交流耐压发生器

一、TQSB-100KVA/100KV交流耐压发生器概述

是在同类产品的基础上，按国家标准ZBK41006—89要求，经改进后生产的一种新型产品，本系列产品具有体积小、重量轻、结构紧凑、功能齐全、使用方便等特点。实用于电力、工矿、科研等部门，对各种高压电气设备、电气元件、绝缘材料进行工频耐压试验和直流泄漏试验，是高压试验中*的仪器。

二、结构

铁芯为单框式。线圈采用同芯圆筒多层塔式结构，初级低压绕组绕在铁芯上，次级高压绕组绕在低压绕组外侧，这种同轴布置减少了绕组间的藕合损耗。高压硅堆用特殊工艺封装在套管内，产品的外壳制成与器芯配合较佳的八角形结构，整体外型美观大方。其内外部结构见图1。

1-均压球；2-硅堆短路杆；3-高压套管；4-油阀；5-壳体；6、7-调整电压输入a、x端子；8、9-仪表测量E、F端子；10-高压尾X端子；11-变压器外壳接地端；12-高压输出A端子；13-高压整流硅堆；14-内部均压环；15-变压器铁芯；16-初级低压绕组；17-测量仪表绕组；18-二次级高压绕组；19-变压器油。

三、TQSB-100KVA/100KV交流耐压发生器工作原理

联结组标号II。单台高压变压器的工作过程，用交流220V（10KVA以上为380V）电压接入电源控制箱（台），经电源控制箱（台）内自藕调压器（50KVA以上调压器外附）调节0~200V（10KVA以上0~400V）电压至变压器的初级绕组，根据电磁感应原理，在变压器高压绕组可获得试验所需的高电压。其工作原理图见图2所示。

1、工作原理示意图

图2 ：单台工作原理示意图
在变压器中：a、x为低压输入端；A、X 为高压输出端；E、F为仪表测量端。
    2、单台交直流两用工作原理见图3。图中所示：高压套管内装有高压硅堆，串接在高压回路中作高压整流，以获得直流高电压。当用一短路杆将高压硅堆短接时，可获得交流高电压，其状态为交流输出；反之在抽出短路杆时，其状态为直流输出。
    3、三台高压变压器串激获得更高电压原理见图4，串激高压变压器有很大的*性，因为整个试验装置由多个单台串激式试验变压器组成，单台变压器有着体积小、重量轻、便于运输的特点，它既可以串接成高出几倍的单台试验变压器输出电压组合使用，又可以分开单独使用。整套试验装置投资小、经济实惠。图3所示：在三台串激式变压器串激使用中，单台变压器B1、B2、B3的输出电压都是U，*、二级的变压器内部都有一个激磁绕组，分别为A1、C1 和A2、C2。当控制电压加在*级变压器B1的初级绕组a1、x1上，激磁绕组A1、C1给予变压器B2初级绕组供电，第二级变压器B2的激磁绕组A2、C2给变压器B3的初级绕组供电。由于*级变压器B1的高压尾及壳体接地，第二、三级的变压器B2和B3对地有绝缘支架的隔离，这样变压器B1、B2、B3对地输出电压分别为1U、2U、3U。

图3：三台高压变压器串激工作原理示意图
B1、B2、B3- 串激式高压变压器；1U、2U、3U-各级对地电压；
PV- 高压示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-绝缘支架。

四、TQSB-100KVA/100KV使用方法及注意事项    

1.做工频耐压试验使用接线方法见图5。做工频耐压试验前，先根据变压器的额定容量选择好限流电阻，(水电阻)的阻值，再根据被试品需加的高压电压值调整好放电球隙的球间距，为了提高对被试品施加电压的测量精度，应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。

图4：工频耐压使用接线原理示意图
R1、R2- 限流电阻； Qx- 放电球隙； Zx- 被试品；
FRC- 阻容分压器； V- 分压器高压表。 
    按照图4、结合图2所进行的工频耐压试验接好工作线路，变压器的高压绕阻的X端（高压尾）、仪表测量绕组的F端、变压器的外壳以及电源控制箱（台）的外壳必须可靠接地。
    用三台变压器串激做工频耐压试验时、第二、三级变压器的初级绕组X端，仪表测量绕组的F端，以及高压绕组的X端（高压尾）均接本级变压器的外壳，第二、三级变压器的主体必须放置在绝缘支架上。除*级以外、第二、三级变压器的主体不要接地线。其接线方式见图3所示。
    接电源前，电源控制箱（台）的调压器必须调到零位。接通电源后，绿色指示灯亮，按一下启动按钮，红色指示灯亮，表示变压器已接通控制电源，开始升压。
    从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。（升压方式有：快速升压法，即20S逐级升压法，慢速升压法，即60S逐级升压法，极慢速升压法供选用）电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压的75%后，再以每秒2%额定电压的速度升到您所需试验电压，并密切注意测量仪表的指示以及被试品的情况，被试品施加电压的时间到后。应在数秒内匀速将调压器返回，高压降至1/3试验电压以下，按一下停止按钮，高压、低压输出停止，然后切断电源线，试验完毕。

工频耐压试验操作过程注意事项

    1、试验人员应做好责任分工,设定好试验现场的安全距离,仔细检查好被试品及变压器的接地情况,并设有专人监护安全及观察被试品状态工作。
    2、被试品主要部位应清除干净，保持干燥，以免损坏被试品和带来试验数值的误差。
    3、对大型设备的试验，一般都应先进行试验变压器的空升试验，即不接试品时升压至试验电压，以便校对好仪表的指示精度，调整好放电球隙的球间距。
    4、做耐压试验时升压速度不能过快，并防止突然加压，例如调压器不在零位的突然合闸，也不能突然断电，一般应在调压器降至零位时分闸。
    5、在升压或耐压试验过程中，如发现下列不正常情况，1 电压、电流表指针摆动很大，2 被试品发出不正常响声，3 发现绝缘有烧焦或冒烟现象，应立即降压，切断电源，停止试验并查明原因。
    6、使用本产品做高压试验时，除熟悉本说明书外，还必须严格执行国家有关标准和操作规程。

    2、做直流耐压和泄漏试验使用接线方法见图5。由于是交直流两用高压变压器，应把高压硅堆短路杆从套管中抽出，使变压器为直流输出状态。做直流泄漏试验前，先根据泄漏试验中输出端断路电流不超过高压硅堆的大整流为宜，选择好限流电阻（水电阻）的阻值，再根据被试品对直流高压波形的要求选择好高压滤波电容的电容值。为了提高对被试品施加电压的测量精度，应在高压侧接入FRC阻容分压器来测量电压。 

图 5：直流泄漏试验使用接线原理示意图
R- 限流电阻； C- 高压滤波电容； Zx- 被试品； G- 硅堆短路杆；
FRC- 阻容分压器；V- 分压器高压表；uA- 微安表；D- 高压整流硅堆。
    按照图5、结合图3所进行的直流泄漏试验接好工作线路。变压器的高压绕组的X端（高压尾）、仪表测量绕组的F 端、变压器的外壳以及电源控制箱（台）的外壳必须可靠接地。

接线原理图

接线原理图
接电源前、电源控制箱（台）的调压器必须调到零位。接通电源后，绿色指示灯亮，按一下启动按钮，红色指示灯亮，表示变压器已接通控制电源，开始升压。

     从零位开始按顺时针方向匀速旋转调压器手轮升压。（升压方式有：快速升压法即20S逐级升压法；慢速升压法，即60S逐级升压法；级慢速升压法供选用）电压从零开始按选定的升压速度升到您所需额定试验电压或额定直流电流下的参考电压。试验中应严密注意直流高压表、泄漏电流表指示以及被试品的情况。试验完毕后，应讯速均匀将高压降至零位，按一下停止按钮，高压、低压输出停止，然后切断电源。此时应用直流高压放电棒给被试品及试验装置本身充分放电。

直流泄漏试验操作过程注意事项

    （1）试验人员应做好责任分工，设定好试验现场的安全距离，仔细检查好被试品及变压器的接地情况，并设有专人监护安全及观察被试品状态工作。
    （2）被试品做试验前，应拆除所有对外连线，并充分放电，主要部位应清除干净，保持干燥，以免损坏被试品及带来试验数值的误差。
    （3）对于大容量试品（电容器、超长电缆等）试验时应缓慢升压，防止被试品的充电电流过大而烧坏微安表，必要时应分级加压分别读取各电压下微安表的稳定读数。
    （4）试验过程中，应严密监视被试品、微安表及试验装置等，一旦发生闪烁、击穿等现象应立即降压，切断电源，并查明原因。

五、TQSB-100KVA/100KV配套选购产品

下列产品仅供选择，购买时需另行计价。
1.电源控制箱 容量:1KVA-5KVA、输入电压：220V
2.电源控制台 容量:10KVA~300KVA输入电压：220V或380V
3.数字微安表：SWB-II
4.高压滤波电容： 0.01MF、40 ~ 100KV
5.高压直流放电棒： FBR— 70、140、210KV
6.放电球隙： Q—50、100、150、200、250、500
7.标准试油杯： 400ml
8.折叠式手推车： 150、300型
9.绝缘支架： 50、100、200、300、400KV
10.阻容分压器： FRC —50、100、150、200KV
11.高压硅堆： 2DL—150、300、450KV
12.水 电 阻： 50、100

六、TQSB-100KVA/100KV主要试验设备的选择

1、变压器
    其高压侧额定电压应不小于被试品的高试验电压，额定电流不小于被试品的大电容电流。被试品的电容电流和变压器所需容量计算式为：

被试品电容量Cx可由交流电桥测出。常用的被试品电容量按表1选取。

几种常用被试品的电容量（pF） 表1

2、调压设备
    （1）自藕调压器。其调压范围广、功率损耗小、波形畸变小、选择这种调压方式为。自藕调压器的容量按0.75 ~ 1倍的变压器的容量选择，适用于容量为100KVA以下的变压器的调压。
    （2）感应调压器。其调压范围大，波形畸形小、但结构复杂、价格较贵，当变压器的容量较大时（如100KVA以上）使用。
3、限流电阻
    限流电阻的作用是，当被试品击穿时，限制断路电流，从而保护变压器，防止故障的扩大。其数值以高试验电压为准，按0.5 ~ 1 Ω / V（有效值）选择，限流电阻可用水电阻。注意水不能充满玻璃管，应留有余地，以防爆裂。
4、放电球隙
    放电球隙的布置方式有垂直和水平两种，球隙间距S和球的直径D的关系应保护在0.05D ≤S ≤0.5D范围内，球隙上的水电阻阻值一般按0.1 ~ 1Ω/V选取,设置放电球隙的目的是为了对重要的被试品起保护作用,可以将由于误操作或被试品击穿引起的过电压限制在允许的范围内。

七、变压器技术指示

1、使用环境条件

环境温度不高于+40℃、不低于—20℃；空气相对湿度不大于90%；海拔高度不超过2000米；
2、工作电压
电源控制箱（台）输入电压为工频220V或380V、相对误差不超过±10%；（具体使用电压根据用户所定变压器规格选取）
八、随货文件

产品说明书 1份
产品出厂试验报告 1份
产品合格证 1份
装箱单 1份

产品及选用

1、命名说明

2、超低频系列产品                         表1

3、根据被试对向选择适当规格的产品。

使用时，试品电容量不得超过仪器的额定容量。试品电容量过小，会影响输出波形。若小于0.05μF，仪器将不能正常输出。可并联0.1 μF的电容辅助输出。下面是一些设备的电容量，供用户参考。

不同发电机的单相对地电容量                          表2

交联聚乙烯绝缘单芯电力电缆的电容量(μF/km)    表3

4、试品电流的估算方法：

计算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

超低频绝缘耐压试验原理

超低频绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。我们知道，在对大型发电机、电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。这样一些巨大的设备，不但笨重，造价高，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，电力部门采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。从国内外多年的理论和实践证明，用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验，不但能有同样的等效性，而且设备的体积大为缩小，重量大为减轻 ，理论上容量约为工频的五百分之一。试验程序大大地减化，与工频试验相比*性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。我国电力部以委托武汉高压研究所起草了《35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频（0.1Hz）耐压试验方法》行业标准。我国正在推广这一方法，本仪器是根据我国这一需要研制而成的。可广泛用于电缆、大型高压旋转电机、电力电容器的交流耐压试验之中。

产品简介

本产品接合了现代数字变频*技术，采用微机控制，升压、降压、测量、保护*自动化，并且在自动升压过程中能进行人工干预。由于全电子化，所以体积小重量轻、大屏幕液晶显示，清晰直观、打印机输出试验报告。设计指标*符合《电力设备测试仪器通用技术条件，第4部分：超低频高压发生器通用技术条件》电力行业标准，使用十分方便。现在国内外均采用机械式的办法进行调制和解调产生超低频信号，所以存在正弦波波形不标准，测量误差大，高压部分有火花放电，设备笨重，而且正弦波的二，四象限还需要大功率高压电阻进行放电整形，所以设备的整体功耗较大。本产品均能克服这样一些不足之处，另外，还有如下特点需要特别说明：电流、电压数据均直接通过高压侧采样获得，所以数据真实、准确。

过压保护：当输出超过所设定的限压值时，仪器将停机保护，动作时间小于２０ms。

过流保护：设计为高低压双重保护，高压侧可按设定值进行停机保护；低压侧的电流超过额定电流时将进行停机保护，动作时间都小于２０ms。

★ 高压输出保护电阻设计在升压体内，所以外面不需另接保护电阻。

由于采用了高低压闭环负反馈控制电路，所以输出无容升效应。

技术参数

1、输出额定电压：参见表1

2、输出频率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、带载能力：参见表1   

0.1  Hz  大1.1μF

0.05 Hz  大2.2μF

0.02 Hz  大5.5μF

4、测量精度：３%

5、电压正，负峰值误差：≤３％

6、电压波形失真度：≤５％

7、使用条件：户内、户外；温度：-10℃∽+40℃；湿度：≤85％RH

8、电源：交流50 Hz，220V ±5%

9、电源保险管：参见表1

结构说明

1、控制器面板示意图  

图1中各部件示意以及功能说明：

(1)“地”：接地端子，使用时与大地相连。

(2)“控制输出”：输出多芯插座，使用时与升压体的输入多芯插座相连。

(3)“对比度”：对比度调节旋扭，用于调节液晶显示器的对比度。

(4)“功能键”：其功能由显示器提示栏对应位置提示。

(5)“AC220V”：电源输入插座，内藏保险管。

(6)“开关”：电源开关。内藏指示灯，开时亮，关时熄。

(7)“打印机”：打印测试报告。

(8)“液晶显示器”：显示测试数据。

2、升压器结构示意图

操作说明

1、连线方法

连线说明：用本产品随机配备的两根线和接地线按图3的方法连接。电源插座用电源线连至50Hz/220V的交流电上。

2、操作程序

(1) 开机。(注意:每次开机前都要对试品充分放电，升压过程中需要停机时请先按停机键，再用电源开关)

按上述方法连好所有线路之后，就可以将电源开关打开。仪器在微机上电复位下，自动进入如图4所示的设限界面。在进行连线、拆线、或暂不使用仪器时，应将电源关掉。电源插座上装有保险管。若开机屏幕无显示，应先检查保险管是否熔断。大小应按表1提供的数据更换。

(2) 设置限定参数

在图4所示的设限界面上，可根据试验的需要设定好试验频率、试验电压、高压侧的过压保护值、过流保护值、试验时间。将光标移到相应的设定，按确定键选择。

频率有三种选择：0.1、0.05、0.02。它规定了仪器的输出频率。单位为Hz

试验电压范围为10KV至额定值。(请不要设小于10KV的试验电压),它规定了我们所要升至的试验电压。仪器升至这个设定电压值时，就不再升压，并保持在这个峰值下进行等幅的正弦波输出。

电压保护值设定范围为0至额定值，单位为kV。它规定了通过试品的电压上限值，当电压超过此设定时，仪器自动切断输出，进行停机操作。一般情况下电压保护值设定为比试验电压高4KV。

电流保护值设定范围为0至额定值，单位为mA。它规定了通过试品的电流上限值，当电流超过此设定时，仪器自动切断输出，进行停机操作。

定时修改范围：0-99分。它规定了试验时间的长短。单位为分钟。

以上电压，电流均为峰值，仪器显示的测量数据，以及打印报告上的电压电流值均为峰值。

将光标移到“启动试验电压”按确定键，仪器进入图5所示的升压界面。

自动升压

自检成功后，仪器自动进入升压状态。仪器将用若干个周期的时间将电压升至设定值。在升压过程中，按停机键，仪器将切断电压输出，回到开始画面。当升压值接近设定值时出现图6

此时按“上下”键，微调电压，按“确定”键，仪器开始计时，计时结束后自动打印试验报告。回到开始画面，放电结束后再开始下一次测量。

    ★另外还有两种非正常停机：过压保护停机、过流保护停机。停机后出现相应的提示界面，放电结束后，再调整限制电压值或限制电流值，再开始下次测量。

电缆的超低频耐压试验方法

1、将与试品相连的电器设备全部脱离试品电缆。

2、采用10000V兆欧表对试品电缆各相分别进行绝缘电阻试验，记录试验值。

3、试验电压峰值：Ｕmax＝３Ｕo，其中Ｕo为电缆导体对地或金属屏蔽之间的额定工作电压。例如：额定电压为10KV电缆，单相额定电压 Ｕo：

Ｕo＝１０/√３kV

所以试验电压峰值为：

Ｕmax＝３Ｕo

＝３×１０/√３kV

＝√３×１０kV

＝１７．３２kV

4、试验时间：60分钟。

5、可分相进行测试。试品电缆的电容值在试验设备负载容量能力范围内时，可将试品电缆三相线芯并联后，同时进行耐压试验。

6、用随机附带的柔性连接电缆将试验设备与试品电缆按图７所示的方法相连接。合上电源，设定好试验频率、时间和电压以及高压侧的过流保护值、过压保护值，然后开始升压试验。升压过程应密切监视高压回路，监听试品电缆是否有异常响声。升至试验电压时，即开始记录试验时间并读取试验电压值。

7、试验时间到后，仪器自动停机。试验中若无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。

8、在升压和耐压过程中，如电流异常增大，电压不稳，试品电缆发生异味，烟雾或异常响声或闪烙等现象，应立即停止升压，停机后查明原因。这些现象如果是试品电缆绝缘部分薄弱引起的，则认为耐压试验不合格。如确定是试品电缆由于空气湿度或表面脏污等原因所致，应将试品电缆清洁干燥处理后，再进行试验。

9、试验过程中，如果遇到非试品电缆绝缘缺陷使仪器出现过流保护，在查明原因后，应重新进行全时间连接耐压试验。不得仅进行“补足时间”试验

大型高压发电机的超低频耐压试验方法

对发电机的超低频耐压试验操作方法与以上对电缆的操作方法相似。下面就不同的地方作重点补充说明。

1、在交接、大修、局部更换绕组以及常规试验时，均可进行此项试验。用0.1Hz超低频对电机进行耐压试验，对发电机端部绝缘的缺陷比工频耐压试验更有效。其原因是在工频电压下，由于从线棒流出的电容电流在流经绝缘外面的半导体防晕层时造成了较大的电压降，因而使端部的线棒绝缘上承受的电压减小；而在超低频情况下，此电容电流大大减小了，半导体防晕层上的压降也大为减小，故端部绝缘上电压较高，便于发现缺陷。

2、连线方法：试验时应分相进行，被试相加压，非被试相短接接地。如图８所示

3、按照有关规程的要求，试验电压峰值可按如下公式确定：Ｕmax＝√2βＫUo

其中Ｕmax ：为0.1Hz试验电压的峰值（kV）

β：0.1Hz与50Hz电压的等效系数，按我国规程的要求,取1.2

Ｋ：通常取1.3∽1.5  　一般取1.5

Ｕo ：发电机定子绕组额定电压（kV）

例如：额定电压为13.8 kV的发电机，超低频的试验电压峰值计算方法为：

4、试验时间按有关规程进行

5、在耐压过程中，若无异常声响、气味、冒烟以及数据显示不稳定等现象，可以认为绝缘耐受住了试验的考验。为了更好地了解绝缘情况，应尽可能全面监视绝缘的表面状态，

特别是空冷机组。经验指出，外观监视能发现仪表所不能反映的发电机绝缘不正常现象，如表面电晕、放电等。

电力电容器的超低频耐压试验方法

试验操作方法与上述方法相似，连线方法如图9所示。在确定试验电压和试验时间时，应按照有关规程办。　  

注意事项

1、本仪器所配升压器不得作它用。

2、机内带电,切勿自行拆机修理，以免发生意外。仪器有故障，应与我公司修理。

3、关机后应用放电棒对试品进行充分放电,再拆线。

4、开机前应用放电棒对试品进行充分放电。

5、每次启动升压前应用放电棒对试品进行充分放电

随机附件　　

1、高压连接电缆一根。

2、低压连接电缆一根。

3、电源线一根。

4、电源保险管十只。

5、放电棒一根。