電路的電流進(jìn)行測(cè)量，由于被測(cè)電路的電流是直流且為毫安數(shù)量級(jí)，甚至小于1 mA，所以對(duì)噪聲抑制和抗干擾性能要求高[18]。傳統(tǒng)的直檢式霍爾電流傳感器無(wú)法達(dá)到如此低的測(cè)量范圍和響應(yīng)速度，因此不予采用。磁平衡式（閉環(huán)）電流傳感器則可以精確測(cè)量直流小電流（毫安級(jí)）或直流差流（漏電流）信號(hào)，實(shí)現(xiàn)隔離測(cè)量[19]。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由單片機(jī)C8051F020組成，它是整套系統(tǒng)的核心。主要負(fù)責(zé)分析和處理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)，并通過(guò)它實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信[20]。它的輸入端接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出端，其輸出端與遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)連接。當(dāng)需要進(jìn)行介損測(cè)量時(shí)，啟動(dòng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分析得出結(jié)果，將CVT所測(cè)得電壓電流的各種信息一同發(fā)送至控終端，由無(wú)線WiFi系統(tǒng)自動(dòng)將信號(hào)傳輸至PC端，使得工作人員實(shí)時(shí)了解CVT的運(yùn)行狀態(tài)。
2.2 無(wú)線傳輸系統(tǒng)
將采用WiFi無(wú)線通信單元來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量硬件電路與PC端軟件程序之間的數(shù)據(jù)傳輸。測(cè)量硬件電路會(huì)將電壓電流傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)就地?cái)?shù)字化，將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸至PC端電腦程序，完成通信。通過(guò)這種無(wú)線WiFi傳輸，不僅可以使得電力工作人員在安全距離外對(duì)電壓電流進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控，隔離高壓，而且可以利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議，建立范圍更廣的傳感器檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)的同時(shí)測(cè)量。
本設(shè)計(jì)中的WiFi無(wú)線通信單元使用南京聯(lián)創(chuàng)科技研制的WiFi數(shù)據(jù)傳輸模塊WF?U?09T，其傳輸距離最大為50 m。該模塊使用UART串口的數(shù)據(jù)接口，其波特率最高可至115 200 b/s，因此單片機(jī)可以直接通過(guò)UART串口將測(cè)量數(shù)據(jù)高速傳輸至WiFi模塊中等待無(wú)線發(fā)送。并且，其內(nèi)部集成了對(duì)ARP，UDP以及TCP/IP等諸多協(xié)議和WiFi驅(qū)動(dòng)的支持，可以無(wú)障礙地實(shí)現(xiàn)與任意無(wú)線設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信[21]。
2.3 PC端程序設(shè)計(jì)
用LabVIEW軟件作為基礎(chǔ)對(duì)PC端進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)。基于LabVIEW的系統(tǒng)軟件優(yōu)點(diǎn)明顯，其人機(jī)交互界面非常實(shí)用、方便，并且可塑性強(qiáng)，虛擬儀器結(jié)合了圖形化編程方式的高性能與靈活性；用于試驗(yàn)系統(tǒng)將會(huì)非常便利。由硬件測(cè)量電路采集到的電壓電流數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線WiFi模塊發(fā)送至PC端口，然后由LabVIEW軟件編寫(xiě)的UDP數(shù)據(jù)接收模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，再⑹據(jù)輸送至相應(yīng)模塊的分析、處理和計(jì)算；最后，采集數(shù)據(jù)的波形及相應(yīng)的分析數(shù)據(jù)的結(jié)果將在可視化的界面上顯示。通過(guò)LabVIEW開(kāi)發(fā)軟件設(shè)計(jì)的PC端程序的流程如圖5所示。
程序的流程為：首先通過(guò)人機(jī)界面系統(tǒng)對(duì)UDP通信端、A/D采用頻率和采樣時(shí)間進(jìn)行初始化設(shè)置，人機(jī)界面還可實(shí)現(xiàn)時(shí)域波形顯示、相位角、基波頻率顯示、有效值顯示等；在初始化設(shè)置完畢后，PC端對(duì)測(cè)量電路發(fā)出相關(guān)指令，進(jìn)行工作；當(dāng)檢測(cè)到的電壓電流信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理單元，模擬信號(hào)就變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)。離散的數(shù)字信號(hào)將按照UDP協(xié)議格式通過(guò)WiFi模塊傳送到PC端，把數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換后還原成被測(cè)電壓波形，將波形進(jìn)行處理后，利用波形顯示模塊進(jìn)行顯示，并且通過(guò)PC端計(jì)算出被測(cè)信號(hào)波形、頻率、相位角等信息；最后通過(guò)PC端的寄存器對(duì)波形和數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。
3 介損試驗(yàn)
對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究之后，在實(shí)驗(yàn)室搭建了非接觸式測(cè)量平臺(tái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。在低壓端施加電壓，調(diào)整變壓器的變比，使得在電容式電壓互感器的高壓端的試驗(yàn)電壓為2 000 V左右。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，CVT三相電容器的介損值和電容值如表1所示。
從表1可知，三相之間變化不大，C2電容值明顯高于其余電容值，且介損值可以作為評(píng)判其絕緣狀態(tài)的有效參數(shù)。
通過(guò)檢測(cè)平臺(tái)測(cè)量到的C2電壓電流波形如圖6所示，在可視化界面可以準(zhǔn)確獲得電壓電流的各部分參數(shù)，便于進(jìn)一步計(jì)算。
4 結(jié) 論
本文提出了基于自激法的非接觸式CVT介損測(cè)量方法，并對(duì)非接觸式CVT介損測(cè)量系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究，最后搭建了非接觸式CVT介損測(cè)量試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，非接觸式CVT介損測(cè)量系統(tǒng)可對(duì)CVT的電壓電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字化采集，并通過(guò)無(wú)線WiFi通信將數(shù)據(jù)傳輸至PC端進(jìn)行分析處理。由此，電力工作人員可及時(shí)了解電容式電壓互感器的絕緣狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)介損值判斷其工作狀態(tài)是否良好，從而保證電力檢測(cè)時(shí)精度高、性能穩(wěn)定，同時(shí)隔離高壓可以實(shí)現(xiàn)更安全可靠的測(cè)量。
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小功率高壓電源最常用的例子是電視機(jī)的陽(yáng)極高壓發(fā)生器，它將幾十伏的直流電源，通過(guò)功率變換和高壓變壓器升壓，再整流濾波，變?yōu)楦邏狠敵觯涣硪粋€(gè)應(yīng)用實(shí)例是負(fù)離子發(fā)生器，常采用晶閘管調(diào)壓方式。以上兩種調(diào)壓方式都需要一臺(tái)單獨(dú)可調(diào)的輔助電源，即高、低壓組合方式。這樣便加大了電源的體積和復(fù)雜程度。加之，由于電路結(jié)構(gòu)形式的不同，它們的輸出電壓范圍的調(diào)節(jié)很有限，需要大范圍調(diào)節(jié)時(shí)，只能通過(guò)改變供電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。而X射線增強(qiáng)器的主路電壓調(diào)節(jié)范圍近10kV，上述電路形式很難滿足要求。本文采用的半橋諧振式開(kāi)關(guān)電源，成功地解決了以上問(wèn)題。
2技術(shù)指標(biāo)
輸入電壓220（1±10％）V，（50±0.5）Hz；或?qū)挿秶斎腚妷?80～250V。
輸出電壓／電流
陽(yáng)極（正）電壓/電流
標(biāo)稱值＋25kV/1mA，
電壓范圍＋23kV～＋32kV；
標(biāo)稱值＋7.35kV/200μA，
電壓范圍＋6.0kV～＋7.8kV；
標(biāo)稱值＋0.985kV/200μA；
電壓范圍＋0.8kV～＋1.1kV；
陰極（負(fù)）電壓/電流
標(biāo)稱值－0.75kV/500μA；
電壓范圍－0.5kV～－1kV。
以上4路電壓連動(dòng)輸出。
穩(wěn)定度1％。
工作溫度范圍0℃～＋40℃。
存貯溫度范圍－40℃～＋55℃。
外形尺寸160mm×135mm×43mm。
圖像增強(qiáng)器的電極在加工時(shí)不可避免存在有毛刺，在高電壓下尖端放電擊穿打火。要把毛刺燒掉，需要有較大的電流。這樣，一方面要求電源輸出功率設(shè)計(jì)得更要大些，另一方面應(yīng)有完善的保護(hù)措施。
3系統(tǒng)框圖及工作原理
25kV小型化高壓電源的系統(tǒng)框圖如圖1所示。
輸入的市電經(jīng)凈化濾波后整流成300V左右的直流電壓加到半橋電路的MOS管上。控制電路由最常用SG3525芯片組成。控制電路通過(guò)高壓部件反饋繞組檢測(cè)輸出電壓的變化量，產(chǎn)生激勵(lì)脈沖去驅(qū)動(dòng)功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。
4技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法
4.1體積與絕緣
這種電源是專為X射線增強(qiáng)器配套的，它被安裝在X射線增強(qiáng)器底座下一個(gè)狹小的空間，因而要求體積小。體積的減小與電路形式的選擇，電路的性能及絕緣，散熱等問(wèn)題有直接關(guān)系。本電路將功率變換、控制電路等部分和高壓部分分開(kāi)屏蔽放置，并選擇高強(qiáng)度的絕緣介質(zhì)填充高壓部分，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。
4.2高頻高壓變壓器
高頻高壓變壓器是高壓電源的核心部件。在低壓（功率）變壓器中，可以不考慮波形的畸變和工作頻帶的問(wèn)題，因而可以忽略分布電容的影響。在高頻高壓變壓器中，由于匝數(shù)增多,特別是次級(jí)匝數(shù)增多,當(dāng)變壓器工作頻率比較高和電壓變化率比較大時(shí)，必須考慮分布電容和漏感問(wèn)題。這時(shí)，變壓器模型如圖2所示。L1為漏感，Cp和Cs分別為初級(jí)和次級(jí)的分布電容。變壓器漏感L1和次級(jí)分布電容構(gòu)成了串聯(lián)諧振電路。當(dāng)變壓器次級(jí)開(kāi)路或負(fù)載較輕時(shí)變壓器可看成電感,因而與次級(jí)分布電容Cs構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，其等效電路如圖3所示。發(fā)生諧振時(shí)，電容兩端的電壓會(huì)高出工作電壓，也就是說(shuō)變壓器內(nèi)部的電壓會(huì)高于輸出電壓。這無(wú)形中增大了對(duì)變壓器的耐壓要求。因而在變壓器的繞制過(guò)程中，要盡量減少分布電容和漏感。假設(shè)各層電容相等，繞組共有m層，則分布電容Cs=C（C為次級(jí)繞組固有電容，N2為次級(jí)繞組匝數(shù)）。當(dāng)次級(jí)匝數(shù)一定時(shí)，次級(jí)等效到初級(jí)的分布電容與次級(jí)的層數(shù)有關(guān)，層數(shù)越多分布電容越小。每一層上的匝數(shù)越少，分布電容越小。為了減小分布電容，采取分段分組繞制方式，并增加層數(shù)，減小每層匝數(shù)。變壓器采用馬蹄形鐵氧體磁芯，其繞制示意如圖4所示。
實(shí)踐證明，分段分組繞制法還較好地解決了高壓變壓器的絕緣問(wèn)題。
4.3輸入電壓范圍的調(diào)制
工作在高頻高壓條件下的小功率電源，輸入電壓范圍的調(diào)節(jié)會(huì)出現(xiàn)困難。不但調(diào)整率很差，而且在輸入電壓超過(guò)一定值時(shí)，電源無(wú)輸出，或輸出電壓不穩(wěn)定。原因是高壓小功率電源的占空比很小，工作時(shí)的導(dǎo)通脈寬很窄（呈窄脈沖工作狀態(tài)）。當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，輸出能量不變，脈沖寬度變窄，幅度加長(zhǎng)。輸入電壓升高到一定限度，控制電路呈失控狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的閉環(huán)控制，導(dǎo)致整個(gè)電路關(guān)閉。為解決這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)輸入電壓調(diào)節(jié)電路，如圖5所示。
它實(shí)際上是一個(gè)輸入電壓預(yù)穩(wěn)壓電路，輸入電壓經(jīng)過(guò)它，成為基本穩(wěn)定的電壓，再加到主電路（開(kāi)關(guān)電路）上。
經(jīng)過(guò)調(diào)試，試驗(yàn)和長(zhǎng)期裝機(jī)應(yīng)用，證明了該電路的穩(wěn)定與可靠。表1是設(shè)置輸入電壓調(diào)節(jié)電路與沒(méi)有設(shè)置時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，這里只給出輸出主電路（25kV）參數(shù)。明顯看出，加了該電路后，輸入電壓調(diào)整率大大提高，輸入電壓調(diào)節(jié)范圍也增至250V。
無(wú)輸出
由于上電時(shí)，輸入端瞬間沖擊電流很大，對(duì)輸入電壓調(diào)節(jié)電路造成危害。為此，還專門(mén)設(shè)計(jì)了輸入緩沖電路。
另外，高壓電源變壓器的變比n大，變壓器次級(jí)反饋到初級(jí)變化率較小，帶來(lái)的問(wèn)題是穩(wěn)壓效果不理想。這樣,還設(shè)計(jì)了輸出電壓預(yù)穩(wěn)壓電路。因篇幅有限，實(shí)際電路從略。
5開(kāi)關(guān)電路的仿真實(shí)驗(yàn)
開(kāi)關(guān)級(jí)電路原理圖如圖6所示。這里開(kāi)關(guān)級(jí)的負(fù)載是高頻高壓變壓器，它的輸入特性與負(fù)載的特性有關(guān)。在高壓小功率應(yīng)用中，由于輸出電流小，負(fù)載電阻大，次級(jí)整流二極管的導(dǎo)通角很小。為便于建立仿真模型。可忽略負(fù)載電阻的影響。
由于應(yīng)用了仿真技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，降低了設(shè)計(jì)周期。用PSPICE仿真程序?qū)D6電路分為輕載10μA和重載1mA兩種情況進(jìn)行仿真，結(jié)果見(jiàn)圖7(a)和圖8(a)。在以后進(jìn)行的電路實(shí)驗(yàn)中，實(shí)測(cè)的電流波形見(jiàn)圖7(b)和圖8(b)與仿真的波形基本相符。另外，從仿真波形還可看到輕載時(shí)的浪涌電流峰值較大，與重載時(shí)幾乎相等。變壓器空載損耗增加，導(dǎo)致變壓器發(fā)熱，這是需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。
6結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】變頻諧振交流耐壓
This article describes the basic principles of variable frequency resonant test system and benefits, and in accordance with existing test equipment and application examples, summed up the experience of the frequency test system in the high voltage cable in the AC voltage test.
Variable frequencyresonance AC voltage withstand
中圖分類號(hào)：TN830.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1引言
隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，特別是近幾年來(lái)“城市電網(wǎng)改造”，交聯(lián)聚乙烯高壓電纜在城市已經(jīng)成熟推廣使用，高壓電纜現(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢查電纜的敷設(shè)、附件的安裝是否正確及電纜在運(yùn)輸、搬運(yùn)、存放、敷設(shè)和回填的過(guò)程中，是否有受到意外損害。但是電纜的運(yùn)行電壓等級(jí)不斷升高且電纜電容大，容量迅速擴(kuò)大。對(duì)于交聯(lián)電纜大容量試品的交流耐壓試驗(yàn)，普通工頻試驗(yàn)設(shè)備在大容量的情況不適合現(xiàn)場(chǎng)使用。而變頻諧振系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，就能解決以較小的電源容量試驗(yàn)較大電容并且獲得較高試驗(yàn)電壓，是當(dāng)前高壓電纜交流耐壓試驗(yàn)的主流方法，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。
2變頻諧振試驗(yàn)系統(tǒng)原理
目前已研制出諧振成套試驗(yàn)裝置。根據(jù)調(diào)節(jié)方式的不同，諧振裝置分為工頻串聯(lián)諧振裝置（帶可調(diào)電抗器、或帶固定電抗器和調(diào)諧用電容器組，工作頻率50Hz）和變頻串聯(lián)諧振裝置（帶固定電抗器，工作頻率一般為30～300Hz）兩大類。
廣東電網(wǎng)公司江門(mén)供電局試驗(yàn)研究所使用的VFSR-W型無(wú)局放變頻諧振試驗(yàn)系統(tǒng)是運(yùn)用串聯(lián)諧振原理，采用幾個(gè)固定電抗器組合使用（包括電抗器串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等）、通過(guò)調(diào)頻方式，使回路達(dá)到諧振狀態(tài)，最后再調(diào)變頻電源電壓、勵(lì)磁變壓器升壓，試品最終達(dá)到我們理想的試驗(yàn)電壓。如圖1所示
圖1耐壓試驗(yàn)原理接線圖
VF:變頻電源T:勵(lì)磁變壓器 L:試驗(yàn)電抗器 Cx: 試品
C1、C2:分壓器 其中C1為分壓器高壓臂、C2為分壓器低壓臂
交流電源送入變頻電源，經(jīng)整流轉(zhuǎn)換為幅值恒定的直流電壓,直流電壓經(jīng)變頻電源逆變器調(diào)制變?yōu)轭l率脈寬 (或稱占空比)可調(diào)的方波，整個(gè)控制過(guò)程由計(jì)算機(jī)完成。方波電壓經(jīng)濾波環(huán)節(jié)等處理后由變頻電源的變頻輸出口輸出，輸出電壓經(jīng)電纜送勵(lì)磁變壓器T的低壓側(cè)，經(jīng)勵(lì)磁變壓器T升壓后送由高壓電抗器L、負(fù)載CX和分壓器（C1、C2）構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路，諧振頻率由電抗器電感及負(fù)載CX和分壓器的電容共同決定。通過(guò)調(diào)節(jié)變頻電源輸出頻率使串聯(lián)諧振回路發(fā)生串聯(lián)諧振，在回路諧振的條件下再調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓到達(dá)試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。等值電路如下圖2:
圖2串聯(lián)諧振回路等值電路圖
其中：U為勵(lì)磁變壓器高壓繞組的輸出電壓，受變頻電源控制可以由0到Umax （Umax為勵(lì)磁變壓器高壓繞組串并聯(lián)后的額定輸出電壓）連續(xù)變化，頻率30～300Hz連續(xù)變化；
R為串聯(lián)諧振回路的等值電阻；
L為串聯(lián)諧振回路的等值電感；
C為串聯(lián)諧振回路總的等效電容；
。
根據(jù)電工原理可知：勵(lì)磁變高壓側(cè)系統(tǒng)高壓電流:
試品電容上電壓：
調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率，當(dāng)滿足 =時(shí)，即 ，這時(shí)系統(tǒng)發(fā)生諧振，勵(lì)磁變高壓側(cè)電流最大值: ，
此時(shí)試品電容上電壓：，其中。
勵(lì)磁變壓器輸出容量：
試品試驗(yàn)容量：
從以上公式可知：試品電容上電壓為勵(lì)磁變壓器輸出電壓的Q倍，試品試驗(yàn)容量為勵(lì)磁變壓器輸出容量的Q倍（Q：系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)，通常遠(yuǎn)大于R，故Q值很大，達(dá)30～150）。
3變頻諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
（1）試品試驗(yàn)容量為勵(lì)磁變壓器輸出容量的Q倍（Q：系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)，通常遠(yuǎn)大于R，故Q值很大，達(dá)30～150）。也就說(shuō)試驗(yàn)電源容量為試品試驗(yàn)容量的1/Q，大大減少試驗(yàn)電源的容量。
（2）適合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。多節(jié)電抗器的串、并聯(lián)和混合串并聯(lián)使用，以及變頻電源的電子調(diào)壓功能，可以使系統(tǒng)滿足不同電壓等級(jí)的要求。
（3）安全可靠性高。采用一點(diǎn)接地、進(jìn)線保護(hù)、低通濾波器、放電保護(hù)不僅可以在穩(wěn)態(tài)下使放電或擊穿電流小，而且使暫態(tài)（瞬時(shí)）電流的破壞減小，從而保證設(shè)備和人身的安全。保護(hù)功能有：試品過(guò)壓保護(hù)、試品放電保護(hù)、變頻電源輸出過(guò)流保護(hù)、變頻電源IGBT保護(hù)等，當(dāng)出現(xiàn)試品過(guò)壓、試品放電、變頻電源輸出過(guò)流等情況，系統(tǒng)立即封鎖試驗(yàn)電壓輸出，切斷主回路電源，確保試驗(yàn)人員、試品及試驗(yàn)系統(tǒng)安全。
（4）變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對(duì)被試品的誤擊穿。變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣點(diǎn)被擊穿時(shí)，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復(fù)電壓的再建立過(guò)程很長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓斷開(kāi)電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設(shè)備的絕緣耐壓試驗(yàn)。
（5）體積小、重量輕，適（5）合于現(xiàn)場(chǎng)使用。
（6）操作簡(jiǎn)單方便。先在低的電壓下調(diào)到諧振點(diǎn)，然后再升高電壓幅值達(dá)到試驗(yàn)所需電壓，且能保持諧振點(diǎn)，操作安全可靠。品質(zhì)因數(shù)高，電源輸出為正弦波,串聯(lián)諧振時(shí)波形失真度極小，耐壓效果好。
4. 電力電纜交流耐壓試驗(yàn)舉例
2011年7月，為檢驗(yàn)江門(mén)新會(huì)供電局北區(qū)變電站110kV電纜新建線路，竣工后，能否投入運(yùn)行，對(duì)其作交流耐壓試驗(yàn)。
（1）試品主要參數(shù)。型號(hào)：YJLW03-Z-64/110- 500mm2；額定電壓：64/110kV；電纜長(zhǎng)度：5.2m，電容量：0.169uF/km。
（2）電纜芯線和金屬屏蔽層組成一個(gè)電容，電纜耐壓試驗(yàn)相當(dāng)于對(duì)這個(gè)電容負(fù)載進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)原理圖如下：
圖3電纜試驗(yàn)原理圖
（3）參數(shù)估算，設(shè)備配置。
試驗(yàn)電壓：根據(jù) GB 50150-2006 《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，Ux = 2Uo = 2×64 = 128kV，試驗(yàn)時(shí)間1h。
電纜電容量：Cx = 0.169×5.2 = 0.8788uF。
滿足試驗(yàn)電壓128kV需要配置現(xiàn)在電抗器（750kVA/125kV，95H）兩臺(tái)、1500kVA/160kV，84H）兩臺(tái)、變頻電源VF-3/P-300一臺(tái)、勵(lì)磁變YDW-300/10一臺(tái)、分壓電容250kV/0.004一臺(tái)，具體參數(shù)如下：
電抗器接線方式：串入電抗器（YDTK-1500/160一臺(tái)）產(chǎn)生串聯(lián)諧振來(lái)提高被試品試驗(yàn)電壓,在被試品兩端并聯(lián)電抗器（YDTK-750/125兩臺(tái)和YDTK-1500/160一臺(tái)）使被試品電容電流大部份由電抗器來(lái)補(bǔ)償,從而使通過(guò)串聯(lián)電路中電抗器的電流大為減少,從而降低試驗(yàn)對(duì)電抗器、試驗(yàn)變壓器的要求。
試驗(yàn)頻率：=1/6.28√22.29×（0.8788+0.004）×10-6 = 35.90 Hz
試品電流：x=6.28×35.90×0.8788×128000=28.86A；
I并聯(lián)95=128000/（6.28×35.90×95）=5.97 A
I并聯(lián)84=128000/（6.28×35.90×84）=6.75 A
I串聯(lián)84=28.86-5.97-5.97-6.75=10.17 A（注意，略大額定電流9.3A，工程允許）
=35.90×80/50=57.44（80為50Hz頻率下單節(jié)電抗器容量1500kVA系統(tǒng)Q值）
50Hz頻率下系統(tǒng)Q值表
電源容量S=U×I/Q=128×28.86/57.44=64.31kVA
（4）試驗(yàn)結(jié)果
試品通過(guò)交流耐壓，實(shí)際諧振頻率為35.5Hz，試品上的電壓Cx是電源輸入電壓U的Q倍。
5應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
（1）電纜交流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)。在試驗(yàn)之前必須對(duì)電纜先進(jìn)行絕緣電阻等項(xiàng)目的試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果正常方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣情況不良（如受潮和局部缺陷等），通常應(yīng)先進(jìn)行處理后再做耐壓試驗(yàn)，避免造成不應(yīng)有的絕緣擊穿，電纜交流耐壓試驗(yàn)后還要進(jìn)行絕緣電阻等項(xiàng)目的試驗(yàn)。
（2）變頻諧振系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)，試驗(yàn)回路調(diào)諧必須在很低的勵(lì)磁電壓下進(jìn)行，調(diào)節(jié)變頻電源輸出頻率，使試品端的電壓達(dá)到最大，這時(shí)，回路達(dá)到諧振狀態(tài)，再按規(guī)定的升壓速度升高勵(lì)磁電壓，電纜達(dá)到試驗(yàn)電壓后，設(shè)定耐壓時(shí)間。耐壓完畢，均勻、快速降壓后，切斷電源。
（3）本裝置使用時(shí)，輸出的是高電壓，必須可靠接地，各聯(lián)接線不能接錯(cuò)，注意安全距離。電纜屏蔽層保護(hù)器接頭短接，并套臨時(shí)接地，保護(hù)電纜。如果電纜頭是與GIS直接連接，在試驗(yàn)時(shí)斷開(kāi)避雷器、內(nèi)部PT，應(yīng)使GIS符合運(yùn)行條件。如果電纜頭安裝在桿塔上，電纜的屏蔽層和非試相連接接地，該接地需要采用銅箔或裸銅線與串諧系統(tǒng)連成回路。
（4）變頻諧振試驗(yàn)系統(tǒng)是利用諧振電抗器與被試品諧振產(chǎn)生高電壓的，做好是在試驗(yàn)前諧振需要的設(shè)備和相關(guān)參數(shù)計(jì)算好。也就是說(shuō)，能不能產(chǎn)生高電壓主要是看試品與諧振電抗器是否諧振，所以，試驗(yàn)人員在分析現(xiàn)場(chǎng)不能夠產(chǎn)生所需高電壓時(shí)，應(yīng)該分析什么破壞了諧振條件，回路是否接通等。
（5）斷開(kāi)電源后，使用接地棒放電。
（6）當(dāng)供電電源離試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)時(shí)，要考慮到線路電壓降的問(wèn)題，選擇適合的電纜、保證我們電源電壓質(zhì)量合格。
6結(jié)束語(yǔ)
交流耐壓試驗(yàn)是鑒定高壓電纜耐壓試驗(yàn)最直接的方法，它對(duì)于判斷高壓電纜能否投入運(yùn)行具有決定性的意義，也是保證高壓電纜絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段、在工程中應(yīng)用廣泛。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)距離供電；電壓降；容性阻抗
中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/ki.16723198.2017.06.095
0前言
長(zhǎng)白山位于吉林省境內(nèi)，主峰海拔2691米，因其主峰白頭山多白色浮石與積雪而得名，素有“千年積雪萬(wàn)年松，直上人間第一峰”的美譽(yù)。作為著名5A級(jí)旅游勝地，長(zhǎng)白山風(fēng)景區(qū)常年迎來(lái)全國(guó)各地眾多游客，而且接待人數(shù)不停遞增不斷再創(chuàng)歷史新高。
整個(gè)景區(qū)內(nèi)人流量很大，一直是通訊信號(hào)需求比較集中的地方，應(yīng)長(zhǎng)白山管理委員會(huì)的要求，根據(jù)吉林省政府相關(guān)文件要求，由三家電信企業(yè)出資建設(shè)長(zhǎng)白山供電和通訊工程。
1工程設(shè)計(jì)基本要求
（1）通訊系統(tǒng)設(shè)備供電采用高壓10KV供電，接入國(guó)家電網(wǎng)。
（2）供電線路采用阻燃高壓電纜地埋敷設(shè)。
（3）以箱式變電站供電為主，太陽(yáng)能供電為輔為通訊設(shè)備供電。
（4）箱變?nèi)萘窟x擇應(yīng)根據(jù)負(fù)荷合理確定，保證設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
保障周邊環(huán)境的保護(hù)和美化。
2變壓器負(fù)荷計(jì)算
（1）根據(jù)通訊公司基站設(shè)備的參數(shù)，確定每個(gè)基站通訊設(shè)備負(fù)荷為15kW，考慮到負(fù)荷的擴(kuò)展性能，選用50kVA的變壓器作為主要供電設(shè)備。
（2）根據(jù)長(zhǎng)白山管委會(huì)提供的用電設(shè)備容量為100kW，考慮到用電負(fù)荷的擴(kuò)展性能，經(jīng)計(jì)算每個(gè)服務(wù)站選用100kVA的變壓器作為主要供電設(shè)備。
如圖1所示。
3高壓負(fù)荷計(jì)算
（1）按照三家通訊公司的要求，每個(gè)基站需要安裝50kVA變壓器一臺(tái)，帶通訊設(shè)備的全部負(fù)荷，按照供電負(fù)荷公式P=√3UI，這樣每個(gè)通訊基站變壓器高壓側(cè)電流：
5變壓器位置選擇
變壓器是接受電能、變換電壓、分配電能的環(huán)節(jié)，是供配電系統(tǒng)的重要組成部分。變壓器的位置選擇應(yīng)根據(jù)選擇原則，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。（1）應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗；（2）進(jìn)出線方便，考慮電源的進(jìn)線方向，應(yīng)偏向電源側(cè)；（3）要考慮擴(kuò)建的可能性；（4）設(shè)備運(yùn)輸方便；（5）盡量避開(kāi)有腐蝕性氣體和污穢的地段；（6）配電裝置與其他構(gòu)筑物之間的防火間距；（7）周邊環(huán)境的保護(hù)與美化等條件。
6低壓電纜的選擇
（1）每個(gè)通訊基站變壓器的低壓側(cè)電流為I低=P/√3U=50/√3*0.4=72.171A。查電纜設(shè)計(jì)手冊(cè)，額定電流72A對(duì)應(yīng)的低壓電纜的裸鋁芯導(dǎo)線截面積是16平方，最大可以通過(guò)86.4A的額定電流。因此變壓器低壓側(cè)選用裸鋁導(dǎo)線，截面積為16平方。由于用電負(fù)荷為5kW的用電設(shè)備3臺(tái)，這樣負(fù)荷電纜可以采用截面積4平方的鋁芯電纜就可以了。
（2）每個(gè)服務(wù)站變壓器的低壓側(cè)電流I低=P/√3U=100/√3*0.4=144.342A。查電纜設(shè)計(jì)手冊(cè)，額定電流145A對(duì)應(yīng)的低壓電纜的裸鋁芯導(dǎo)線截面積是35平方，最大可以通過(guò)189A的額定電流。因此壓器低壓側(cè)選用裸鋁導(dǎo)線，截面積為35平方。由于用電負(fù)荷為10kW的用電設(shè)備若干臺(tái)，這樣負(fù)荷電纜可以采用截面積6平方的鋁芯電纜就可以了。
7高壓電纜選擇
根據(jù)高壓負(fù)荷計(jì)算結(jié)果和高壓電纜壓降的計(jì)算結(jié)果，考慮到電纜線路較長(zhǎng)，所以高壓電纜選擇應(yīng)按照經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性來(lái)確定。
由于線路較長(zhǎng)，高壓電纜選擇采用階梯段落式供電，即供電線路初始段采用截面積較大的電纜供電，以滿足供電可靠性，采用鋁芯截面積120平方毫米的高壓電纜供電；供電線路中間的采用合理的截面積電纜供電，以保證供電的安全性，采用鋁芯截面積95平方毫米的高壓電纜供電；供電線路末尾段采用經(jīng)濟(jì)的截面積電纜供電，采用鋁芯截面積50平方毫米的高壓電纜供電；以達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)安全供電方式。
8電抗器選擇
一般是，按變壓器容量的15%～17%選擇電抗器。（電抗器其實(shí)細(xì)分起來(lái)也是有好多種的，比如限流電抗器，濾波電抗器，串聯(lián)電抗器，阻尼電抗器，并聯(lián)電抗器等等，根據(jù)不同的用途器不同的作用
關(guān)鍵詞：高壓電氣試驗(yàn)；重要性；發(fā)展；探討
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.166
0 引言
高壓電力設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，為了保障其安全性及其質(zhì)量必然要進(jìn)行高壓電氣試驗(yàn)，這樣可以大大的減少安全方面的隱患，保證設(shè)備安全的運(yùn)行。但由于試驗(yàn)的時(shí)間或者地點(diǎn)不同將造成電壓的等級(jí)存在差異，這樣在試驗(yàn)的過(guò)程中，很容易因?yàn)閴毫Φ牟煌瑢?dǎo)致試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，甚者可能會(huì)導(dǎo)致人員的傷害或者出現(xiàn)設(shè)備的質(zhì)量安全，所以說(shuō)高壓電氣試驗(yàn)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其發(fā)展前景也是非常值得重視的。
1 高壓電氣試驗(yàn)的內(nèi)涵
高壓電氣試驗(yàn)是一種對(duì)高壓的電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)及考核的手段。所謂電氣試驗(yàn)指的是考核電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防性的一種試驗(yàn)，其目的就是確保設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的安全。所以說(shuō)高壓電氣試驗(yàn)就是指對(duì)高壓的電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防性的一種試驗(yàn)，其目的也就是確保高壓電氣設(shè)備及其系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及安全性。
2 高壓電氣試驗(yàn)常見(jiàn)的方法及重要性
電氣試驗(yàn)常見(jiàn)的有兩種方法，一是測(cè)試變壓力的線圈直流電阻，另一種是測(cè)試變壓器的變化量。
測(cè)試變壓力的線圈直流電阻的方法主要是測(cè)定線路的線頭，完善引線及開(kāi)關(guān)等地方，對(duì)開(kāi)關(guān)分接處進(jìn)行檢驗(yàn)，在測(cè)試的過(guò)程中應(yīng)該注意確保連接橋臂的接線是正常的，而且連接變壓器的線路和線圈也應(yīng)該是相連接的，電壓接線處也應(yīng)該緊密的和外部線圈相連接的，這些都做好，測(cè)試的結(jié)果才會(huì)更加的精確。最后再按照規(guī)范的要求打開(kāi)電源，對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)讀。測(cè)試變壓器的變化量這種方法主要是為了保證電壓在合理的范圍內(nèi)變化，應(yīng)通過(guò)仔細(xì)的觀察，保證接線在引出的方向是對(duì)的，變壓器在匝間出現(xiàn)短路這種情況是一定要杜絕的，因?yàn)檫@種情況一旦出現(xiàn)就容易影響正常的運(yùn)作。可通過(guò)采取電橋法以及電壓表的比較法等對(duì)變壓器的變化量進(jìn)行測(cè)試。對(duì)變電站而言，高壓電氣設(shè)備必須要具備良好的絕緣特性，否則容易出現(xiàn)人員或者設(shè)備的損壞。而高壓電氣試驗(yàn)是對(duì)高壓電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的重要手段，所以說(shuō)高壓電氣試驗(yàn)是非常重要的檢測(cè)環(huán)節(jié)。通過(guò)定期的對(duì)高壓電氣設(shè)備進(jìn)行檢查，提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問(wèn)題，將設(shè)備存在的隱患發(fā)覺(jué)出來(lái)，在萌芽狀態(tài)予以消滅，確保高壓電氣設(shè)備安全順利的進(jìn)行工作。
3 高壓電氣試驗(yàn)的發(fā)展方向
當(dāng)今社會(huì)，伴隨電網(wǎng)的不斷發(fā)展，規(guī)模不斷增大，安裝在電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備也開(kāi)始變的小巧且輕便了起來(lái)，重要的是它們具有非常好的抗干擾的能力及比較高的自動(dòng)化水平。伴隨這種現(xiàn)象的發(fā)展，在開(kāi)展電力電氣試驗(yàn)的過(guò)程中，必需要引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行研究。另一方面，國(guó)內(nèi)的高壓電氣試驗(yàn)的發(fā)展也越來(lái)越迅速，社會(huì)在進(jìn)步，科學(xué)也在不斷向前進(jìn)步，隨之而來(lái)的是新設(shè)備及新技術(shù)的不斷引進(jìn)，必然也會(huì)促進(jìn)電氣試驗(yàn)水平的提升。與此同時(shí)，相對(duì)應(yīng)的設(shè)備的診斷技術(shù)也在突飛猛進(jìn)，故障方面的診斷系統(tǒng)也不斷在在完善，極大的促進(jìn)了高壓電氣試驗(yàn)的發(fā)展。
4 高壓電氣試驗(yàn)存在的問(wèn)題
在日常實(shí)際的工作過(guò)程中，工作人員要重點(diǎn)考慮這兩方面的問(wèn)題，但是在細(xì)化這兩個(gè)目標(biāo)的過(guò)程中，卻出現(xiàn)了很多問(wèn)題，只有解決了這些問(wèn)題，核心的目標(biāo)才能得以實(shí)現(xiàn)，具體的問(wèn)題分析如下：
（1）被試的電氣設(shè)備由于接地不良造成的問(wèn)題。被試的設(shè)備由于接地不良很容易嚴(yán)重的損耗介質(zhì)。在電容性設(shè)備上很容易出現(xiàn)這方面的問(wèn)題，當(dāng)接地不良的狀況出現(xiàn)之后電容器所存在的電容量越大越容易產(chǎn)生很大的損耗，被試的設(shè)備介質(zhì)也更容易出現(xiàn)超標(biāo)，造成不良的后果。（2）在運(yùn)用TA和TV的高壓設(shè)備，二次回路的接地不良。在整個(gè)過(guò)程中對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行測(cè)試必然要用到TA和TV，通常這兩者之間發(fā)生感應(yīng)要用到電磁波感應(yīng)這一定律，但是在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，兩者卻很容易出現(xiàn)接地不良的情況，也就是說(shuō)某些環(huán)節(jié)出現(xiàn)了偏差。（3）高壓的電氣設(shè)備的避雷器很容易出現(xiàn)問(wèn)題。在檢修高壓的變電所過(guò)程中，避雷器的引線可能被斷開(kāi)，但接頭有可能還保留在避雷器上，這種情況產(chǎn)生的后果是非常嚴(yán)重的，所以一定要在拆除的時(shí)候，將高壓跟前的引線拆除干凈。（4）由絕緣帶引出的問(wèn)題。引線上的絕緣帶要是不去除，測(cè)試的結(jié)果很容易出現(xiàn)偏差，所以絕緣帶也是引出問(wèn)題的一個(gè)重要方面。
5 高壓電氣試驗(yàn)問(wèn)題的解決措施
應(yīng)該搞定被試的電氣設(shè)備接地不良問(wèn)題是怎么造成的，并采取相應(yīng)的措施予以解決。高度重視TA和TV高壓設(shè)備二次回路接地不良造成的繞阻的問(wèn)題，從準(zhǔn)確度及安全度的角度去分析問(wèn)題所在，對(duì)其中一端要有準(zhǔn)確無(wú)誤的接地情況。在試驗(yàn)的時(shí)候，要高度重視引線的作用，絕緣帶也要去除，這樣可以減少電阻，確保高壓電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。最后要特別關(guān)注電壓的變化，使其保持在合適的范圍中，熟練掌握介質(zhì)損耗與電壓變化量之間的關(guān)系，明確電壓改變對(duì)直流電阻結(jié)果的改變情況，明確氧化膜、電壓以及滑電阻間的關(guān)聯(lián)性。
對(duì)高壓電氣設(shè)備存在的問(wèn)題，也要采取必要的措施，或者引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改善，淘汰掉不合適的設(shè)備，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，保證電氣設(shè)備的質(zhì)量。
6 結(jié)語(yǔ)
為了保障高壓電氣設(shè)備安全的運(yùn)行，高壓電氣試驗(yàn)是非常關(guān)鍵的檢測(cè)措施，這是一個(gè)保障設(shè)備正常運(yùn)行的行之有效的必要手段，在保證設(shè)備運(yùn)行安全性及可靠性方面發(fā)揮了非常重要的作用。本文通過(guò)對(duì)高壓電氣試驗(yàn)的內(nèi)涵進(jìn)行介紹，強(qiáng)調(diào)了試驗(yàn)的重要性并指出了其發(fā)展的方向，提出了高壓試驗(yàn)存在的問(wèn)題并做出了解決的方法，這樣可以讓我們更加了解高壓電氣試驗(yàn)，并且通過(guò)不斷提高電氣試驗(yàn)的技術(shù)水平，保證了試驗(yàn)安全有效的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:電力 電纜 故障
中圖分類號(hào):F416.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-4914(2010)07-279-02
一、電纜故障的類型
無(wú)論是高壓電纜還是低壓電纜,在施工安裝、運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常因短路、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行、絕緣老化或外力作用等原因造成故障。電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類,其故障類型主要有以下幾方面:一是三芯電纜一芯或兩芯接地;二是二相芯線間短路;三是三相芯線完全短路;四是一相芯線斷線或多相斷線。
對(duì)于直接短路或斷線故障用萬(wàn)用表可直接測(cè)量判斷,對(duì)于非直接短路和接地故障,用兆歐表?yè)u測(cè)芯線間絕緣電阻或芯線對(duì)地絕緣電阻,根據(jù)其阻值可判定故障類型。
故障類型確定后,查找故障點(diǎn)并不是一件容易的事情,下面根據(jù)筆者對(duì)電力電纜多年摸索的經(jīng)驗(yàn),介紹幾種查找故障點(diǎn)的方法,以供參考。
二、電纜故障點(diǎn)的查找方法
1.測(cè)聲法。所謂測(cè)聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找,該方法對(duì)于高壓電纜芯線對(duì)絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗(yàn)機(jī)。電路接線如圖1所示,其中SYB為高壓試驗(yàn)變壓器,C為高壓電容器,ZL為高壓整流硅堆,R為限流電阻,Q為放電球間隙,L為電纜芯線。
當(dāng)電容器C充電到一定電壓值時(shí),球間隙對(duì)電纜故障芯線放電,在故障處電纜芯線對(duì)絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲,對(duì)于明敷設(shè)電纜憑聽(tīng)覺(jué)可直接查找,若為地埋電纜,則首先要確定并標(biāo)明電纜走向,再在雜噪聲音最小的時(shí)候,借助耳聾助聽(tīng)器或醫(yī)用聽(tīng)診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時(shí),將拾音器貼近地面,沿電纜走向慢慢移動(dòng),當(dāng)聽(tīng)到“滋、滋”放電聲最大時(shí),該處即為故障點(diǎn)。使用該方法一定要注意安全,在試驗(yàn)設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。
2.電橋法。電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直流電阻值,再準(zhǔn)確測(cè)量電纜實(shí)際長(zhǎng)度,按照電纜長(zhǎng)度與電阻的正比例關(guān)系,計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障,判斷誤差一般不大于3m,對(duì)于故障點(diǎn)接觸電阻大于1Ω的故障,可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下,再按此方法測(cè)量。
測(cè)量電路如圖2所示,首先測(cè)出芯線a與b之間的電阻R1,則R1=2Rx+R,其中Rx為a相或b相至故障點(diǎn)的一相電阻值,R為短接點(diǎn)的接觸電阻。再就電纜的另一端測(cè)出a′與b′芯線間的直流電阻值R2,則R2=2R(L-X)+R,式中R(L-X)為a′相或b′相芯線至故障點(diǎn)的一相電阻值,測(cè)完R1與R2后,再按圖3所示電路將b′與c′短接,測(cè)出b、c兩相芯線間的直流電阻值,則該阻值的1/2為每相芯線的電阻值,用RL表示,RL=Rx+R(L-X),由此可得出故障點(diǎn)的接觸電阻值:R=R1+R2-2RL,因此,故障點(diǎn)兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示:Rx=(R1-R)/2,R(L-X)=(R2-R)/2。Rx、R(L-X)、RL三個(gè)數(shù)值確定后,按比例公式即可求出故障點(diǎn)距電纜端頭的距離X或(L-X):X=(RX/RL)L,(L-X)=(R(L-X)/RL)L,式中L為電纜的總長(zhǎng)度。
采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測(cè)量精度,電橋連接線要盡量短,線徑要足夠大,與電纜芯線連接要采用壓接或焊接,計(jì)算過(guò)程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。
3.電容電流測(cè)定法。電纜在運(yùn)行中,芯線之間、芯線對(duì)地都存在電容,該電容是均勻分布的,電容量與電纜長(zhǎng)度呈線性比例關(guān)系,電容電流測(cè)定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測(cè)定的,對(duì)于電纜芯線斷線故障的測(cè)定非常準(zhǔn)確。測(cè)量電路如圖4所示,使用設(shè)備為1～2kVA單相調(diào)壓器一臺(tái),0～30V、0.5級(jí)交流電壓表一只,0～100mA、0.5級(jí)交流毫安表一只。
測(cè)量步驟:一是在電纜首端分別測(cè)出每相芯線的電容電流(應(yīng)保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數(shù)值。二是在電纜的末端再測(cè)量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數(shù)值,以核對(duì)完好芯線與斷線芯線的電容之比,初步可判斷出斷線距離近似點(diǎn)。三是根據(jù)電容量計(jì)算公式C=1/2πfU可知,在電壓U、頻率f不變時(shí)C與I成正比。因?yàn)楣ゎl電壓的f(頻率)不變,測(cè)量時(shí)只要保證施加電壓不變,電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長(zhǎng)為L(zhǎng),芯線斷線點(diǎn)距離為X,則Ia/Ic=L/X,X=(Ic/Ia)L。測(cè)量過(guò)程中,只要保證電壓不變,電流表讀數(shù)準(zhǔn)確,電纜總長(zhǎng)度測(cè)量精確,其測(cè)定誤差比較小。
4.零電位法。零電位法也就是電位比較法,它適應(yīng)于長(zhǎng)度較短的電纜芯線對(duì)地故障,應(yīng)用此方法測(cè)量簡(jiǎn)便精確,不需要精密儀器和復(fù)雜計(jì)算,其接線測(cè)量原理如下:將電纜故障芯線與等長(zhǎng)的比較導(dǎo)線并聯(lián),在兩端加電壓E時(shí),相當(dāng)于在兩個(gè)并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源,此時(shí),一條電阻絲上的任何一點(diǎn)和另一條電阻絲上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的電位差必然為零;反之,電位差為零的兩點(diǎn)必然是對(duì)應(yīng)點(diǎn)。因?yàn)槲⒎淼呢?fù)極接地,與電纜故障點(diǎn)等電位,所以,當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動(dòng)至指示值為零時(shí)的點(diǎn)與故障點(diǎn)等電位,即故障點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。
三、其他幾種電力電纜故障判斷及查找方法
1.故障的類型。電力電纜由于機(jī)械損傷、絕緣老化、施工質(zhì)量低、過(guò)電壓、絕緣油流失等都會(huì)發(fā)生故障。根據(jù)故障性質(zhì)可分為低電阻接地或短路故障、高電阻接地或短路故障、斷線故障、斷線并接地故障和閃絡(luò)性故障。
2.故障的判斷方法。確定電纜故障類型的方法是用兆歐表在線路一端測(cè)量各相的絕緣電阻。一般根據(jù)以下情況確定故障類型:(1)當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于100Ω時(shí),為低電阻接地或短路故障。(2)當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于正常值很多,但高于100Ω時(shí),為高電阻接地故障。(3)當(dāng)搖測(cè)電纜一芯或幾芯對(duì)地絕緣電阻較高或正常,應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn),檢查是否有斷線,若有即為斷線故障。(4)當(dāng)搖測(cè)電纜有一芯或幾芯導(dǎo)體不連續(xù),且經(jīng)電阻接地時(shí),為斷線并接地故障。(5)閃絡(luò)性故障多發(fā)生于預(yù)防性耐壓試驗(yàn),發(fā)生部位大多在電纜終端和中間接頭。閃絡(luò)有時(shí)會(huì)連續(xù)多次發(fā)生,每次間隔幾秒至幾分鐘。
3.故障的測(cè)試方法。過(guò)去使用的儀器設(shè)備有QF1-A型電纜探測(cè)儀、DLG-1型閃測(cè)儀、電纜路徑儀及故障定點(diǎn)儀等。在20世紀(jì)70年代以前,廣泛使用的電纜故障測(cè)試方法是電橋法,包括電阻電橋法、電容電橋法、高壓電橋法。這種測(cè)試方法誤差較大,對(duì)某些類型的故障無(wú)法測(cè)量,所以目前最為流行測(cè)試方法是閃測(cè)法,它包括沖閃和直閃,最常用的是沖閃法。沖閃測(cè)試精度較高,操作簡(jiǎn)單,對(duì)人的身體安全可靠。其設(shè)備主要由兩部分組成,即高壓發(fā)生裝置和電流脈沖儀。高壓發(fā)生裝置是用來(lái)產(chǎn)生直流高壓或沖擊高壓,施加于故障電纜上,迫使故障點(diǎn)放電而產(chǎn)生反射信號(hào)。電流脈沖儀是用來(lái)拾取反射信號(hào)測(cè)量故障距離或直接用低壓脈沖測(cè)量開(kāi)路、短路或低阻故障。下面以故障點(diǎn)電阻為依據(jù)簡(jiǎn)述一下測(cè)試方法:(1)當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于無(wú)窮大時(shí),用低壓脈沖法測(cè)量容易找到斷路故障,一般來(lái)說(shuō),純粹性斷路故障不常見(jiàn)到,通常斷路故障為相對(duì)地或相間高阻故障或者相對(duì)地或相間低阻故障并存。(2)當(dāng)故障點(diǎn)電阻等于零時(shí),用低壓脈沖法測(cè)量短路故障容易找到,但實(shí)際工作中遇到這種故障很少。(3)當(dāng)故障點(diǎn)電阻大于零小于100Ω時(shí),用低壓脈沖法測(cè)量容易找到低阻故障。(4)閃絡(luò)故障可用直閃法測(cè)量,這種故障一般存在于接頭內(nèi)部,故障點(diǎn)電阻大于100Ω,但數(shù)值變化較大,每次測(cè)量不確定。(5)高阻故障可用沖閃法測(cè)量,故障點(diǎn)電阻大于100Ω且數(shù)值確定。一般當(dāng)測(cè)試電流大于15mA,測(cè)試波形具有重復(fù)性以及可以相重疊,同時(shí)一個(gè)波形有一個(gè)發(fā)射、三個(gè)反射且脈沖幅度逐漸減弱時(shí),所測(cè)的距離為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試端的距離;否則為故障點(diǎn)到電纜測(cè)試對(duì)端的距離。
四、結(jié)束語(yǔ)
電纜故障測(cè)試技術(shù)水平的提高,應(yīng)針對(duì)不同的故障性質(zhì)采取不同的方法,還要不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備,同時(shí)也要在新設(shè)備上摸索經(jīng)驗(yàn),開(kāi)發(fā)新的功能。如現(xiàn)采用的發(fā)音頻信號(hào)給電纜,在故障點(diǎn)接收信號(hào)的測(cè)試技術(shù),以及利用T16/910電纜故障測(cè)試儀的SDC系列高智能電纜故障閃測(cè)儀對(duì)故障點(diǎn)的精確定位。這些設(shè)備可以使其測(cè)量誤差控制在幾十厘米以內(nèi),直接找到故障點(diǎn)進(jìn)行處理,提高了故障測(cè)尋的效率。從而節(jié)省人力物力,縮短處理電纜事故的時(shí)間,創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
