高频试验（精选六篇）
高频试验 篇1
关键词：大型汽轮发电机,转子绕组,高频阻抗试验
引言
汽轮发电机转子绕组高频阻抗试验是鉴定转子绕组绝缘强度最有效和最直接的方法, 由于施加的电压小, 频率高, 能量小, 应属于无损检测。所以转子高频阻抗试验比照工频阻抗试验既节约能源又提高鉴别力, 可以推广在所有汽轮发电机转子上, 成为判断汽轮发电机能否正常运行的一个重要的检测手段。文章从高频阻抗试验原理及一些试验实例来具体说明及分析。
1 汽轮发电机转子绕组高频阻抗试验意义
汽轮发电机转子绕组由于绝缘结构及绝缘材料的不同, 及转子设计结构不同, 嵌线工在操作工艺不当引起不同程度的绝缘损伤。
使绕组间存在着各种形式的匝间绝缘故障, 形成转子绝缘的薄弱环节, 转子高频阻抗试验是鉴定转子绕组绝缘强度, 尤其发现隐性绝缘缺陷的重要手段。消除绝缘缺陷, 使汽轮发电机能够正常制造及运行。因此在汽轮发电机转子上推广使用转子高频阻抗试验有着极其重要意义。
2 汽轮发电机转子绕组高频阻抗试验原理
当我们提到特性阻抗时, 很少考虑它与频率之间的关系。其原因在于, 特性阻抗是一个相当稳定的属性, 主要与传输线的结构也就是横截面积有关。从工程角度上, 特性阻抗从理论上分析传输线时, 可用公式来表示 , 把特性阻抗作为一个恒定量是合理的。
L表示线圈单位长度, C表示单位长度电容。公式中没有任何变化量。但是在线圈上施加高频状况下, 则会导致线圈中电量分布改变, 也就是我们说的电流的集肤效应导线中心电量随频率的增加而减少, 导线表面电量则在增加。当频率升高时, 电流向导线表面集中, 在导线内部电流密度减小, 当然电感减小。电感的本质是围绕在电流周围的磁力线匝数, 注意"围绕在电流周围"这个说法。假设存在极端情况, 导线内部电流完全消失, 所有的电流集中在导体表面, 磁力线当然没法再内部去环绕电流, 内部电感消失。导线总电感减小, 减小的那一部分就是导线的内部电感。
(1) 导线的特性阻抗和频率有关, 随着频率升高, 特性阻抗减小, 但会趋于稳定。 (2) 特性阻抗的变化的原因是导线的单位长度电感随频率升高而减小。
当转子绕组线圈发生直接短路故障时, 绕组内会形成短路匝, 就会改变线圈的电感和电阻, 对尚有一定绝缘程度的匝间绝缘的薄弱点, 在没有达到会使绕组绝缘薄弱点击穿而暴露故障前, 其绕组的电感及电阻无明显变化, 只有当频率高到一定数值时, 超过绝缘弱点能承担的电荷值时, 就会造成匝间绝缘击穿现象, 同时明显改变线圈的电感和电阻, 因而会改变试验阻抗数值的变化, 表现在转子绕组上, 有匝间短路的线圈阻抗变小。通用的匝间脉冲耐电压试验仪就是依据此原理为依据, 采用高频阻抗比较法来检测汽轮发电机转子绕组的阻抗平衡, 对称情况。目前在核汽轮发电机转子上已经开始应用高频600HZ-6000HZ阻抗试验方法。普通民品汽轮发电机转子则通常采用工频50HZ阻抗试验方法。因为频率低, 没有高频阻抗试验达到的检验效果理想。
工频阻抗试验和高频阻抗试验比对发现 (见表1) 。
因为转子高频阻抗试验是无损检测, 能及时发现固定明显匝间绝缘缺陷, 尤其能发现绝缘薄弱点, 这种隐性匝间绝缘缺陷。因此在汽轮发电机民品转子上推广使用高频阻抗试验有着极其重要意义。尤其是绕组两端部装配有阻尼瓦结构的发电机转子。可以有效排除阻尼瓦干扰, 及其他外界磁场干扰。
汽轮发电机转子高频阻抗试验中的几种现象及试验数据分析:成品或半成品汽轮发电机转子在制造中和出厂前都可以按序对绕组线圈进行高频阻抗试验, 试验时, 试验仪与被试品连接方式, 作用在两极绕组上的高频电压, 用数字万用表测量输出电压频率是否符合要求, 然后用数字万用表测量分布在两极上的压降。判断两极压降及阻抗是否平衡和对称。符合规范要求即为合格, 否则即认为绕组线圈匝间有故障存在。 (包括, 匝间绝缘损坏, 两极匝数有差别, 嵌线错误, 线圈之间过桥线连接错误等) , 转子高频阻抗试验方法, 从实际试验数据分析看来, 能够避开一定的磁场干扰信号, 排除阻尼瓦不均匀性导致的磁场不均匀等, 体现线圈本身匝间绝缘的真实绝缘性能。
高频试验 篇2
一、实验目的：
l．了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的调谐特性以及负 载变时的动态特性。
2．了解高频功率放大器丙类工作的物理过程以及当激励信号变化和电源电压 Vcc变化时对功率放大器工作状态的影响。
3．比较甲类功率放大器与丙类功率放大器的特点、功率、效率。
二、实验内容：
1．观察高频功率放大器丙类工作状态的现象，并分析其特点
2．测试丙类功放的调谐特性
3．测试丙类功放的负载特性
4．观察电源电压变化对丙放工作状态的影响及激励信号变化、负载变化对工作状态的影响。
三、实验基本原理：
丙类功率放大器通常作为发射机末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本实验单元模块电路如图2—l所示。该实验电路由两级功率放大器组成。其中 VT1（3DG12）、XQ1与C15 组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态，其中 R2、R12、R13、VR4组成静态偏置电阻，调节VR4可改变放大器的增益。XQ2与CT2、C6组成的负载回路与VT3（3DG12）组成丙类功率放大器。甲类功放的输出信号作为丙放的输入信号（由短路块J5连通）。VR6为射极反馈电阻，调节VR6可改变丙放增益。与拨码开关相连的电阻为负载回路外接电阻，改变S5拨码开关的位置可改变并联电阻值，即改变回路Q值。当短路块J5置于开路位置时则丙放无输入信号，此时丙放功率管VT3截止，只有当甲放输出信号大于丙放管 VT3 be间的负偏压值时，VT3才导通工作。
四、实验步骤：
1．了解丙类工作状态的特点
1）对照电路图2—l，了解实验板上各元件的位置与作用。2）将功放电源开关S1拨向右端（＋12V），负载电阻转换开关S5全部拨向 开路，示波器电缆接于J13与地之间，将振荡器中 S4开关“4”拨向“ON”，即工作在晶体振荡状态，将振幅调制部分短路块J11连通在下横线处，将前置放大 部分短路块J15连通在“ZD”下横线处，将短路块J4、J5、J10均连在下横线处，调 整VR5、VR11、VR10使J7处为0.8伏，调VR4、VR6，在示波器上可看到放大后 的高频信号。（或从J7处输入0.8V，10MHZ高频信号，调节甲放VR4使JF.OUT（J8）为6伏左右。）从示波器上可看到放大输出信号振幅随输入电压振幅变化，当输入电压 振幅减小到一定值时，可看到输出电压为0，记下此时输入电压幅值。也可将短路环J5断开，使激励信号Ub＝0，则Uo为0，此时负偏压也为0，由此可看出丙类工作状态的特点。
2．测试调谐特性
使电路正常工作，从前置放大模块中J24处输入0.2V左右的高频信号，使功
放管输入信号为 6伏左右，S5仍全部开路，改变输入信号频率从4MHZ—16MHZ，记下输出电压值。
3．测试负载特性
将功放电源开关拨向左端（＋5V），使Vcc＝5V，S5全断开，将J5短路环断开,用信号源在J9输入Vb＝6伏左右f0＝10MHZ的高频信号，调整回路电容CT2使回路调谐（以示波器显示J13处波形为对称的双峰为调谐的标准）。
然后将负载电阻转换开关S5依次从l—4拨动，用示波器测量相应的Vc值和Ve波形，描绘相应的ie波形，分析负载对工作状态的影响。
4．观察激励电压变化对工作状态的影响
将示波器接入VT3管发射极J3处，开关S1拨向十5V，调整VR6和VR4，使J3处ie波形为凹顶脉冲。（此时S5全部开路）。然后改变Ub由大到小变化（即减小输入信号），用示波器观察ie波形的变化。5．观察电源电压VcC变化对工作状态的影响
将ie波形调到凹顶脉冲波形，用示波器在J3处可观察ie电流波形，此时可比较S1拨向十5V或十12V两种不同的情况下ie波形的变化。
6．实测功率、效率计算：
将 VCC调为12V，测量丙放各参量填入表 2—3，并进行功率、效率计算。
其中：Vi 输入电压峰-峰值
Vo：输出电压峰-峰值
Io ：发射极直流电压÷发射极电阻值
P=：电源给出直流功率（P==VCC*I。）
Pc：为管子损耗功率（Pc ＝Ic*Vce）
Po：输出功率（Po＝1/2*(Vo/2)2/RL）
五、实验报告要求
1．根据实验测量结果，计算各种情况下Io、Po、P=、η。
2．说明电源电压、输入激励电压、负载电阻对工作状态的影响，并用实验参 数和波形进行分析说明。
GIS超高频局部放电试验研究 篇3
近年来由于GIS的优越性能, 其在电力系统中得到了越来越多的应用。运行经验表明, GIS可靠性非常高, 但其内部不可避免的缺陷仍会引起事故并逐步扩大。在GIS制造过程中, 导体表面光洁度不良可能出现金属毛刺、绝缘件在浇筑过程中存在气隙、螺栓未紧固到位造成安装运输时的松动或接触不良、气室内部电极处理不良产生的金属自由微粒、以及绝缘介质在GIS运行中的老化等各种缺陷, 都可能导致程度不同的局部放电。在局部放电长期存在的情况下, GIS的电气绝缘性能会逐渐劣化, 从而导致GIS内部的绝缘击穿或绝缘件的沿面闪络, 使设备出现运行故障而引起系统停电。
传统测量GIS内部局部放电的方法是脉冲电流法, 也称为耦合电容法[1,2], 测量频率在10MHz以内。其优点是可对局部放电进行定量测量, 试验前一般会通过校准系统对试验回路进行电荷量的校准, 通过调整耦合电容与试品等值电容的比值, 可以改变局放电荷量测量的灵敏度, 工厂内常采用此方法测量GIS局部放电。如果试验工装本身产生超过试品的局放水平, 则应对试验回路进行优化, 一般工厂内的电磁干扰较小, 试验背景值可小于2p C。超高频法 (UHF) 是利用装在GIS上的局放传感器捕捉超高频电磁波来对局放信号进行分析。UHF法的主要优点有:根据所测信号的频谱, 可以区分不同的缺陷类型, 从而便于对GIS绝缘强度进行分析;抗干扰能力强, 可以屏蔽运行现场的电磁干扰, 对GIS内局放信号进行甄别;可以对局部放电源进行定位, 从而快速找出缺陷位置;运行时可以进行在线监测。由于GIS现场交接试验及投入运行后, 现场会有大量的干扰, 传统的电测法往往无法消除背景干扰的影响, 因此近十年发展起来的超高频法是目前GIS中局部放电在线监测技术中具有很好应用前景的方法。
本文结合GIS中电磁波传播特性及内置圆板传感器的分析, 介绍了一种超高频局放测量系统的调试、试验方法。
1 GIS中电磁波传播特性
GIS中发生局部放电时, 局放脉冲电流持续时间很短, 仅为纳秒级, 其等值频率可大于1GHz, 属于微波波段。当高压导体上有针状突出物时, 正极性下通常发生局部放电, 因为SF6气体中负离子能够释放电子产生自持放电, 而不需要依靠场致发射电子。GIS内高压导体和筒体构成同轴波导, 局部放电脉冲激发的超高频电磁波在其中传播时, 不仅以横向电磁波 (TEM) 形式传播, 而且还会建立横电波 (TE) 和横磁波 (TM) 。GIS装置内发生局部放电时所存在的电磁波形式, 主要是横波TEM及纵波TE11、TE01和TM01。局放传感器分为内置式和外置式, 外置式传感器的优点是不影响GIS内部的电场, 但它容易受外部电场的干扰。内置式传感器可以有效屏蔽外部电磁信号的影响, 通过优化设计可以将对内部电场的影响降到较低的水平。内置传感器将金属电极置于GIS内部, 用金属电极耦合局放脉冲激发的电磁波信息, 包括沿高压电极传输的横电磁波电场、以及沿波导传输的纵波。从天线原理分析, 内置传感器相当于接收天线[3], GIS内部局部放电源就是一个发射天线。
2 传感器模型
圆板电极对内导体和金属接地外壳都具有耦合电容, 用C1、C2来表示。耦合电容大小与GIS模拟装置的尺寸、结构及传感器的尺寸、结构有关。圆板传感器对地耦合电容C2为传感器电极与凹形底面和传感器安装孔侧壁之间的耦合电容。
3 超高频测试试验系统
3.1 试验仪器
高频信号发生器 (美国Agilent N9310A) ;任意波形函数发生器 (美国Agilent 33250A, 美国HP 33120A) ;脉冲调制器 (日本Anritsu MA1610A) ;衰减器 (美国Agilent 8496B, 8494B) ;同轴电缆及N型接头。
3.2 试验过程及方法
测试系统如图所示, 主要包括:高频信号发生器、脉冲调制器、函数发生器、衰减器、局放检出系统及试验用PC。试验时将频率为700MHz的高频信号, 及50Hz的脉冲信号输入脉冲调制器中, 信号经调制后, 输出时间间隔为20ms的高频信号, 再经过衰减器输入到局放检出系统。高频信号在局放检出系统内经过处理后, 通过网线传入电脑进行分析、计算输出的局部放电的电荷量。
3.3 测试结果
在此试验前已通过GIS试验装置, 对高频脉冲模拟信号大小和局部放电电荷量进行了比对, 表1中给出了局放检出系统输入电压和局放电荷量换算值的关系, 从表1中可以看出, 输入电压和放电电荷量不成正比。测试结果可以看出, 局放测试系统能够很好地反映输入的模拟脉冲信号量。
4 结论
利用模拟高频脉冲信号, 对GIS超高频测试系统的性能进行了试验验证, 结果表明超高频测试系统能够很好地反映模拟的局部放电电荷量。然而, 就超高频测试而言, 检测信号的大小不仅和局部放电的真实放电量有关, 还与放电源的类型和形状、信号的传播路径等因素有关, 因此为了实现真实可靠的GIS局部放电在线监测, 需要积累大量的实验室试验数据和现场数据, 这方面有待进一步的工作。
参考文献
[1]邱昌容, 王乃庆, 等.电工设备局部放电及其测试技术[M].北京:机械工业出版社, 1994.
[2]IEC 62270.Partial discharge measurements[S].1981.
英语高频词汇 篇4
n.对比，对照
vi.形成对比
v.把„„与„„对比
【例句】His black jacket contrasted sharply with his white pants.他的黑夹克和白裤子形成了鲜明的对比。
【同义替换】comparison
【派生】contrastive a.对比的
【真题】By contrast, the process of personal growth is much more difficult to determine, since by definition it is a journey and not the specific signposts or landmarks along the way.相比之下，个人成长的过程更难确定。因为从定义上来讲，它是一次旅程，而不是沿途上的某个路标或界标。
★ approach
v.靠近，接近
n.接近;途径;方式，方法
【例1】The time is approaching when we must think about buying a new house.我们要想一想买新房子的事了，时机即将来临。
【例2】The Medical Center will take a new approach to treat mental illness.医疗中心将采用新方法治疗心理疾病。
【构词】ap-(加强)+proach(接近)→一再接近→靠近
【同义替换】near, approximate;method, way, means, channel
【派生】approachable a.可接近的;亲切的 approachability n.可接近性;易接近
【真题1】The first and more important is the consumer’s growing preference for eating out;the consumption of food and drink in places other than homes has risen from about 32 percent in 2000 and is expected to approach 38 percent by 2005.第一个也是更为重要的趋势是越来越多的顾客喜欢在外用餐：在外面而不是在家中消费食品饮料的比例从1995年消费总量的32%增长到2000年的35%，到2005年有望增长至38%。
【真题2】Researchers in the late 1960s covered that humans are born with the capacity to approach challenges in four primary ways: analytically, procedurally, relationally(or collaboratively)and innovatively.研究人员在20世纪60年代末发现人类天生主要用四种方法应对挑战：分析、程序、相关(或合作)和创造。
★ proposition
n.主张，建议;陈述;命题
【例1】I think the boss might be interested in hearing your proposition.我认为老板可能会有兴趣听你的建议。
【例2】The geometrical proposition is absolutely tenable.这个几何命题是完全成立的。
【同义替换】assertion;statement, presentation
【派生】propose v.提议;求婚 proposal n.提议;求婚
【真题】All the same, no thinking man can refuse to accept their first proposition: that a great change in our emotional life calls for a change of expression.同样，没有一个善于思考的人会拒绝接受他们的第一个提议：我们情感生活中的一大改变要求我们改变看法。★ appreciate
v.为„„表示感激，感谢;欣赏，评价
【例1】We appreciate the help of our friends.我们对朋友们的帮助心怀感激。
【例2】The professor quite appreciates her talent for literature.教授非常欣赏她的文学天赋。
【构词】ap-(加强)+preci(价值)+-ate(做)→对价值给予肯定→正确评价，赏识
【派生】appreciation n.感谢;欣赏，鉴赏
【真题1】Most of all, these new adults must feel that they are respected and supported by a family that appreciates them.最重要的是，必须要让这些刚刚长大的孩子感觉到他们受尊敬，并得到一个欣赏他们的家庭的支持。
【真题2】Sometimes years are required for truly novel discovery claims to be accepted and appreciated.有时候，真正新颖的科学发现被人们所接受和认可将会花好多年的时间。
★ terrify
v.使害怕，使惊恐
【例句】The ghost story terrified the children.那个鬼故事让孩子们非常害怕。
【同义替换】intimidate, frighten, horrify
【派生】terrified a.受惊吓的;感到恐惧的 terrifying a.使人惊吓的;使人感到恐惧的 【真题1】It is financially terrifying, psychologically embarrassing and you know that support is minimal and extraordinarily hard to get.它(失业)让你经济拮据、内心窘迫，你知道失业救济不仅很少，而且非常难申请到。
【真题2】For Lloyd Nickson, a 54-year-old Darwin resident suffering from lung cancer, the NT Rights of Terminally Ill law means he can get on with living without the haunting fear of his suffering: a terrifying death from his breathing condition.对于居住于达尔文的现年54岁的肺癌患者利奥德·尼克森来说，这个法律意味着他可以平静地生活下去而无需整天惧怕即将来临的苦难：因呼吸困难而在煎熬中痛苦地死去。
★ vulnerable
adj.易受攻击的，易受伤害的;脆弱的
【例1】But for this very reason, authoritarian governments are infinitely more vulnerable to interval subversion than other ones.但正是由于这种原因，使得独裁主义政府比起其他政府来非常容易遭受内部颠覆。
【例2】As a result, when the property and stock markets decline, these investors are in an extremely vulnerable position.一旦房地产市场或股市下滑，这些投资者将处于极易受到伤害的地位。
【真题1】Large animals were vulnerable to the changing environment.大型动物容易受到环境变化的伤害。
【真题2】They are more vulnerable to changes in family economics.他们更容易受到家庭经济变化的伤害。
【同义替换】sensitive, susceptible
【派生】vulnerability=weak point弱点 ★ visible
a.看得见的，明显的，显著的
【例1】Approximately every 11 years the number of visible sunspots reaches a maximum.大约每11年，可看到的太阳黑子数目就会达到一次峰值。
【例2】These services, as well as public education and publicity measures, aim to bring about visible and sustainable improvements.这些服务与公众教育和宣传措施，旨在带来显著和持续的改善。
【构词】vis(看)+-ible(形容词后缀，表“可„„的”)→可见的→看得见的，明显的 【同义替换】noticeable, evident, obvious, apparent
【派生】invisible a.看不见的 visibility n.可见性，明显性 visibly ad.明显地
【真题1】What was less visible then, however, were the new, positive forces that work against the digital divide.然而，那时还不太明显的是一些抵制信息差异的新的积极因素。
【真题2】Women become worn out from stress more visibly and sooner.女性因压力而更快更明显地疲劳了。
★ range
n.范围，领域;排列，连续;(山)脉 v.排列成行
【例1】It is our company’s aim to continually broaden the range of services.不断地扩大服务范围是本公司的目标。
【例2】This mountain range has many high peaks and deep canyons.这条山脉有许多高峰和深谷。
【同义替换】extent, boundary, region, scope, spectrum
【真题1】The way consumers now approach the process of making purchase decisions means that marketing’s impact stems from a broad range of factors beyond conventional paid media.事实上，如今消费者作出购买决定的方式，意味着市场营销的影响力来自于传统付费媒介之外的广泛因素。
【真题2】Now utopia has grown unfashionable, as we have gained a deeper appreciation of the range of threats facing us, from asteroid strike to epidemic flu and to climate change.但现在，当我们越来越深地理解了我们所受到的各种威胁之后，乌托邦已经变得越来越不受人们欢迎了，这些威胁包括彗星的撞击、大规模的流感和气候的变化。
★ alienate
v.使疏远，使不友好;离间
【例句】The management must never become alienated from the employees.管理层决不能脱离员工。
【构词】alien(不同的)+ate→使不同→使疏远;离间
【派生】alienator n.疏远者;赠与者 alienation n.脱节
★ dedicate
v.奉献;献身于
【例句】She dedicated her life to helping the poor.她毕生致力于帮助穷人。
【构词】de-+dic(说)+-ate(做)→宣称为祖国献身→奉献
【同义替换】devote, contribute
【派生】dedicated a.献身的;专注的 dedication n.奉献，献身
【真题】That’s one reason why we have launched Arc, a new publication dedicated to the near future.这就是我们发起Arc的原因，这是用来探究不远的未来的新出版计划。
★ generous
a.宽宏大量的，慷慨的
【例1】He was very generous by nature.他生性慷慨大方。
【例2】He received generous remuneration for his services.他收到一笔丰厚的劳务酬金。
【构词】gener(产生)+-ous(„„的)→产生很多的→慷慨的 【同义替换】liberal, ungrudging;magnificent
【派生】generosity n.慷慨，大方
【真题1】Losing a job is hurting: you don’t skip down to the job center with a song in your heart, delighted at the prospect of doubling your income from the generous state.失去工作令人受伤：你不会心里美滋滋地到就业中心去，为慷慨的国家将要让你的收入翻番而喜不自胜。
【真题2】Instead, the claimant receives a time-limited “allowance”, conditional on actively seeking a job: no entitlement and no insurance, at ￡71.70 a week, one of the least generous in the EU.相反，申领者仅可以获得有时间期限的“津贴”，还必须满足积极求职这个条件：没有福利，没有保险，只有全欧盟最低的每周71.70英镑的生活保障。
★ legacy
n.遗产，遗赠;先人(或过去)留下的东西
【例句】His weak chest was a legacy of a childhood illness.他那脆弱的胸脯是儿时患病的后遗症。
【构词】leg(送)+-acy→送的东西→遗产，遗留之物
【同义替换】heritage, inheritance
★ philosophy
n.哲学，哲理;人生观，价值观，世界观
【例1】This is an encyclopedia of philosophy.这是本哲学百科全书。
【例2】Enjoy yourself today and don’t worry about tomorrow—that’s my philosophy.且享今朝乐，莫管明朝愁——这就是我的人生哲学。
【构词】philo(爱)+soph(聪明的，智慧)+-y→爱思考的学问→哲学
【派生】philosophical a.哲学的;冷静的 philosopher n.哲学家
【真题】Humans are unique in their capacity to not only make tools but then turn around and use them to create superfluous material goods—paintings, sculpture and architecture—and superfluous experiences—music, literature, religion and philosophy.人类的独特性在于，他们不仅仅有制造工具的能力，而且在制造工具之后还能使用这些工具创造的额外物品——画作、雕塑和建筑——并获得额外的体验——音乐、文学、宗教和哲学。
高频试验 篇5
随着电网容量的扩大,用户设备的复杂性增加,尤其是一些大容量和非线性负载的使用,导致电网谐波问题变得突出[1,2,3]。谐波包含众多的高频率成分使设备的绝缘问题变得严重,导致设备出现过早损坏等事故[4,5]。比如在某背靠背直流输电系统运行时,交流侧实际相电压测量结果如图1所示,在基波上有较大的高次谐波电压叠加,可达基波电压40%左右,如此大的高频谐波电压将会对电力设备的绝缘造成影响。
大量的中压电缆终端在电网中不断应用,而电缆绝缘事故大多是由于电缆终端绝缘事故所导致,高频谐波对电缆终端绝缘的影响非常明显[6]。实践证明,一些传统的中压电缆终端在谐波严重的场合其寿命大大缩短,甚至导致事故的发生[7,8],如何评价电缆终端在高频谐波下的可靠性和寿命是值得关注的问题。
电缆所承受的谐波频率范围大约从几百Hz到几kHz之间,电流大约在数百安,用实验设备同时产生高频、高压和大电流变得较困难。对于该种装置的设计,国内的研究主要是关于高频高压发生装置[9],而实际电网的谐波却是工频和高频谐波叠加在一起的波形。因此,对于高频电压上叠加工频电压,同时产生大电流的装置,国内外对此的研究较少,本文研制了频率500Hz～20kHz,高频最大电压15 kV,回路最大电流200 A的高频、高压和大电流实验装置。
2 装置原理
为了实现该装置的功能,需要有三个功能部分:高频高压、工频高压和大电流产生,装置原理如图2所示。首先通过高频信号发生器产生高频电压,通过普通的功率放大器使信号产生较大的输出功率,再通过高频变压器产生几kHz高频高压,同时右侧的工频变压器产生50Hz的工频高压,两部分高电压在电缆终端试样上产生叠加,形成模拟真实电网的谐波电压波形。其中C1为保护电容,防止功率放大器的输出阻抗过小,从而防止功率放大器输出功率过大;同时L1和C3为高频滤波器,阻止高频电压传到工频部分,C2为工频滤波电容,阻止工频电压传到高频变压器。整个电路形成了一个复杂的包括并联和串联的复杂的RLC回路,因此对于高频电压发生部分,需要适当调节电路的RLC参数,并同时找出电路的谐振频率,这样可以减少功率的需要,从而提高输出电压。为了产生大电流,两个试样并联形成一回路,通过对CT二次侧加电压的方法在一次回路中产生大电流。
3 装置设计
3.1 电压产生
首先通过Multisim10仿真软件建立图1的仿真电路原理图,结果如图3(a)所示。为了验证原理,此仿真电路图中忽略了功率放大器部分。图3(a)左边部分是高频高压产生电路,图3(a)右边为工频高压产生电路,中间为样本电容Cp。图3(a)中分别以Vhf表示输出的高频电压,以Vpf表示输出的工频高压,Vs表示实际施加在样本上的叠加电压。根据该仿真电路和预先设置的参数,输出电压波形如图3(b)所示,此处仅显示了1/4个工频周期波形,输出的叠加电压Vs为工频高压Vpf和高频高压Vhf的叠加。
3.2 元件分析和选择
首先根据图3(a)中设置元件的基本值,改变参数,分析参数变化对输出叠加电压的影响。对于本电路,合成电压中的高频分量是对试样绝缘影响较大的,如何评价该电路的高频分量在整个电压中的比例是重要的,因此通过系数ef来评价输出电压中高频分量在整个叠加电压中的比例,其表达如式(1)所示。
首先分析信号频率对输出电压中高频分量的影响,改变图3(a)中信号频率V1从200Hz到20kHz,得到的仿真结果如图4所示,该电路在10kHz频率处有个谐振点,其系数ef在10kHz频率点周围输出的高频电压幅值较大。
图 3(a)中 C1 为功率放大器的保护电容,由于受到实际的功率放大器输出功率限制,要求在高频电压下其输出阻抗不能过低,否则功率放大器发热严重而不能工作,假定功率放大器的负载电阻为5欧,则在10kHz频率下,则要求C1不大于1.13μF即可,此处取C1为200pF。
下面分析参数C2和C3对电路输出电压高频成分的影响。将C2从100pF～1μF频段中选取几个点,其仿真结果如图5所示,通过仿真分析可知,随着C2从100pF增大到1nF,Vs上产生的高频电压逐渐减小。保持C2为150pF,同样分析C3参数变化对输出电压的影响,改变C3从200pF到1μF,其参数对输出叠加电压Vs影响不大,其主要影响高频滤波效果,即工频电压Vpf中的高频成分。
C1 用低压可调电容,而 C2 和 C3 需用高压电容,可用额定电压为15kV的聚丙稀电容和环氧树脂电容。电感L1为高压电感,额定电压为15kV,容量15kVA,频率范围从50Hz～20kHz,通常高频变压器的频率范围在500Hz～20kHz以内,在低于1kHz后信号衰减较严重,其容量为15kVA,变比为100/20000 V。
3.3 大电流产生
为了模拟电缆终端实际工作时的电流,将图2中两个试样形成的回路中通过CT对整个实验回路施加一大电流。通过调压器输入220V工频电压,调压器输出端接CT的二次侧,设计CT的输出电流为200A,设计CT的变比为40:1,则原边输入电流为5A,则在最大电压220V下,要求CT的容量应大于1000VA,则CT副边的电压为5V,要求整个试样回路电阻小于0.025欧姆,这对电缆终端的接触电阻提出较高要求:一是要求电缆需用专用接头连接;二是要求接触良好,否则电流可能不能达到要求。由于考虑到大电流下的发热等问题,将电缆终端下半部分浸入变压器油中,并应保持良好的接触。
3.4 输出电压
根据图 2 中原理,并根据该图中仿真电路参数,将整个高压大电流回路搭建后,通过三个Tek的高频高压探头(1000∶1)和示波器对实际电路测量的电压波形Vhf、Vpf和Vs如图6所示,分别为高频高压(最大值4.51kV)、工频高压(有效值13.1kV)和最后形成的叠加高压(最大值33kV),其最后生成的高频叠加工频的电压波形,与图3(b)中的仿真波形符合。整个装置的高频电压输出可达到15kV(有效值),由于电网谐波电压成分所占整个电压比重很难超过50%,因此该装置输出的高频高压对于研究中压电网谐波对绝缘的影响已足够,而叠加电压输出幅度则取决于工频试验变压器。
4 结果分析
为了验证装置的效果,将两种不同类型的冷缩电缆终端(一种是几何型,另一种则是应力梯度型)试样施加8.7kV工频电压同时加上4kV不同频率的高频电压,但回路中没有施加电流,此时通过FLIR热成像仪测量的热图像如图7(a)和7(b)所示,从图中看出,电压频率从1kHz增大到7kH后,应力梯度型试样中出现明显的热点,根据文献[6],该热点的位置正好和电场仿真后的高场强点相对应,而且随着频率进一步增大,该现象愈明显。保持图7(a)中同样的电压条件,但对样本施加150A的工频电流,可观察到整个热图像非常清晰,同时测量到的热点温度也相应增加。
5 结论
本文研制了模拟电网高频谐波电压和工频大电流的电缆终端老化装置。其原理主要采用高频高压和工频高压相叠加的办法。首先,通过信号发生器、功率放大器和高频变压器获得高频高压;同时通过工频变压器产生工频高电压,将工频高压和高频高压同时施加到样本上,形成叠加,同时分别在两侧加以高压RLC元件形成滤波器阻止高频和工频高压串入到低压系统;通过穿心CT(电流互感器)施加150 A左右的大电流模拟实际工况。通过实测波形和热成像分析,该装置对于研究高频谐波电压下的电缆终端绝缘具有一定的价值。
参考文献
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高频试验 篇6
关键词：复合绝缘子,高频电压,老化,局部放电
0引言
近年来, 硅橡胶材料的复合绝缘子因为优良的耐污闪性能在我国得到了快速普及应用, 对我国输电线路的建设与运行起到了非常积极的作用。但在使用中, 有少量复合绝缘子经过一段时间的运行后发生了断串的问题, 有一部分断串是由于复合绝缘子在电场长时间的作用下发生电老化导致劣化造成的, 其中, 500kV交流复合绝缘子在高压端附近发生温升进而断裂引起的断串尤为突出。如今, 该类型的断串已影响到输电线路的运行安全和复合绝缘子应用的普及。因此, 对在电场作用引起的复合绝缘子断串现象进行老化试验研究, 具有非常重要的意义。
1高频电压加速老化试验方法产生的背景
复合绝缘子运行时其电场的分布是极不均匀的, 高压端的电场比其他部位的电场强度要高得多。复合绝缘子制造过程中, 由于各种原因, 可能在硅橡胶或芯棒内部存在微小的气隙 (气泡) , 或者在长时间的运行中有低分子物质从硅橡胶或芯棒中分解出来。另外, 硅橡胶伞裙护套与芯棒的粘接界面在潮气和电场的长时间作用下, 可能发生粘接质量下降甚至是脱粘的问题。这些都为复合绝缘子在高压端附近发生局部放电创造了条件。运行统计数据表明, 少数交流复合绝缘子在运行数年后, 在高压端附近会发生温升的现象, 发生温升后绝缘子有进一步发展为断串事故的危险。同时, 运行数据表明, 交流复合绝缘子该类型的劣化比直流复合绝缘子要严重, 这表明交变电场引起的局部放电和对护套—芯棒间界面的破坏比由静电场引起的要严重。
按现有复合绝缘子的相关标准, 老化试验包括盐雾试验、紫外线试验、转轮法试验等。实践证明, 现有这些老化试验主要是评估复合绝缘子的表面老化性能, 并不能有效评估复合绝缘子在电场作用下硅橡胶和环氧树脂芯棒内部以及两者之间界面的电老化性能。本文根据局部放电的基本理论, 提出复合绝缘子高频电压加速老化试验的方法、装置, 并给出了试验结果评判分析方法。
2高频电压加速老化试验方法分析
2.1本试验依据的局部放电的基本理论
(1) 局部放电时每次微观放电的电荷与试品本身有关, 与电压及电压频率无关。 (2) 局部放电时每次微观放电的能量与试品本身有关, 与电压及电压频率无关。 (3) 在一定的电压下, 一定时间内局部放电的次数与施加电压的频率成正比。
2.2高频电压加速老化试验方法
根据以上局部放电理论, 同时由于每次局部放电的时间极短 (为10-7~10-9s) , 可以利用提高试验电压频率的方法对复合绝缘子进行加速局部放电老化试验, 使得硅橡胶、环氧树脂芯棒内部的气隙 (气泡) 和护套—芯棒间界面的交联基团在高频交变电场下加速老化。
2.2.1试品的准备
本试验的试品包括2种类型, 一种是绝缘子成品 (或短样) , 另一种是带护套的芯棒。具体准备要求如下: (1) 绝缘子成品 (或短样) 。对成品进行试验时, 应使用正常生产的复合绝缘子产品, 并在产品上装配好相应的均压环装置以及与产品配合使用的线路金具、附件等;因试验设备、检测手段限制而不适合使用长产品的情况下, 可以使用短样 (短样的绝缘长度不小于800mm) 进行试验。 (2) 截取带护套的芯棒。用有金刚石层的圆锯片从正常生产的绝缘子上沿与芯棒轴线成90°的方向切割试样, 切面用细砂布打光 (砂粒大小为180目) , 两边端面应清洁且平行。试品长度可根据试验装置的电压条件选取, 推荐值为30~100mm。
2.2.2试验方式
具体试验方式包括以下2种: (1) 对绝缘子成品 (或短样) 进行试验。将试品与线路金具、均压环、导线等附件装配、连接好后, 设定电压、频率的数值, 接通电源。试品与接地物或邻近物体的距离, 一般应不小于试品高压部分与接地部分间最小距离的1.5倍。 (2) 对带护套芯棒截取段进行试验。试品准备好后, 将其置于试验电极间, 设定电压、频率的数值, 接通电源。
2.2.3试验装置
如图1所示, 试验的主要装置包括电源、调压器、变压器、变频器等。主要装置说明如下: (1) 电源:根据试验要求, 为试验配置合适的电源, 电源输出应稳定可靠。 (2) 调压器:此装置输出端与变压器相连, 通过此装置进行电压变换, 获取试验需要的不同电压值。 (3) 变压器:此装置是利用电磁感应的原理来升高交流电压。 (4) 变频器:通过此装置可以实现变频控制, 获取试验需要的不同频率电压。
T1—调压器V—电压测量装置Pr—毫安表的保护T2—变压器mA—毫安表S—试样1NV—变频器
图1中“S”处放置绝缘子产品 (或短样) 或截取好的带护套芯棒 (图2) 。对于成品或短样试验, 应尽量模拟试品在实际线路运行中电场分布的情况。在对带护套芯棒截取段进行试验时, 试验装置的2个电极结构应保证带护套芯棒受到均匀电场的作用。
2.2.4试验条件
试验中, 根据试验设备的条件, 可对试验电压、频率范围、试验温度、相对湿度等施加一定的条件值。
2.2.5试验参数
(1) 试验频率选取范围:300Hz~10kHz。 (2) 试验电压:根据试品的不同, 选用不同的试验电压。1) 对于成品, 选用该电压等级复合绝缘子的工作电压或高于工作电压进行试验。对于短样, 施加的电压值可以依据电场分布计算结果作选择, 使高压端附近的护套场强与实际运行的场强值相似。2) 对于带护套芯棒试品, 根据试品长度, 施加的电压值应使电场强度为2.5~6kV/cm。 (3) 试验温度:可采取室温恒定的温度条件, 也可使温度在一定的范围进行循环变化, 推荐的温度范围为-35~+60℃。 (4) 试验湿度:可采取恒定的湿度条件, 也可使湿度在一定的范围进行循环变化, 推荐的相对湿度为20%~98%。 (5) 试验时间:老化试验持续时间可根据研究的需要进行选定, 推荐的试验时间为100~1000h。如试品发生击穿现象, 应终止试验。
2.2.6试验结果评判与分析
在试验过程中, 定期利用红外测温技术测量试品的温升情况, 并记录好发生温升的时间和温度值。不同胶料配方或不同生产工艺的试品, 在相同试验条件下进行试验, 其产生温升前所耐受的时间越长, 耐老化性能就越好。因此, 可以利用本试验方法对复合绝缘子进行配方、工艺改进后的试验验证, 对不同工艺技术生产的复合绝缘子进行性能比较与筛选。
3结语
本文为分析工程上运行的复合绝缘子发生温升进而断裂的原因提供了一种新的试验方法。复合绝缘子生产厂家在为提高复合绝缘子电老化性能进行工艺技术改进时, 本试验方法也可为其改进效果提供评判参考。因此, 本文提出的试验方法对解决工程实际及生产问题具有积极的意义。
参考文献
[1]GB/T19519—2004标称电压高于1 000V的交流架空线路用复合绝缘子——定义、试验方法及验收准则[S]