专利名称：0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力试验装置，尤其涉及一种0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置。
当前的直流电压试验，不仅会给完好的电缆的绝缘造成损害，而且直流电压试验对有些类型的电缆绝缘缺陷是不能发现的(如交联聚乙烯绝缘电缆)，所以，对应用越来越广泛的交联聚乙烯绝缘电缆而言，已不能再用传统的直流电压对其进行试验了。而如果改用工频电压做试验，虽然没有用直流电压试验所出现的问题，但由于需要很大的试验容量而使得现场交流电压试验变得十分困难。所以，十分有必要寻求一种新的试验方法，使之既能克服直流电压试验的缺点，又能避免工频电压试验所需的大容量。经大量的试验研究，0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置是符合这一要求的。
对0.1Hz超低频交流电压电源的研究以前主要是针对大型电机而开展的，所研制的0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置，由于受技术条件的限制，不仅体积大而且输出波形不规则。目前，由于电力电缆上的应用需要，研究新型0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置的工作又重新开展了起来，这其中已经制作出样机的是西安交通大学电气工程学院与上海某单位合作研究的一种0.1Hz超低频交流高压电源，但这种装置由于过于笨重，实际未得到应用。
本实用新型的目的是提供一种0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置。它不仅能够对电缆绝缘进行现场耐压试验，而且能够进行介质损失角正切测量。
本实用新型的超低频交流电压发生器所采用的技术方案是利用电力电子器件产生频率50赫兹、幅值按照0.1Hz变化的调幅波电压，经过升压变压器升压后，利用转换频率为5秒/次的极性转换开关进行正负极性转换，再采用滤波电容和可控放电电阻检波后，提供给被试品，在被试品上获得0.1Hz超低频交流电压。调幅波电压的产生、极性转换开关及可控放电电阻转换通过以单片机为核心的控制电路实现。
本实用新型的介质损失角正切测量装置采用的技术方案是利用电阻分压器分压得到电压信号，通过与被试品串联的大电容得到电流信号，再使用两个放大器对两个信号分别放大，然后分别由低通滤波器滤波处理后，送给两个由单片机控制的模数转换器进行模数转换变成数字量，并存储到数据存储器中，最后单片机利用准同步算法计算出介质损失角正切值。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点传统的直流耐压试验不仅不能有效地发现电缆的绝缘缺陷，而且会对电缆的良好绝缘造成严重损伤。超低频试验方法是交流试验，不仅可以减少直流耐压试验对电缆本身的危害，使电缆有更长的使用寿命，而且可以发现用直流耐压试验所不能发现的绝缘缺陷，从而提高了耐压试验对电缆绝缘缺陷判断的可信度，减少了因误判而造成的绝缘事故的发生，有效提高了电力系统运行可靠性。
本实用新型不会在绝缘中产生残余电荷，引发电树，并进一步发展形成导致绝缘最终失效的水树。
本实用新型配备介质损耗仪，介损tgδ可以用于测定电缆(其它容性负载)的绝缘状况，跟踪电缆老化的状态并为新电缆的敷设提供数据。介质损耗检测的变化预示着绝缘的老化，这样就可推断电缆的使用寿命。
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明

图1是本实用新型超低频电压发生器主电路部分电路原理图；图2是本实用新型超低频电压发生器控制部分电路原理图；图3是超低频电压下介质损失角正切测量部分原理图。
如图1所示，本实用新型中超低频电压发生器主电路包括一个调幅波发生器(1)，其输出给升压变压器(2)进行升压，再通过由R7、K1、K2、D1和D2组成的极性转换开关(3)转换成正负极性的电压波，经过由R1、R2、R3、R4、K1、K2、K3和K4组成的可控放电电阻网络(4)以及滤波电容C1、C2(5)检波，得到超低频正弦波电压，再经滤波电阻R5、R6(6)后，提供给被试品电容Cx(8)，在被试品电容上得到0.1Hz超低频电压波形。由R8和R9组成的电阻分压器(7)用于测量被试品上的电压大小。
如图2所示，超低频发生器主电路控制部分由以单片机(1)为核心的电路组成，通过控制可控硅器件，控制调幅波发生器(2)产生调幅波电压，控制极性转换开关(5)每5秒变化一次极性，控制放电开关(6)在波形周期内按一定的时间放电。输入设备(3)包括工作时间设定和工作状态确定按键，输出设备(4)包括工作时间和工作电压显示。
如图3所示，在超低频下介质损失角正切测量电路包括超低频电压发生器(1)，由R1和R2组成的电阻分压器(2)，信号提取电容为C1(3)，从(2)(3)部分可以获得被试品电容Cx上的电压和电流信号，两个信号经过放大电路(4)放大后，输出给滤波电路(5)滤波，再经A/D转换器(6)转换后，变成数字量存储到单片机(7)中，单片机利用准同步算法计算后，输出结果由液晶显示器(8)显示。
权利要求0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置，包括超低频电压发生器主电路部分、超低频电压发生器控制部分、介质损失角正切测量部分，超低频电压发生器主电路包括一个调幅波发生器(1)、升压变压器(2)、极性转换开关(3)、可控放电电阻网络(4)、滤波电容C1(5)、滤波电阻R7(6)、被试品电容Cx(8)、电阻分压器(7)，超低频发生器主电路控制部分包括以单片机(1)为核心的电路、控制调幅波发生器(2)、控制极性转换开关(5)、控制放电开关(6)、输入设备(3)、输出设备(4)，介质损失角正切测量部分电路包括超低频电压发生器(1)、电阻分压器(2)、信号提取电容C1(3)、放大电路(4)、滤波电路(5)、A/D转换器(6)、单片机(7)、液晶显示器(8)，其特征在于超低频电压发生器还包括变压器输出利用极性转换开关转换成正负极性的电压波，经过可控放电电阻网络(4)以及滤波电容C1(5)检波，得到超低频正弦波电压，介质损失角正切测量包括采用电阻分压器(2)、信号提取电容C1(3)提取超低频信号，经单片机(1)计算输出到外部设备(8)。
专利摘要一种用于塑料电缆电压试验的0.1Hz电子式超低频交流电压试验装置。包括0.1Hz电子式超低频交流电压发生器和超低频交流电压下介质损失角正切测量装置。发生器包括调幅波发生器(1)，升压变压器(2)，极性转换开关(3)，可控放电电阻网络(4)，滤波电容(5)，滤波电阻(6)，电阻分压器(7)。介质损失角正切测量装置包括超低频电压发生器、电阻分压器、信号提取电容、放大电路、滤波电路、A/D转换器、单片机及液晶显示器。它能够对电缆绝缘进行耐压试验，同时也能够进行介质损失角正切测量。
文档编号G01R31/00GK2729735SQ200420018640
公开日2005年9月28日 申请日期2004年3月23日 优先权日2004年3月23日
发明者段天明, 魏新劳, 王永红, 隋文波, 孙显增, 刘立冰 申请人:哈尔滨凯讯电子有限责任公司, 刘立冰