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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、高壓電容潛在的危險
1.運行過程中構架帶電。高壓電容的內部構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絕緣安裝于整個金屬構架上，可以很直觀的看到構架直接與電容器的帶電部位相連，并通過絕緣的部位與地面絕緣相連，運行的構架中帶電。對于這類的接線的電容器組【1 】，一般上層的電壓的可達到5000v的電壓，所以構架是一個潛在的危險，考慮到絕緣擊穿致使電容器的外殼以及支持的構架帶電等等的因素，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。當高壓電容器高壓的熔絲熔斷以后，整個放電的電路無法進行溝通，剩余的電荷不能放掉，因此在進行高壓的熔絲熔斷以前，必須對電容器進行人工的放電，這樣才能夠保證，在整個熔絲熔斷以后，剩余的電荷能夠放干凈。當高壓電容放電壓變為內部的斷線的時候，應該放電壓所在的一組電容器的回路應該被斷開，這種情況比高壓熔絲熔斷更具危險，因為高壓電的熔絲熔斷可以看見，放電壓內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。當電容器的內部出現開路的情況的時候，這時候電容器的放電的回路被斷開，剩余的電荷放不完，即便是拆除整個電容器，拆下的電容器的內部還有一定的電荷，因此必須要采取安全的措施來防止觸電的產生。
3.高壓感應電。作為感性無功補償的設備，能夠就地的進行平衡無功，提高電壓的合格率，因此，在高壓的變電站中被廣泛的采用，低壓的電抗器的結構是一個空心的線圈，層層的纏繞疊加形成【2 】，在運行的過程中或產生很強的磁場，使得附近的設備產生非常強大的感應電，但是在高壓的變電站中，電容器和低壓的電抗器大多數是并排著布置的，低壓的電抗器中，將會使得電容器產生特別強的感應電力。
4.環境和氣候。高壓電容采用的是電容的容量比較大，數量多，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受嚴寒酷暑同時還要接受小動物的危害，這些則都會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.登高作業規范程度。大多數時候為了節省占地的面積，電容器一般采用的是上下的結構分層的方式，電容的構架的檢修是非常的危險的，必須嚴格的按照電容器的登高的作業的規范來執行，否則就會產生一定的弊端【3 】。
環境氣候 感應電 剩余電荷 構架帶電
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、高壓電容潛在危險的控制技術
1.驗電、接地線。當整個電容退出運行的時候，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、放電壓變內部的斷線，電容器內部的開路都會造成剩余的電荷的不完全放干凈，同時殘余的電壓很高，必須對整個電容器進行驗電、放電和接地線。同時，當電容器退出運行的時候，其支持的構架仍然存在帶電的可能性，因此還要對整個支架進行放電【4 】。
2.確定位置和數量。針對電容器的不同的接線方式，應該合理的確定接地線的裝置和數量，在進行驗電的時候，必須按照規定的操作的流程進行，必須佩帶安全帽和絕緣的手套，還要使用合格的安全工具。驗電和放電的操作，應該從電容器的里面到外面，由近處到遠處，從下層到上層進行逐步的進行，放電的時候應該注意雙手緊握接地線的手柄的末端，始終要保護好驗電處與人體的安全的距離，有放電的聲音的時候，要反復的進行放電，直到電氣的聲音完全停止。同時還要用操作的桿連接地線，應該注意防止地線的透空造成的人員的傷害和設備的損壞。出現故障的電容器可能出現接觸不良等狀況，采用的中性的線以及多個穿接線進行多次的放電。
3.電壓壓差保護。大多數的電容器放電的電壓帶有主次級，主要的供電的電器本身就具有保護的作用，對于這種類型的電容器，還要防止壓變的第二次煩人導電，在電容器上還要進行工作前就應該取下是我壓變的采集的熔絲，以此來確保電容器的所有的電源已經斷開，必要的時候還要在高壓一側接掛地線。當低壓電抗器運行的時候，有可能在靠近的電容器上出現比較大的感應電，比如發現電容器存在感應而放電不盡【5 】，就應該在附近低壓電抗器上停止運行。
4.放電。電容器年檢維修工作以前，必須對電容器逐個進行放電，對整個故障設備進行處理，還要更換電容器的熔絲，必須要對故障的設備進行徹底性的放電，對于整個背部的斷線的未知性的電容器，應該采取帶電作業的方式進行主要的處理。
驗電
放電
接地線
結語：
高壓電容器本身具有很多的良好的特質，但是同時也存在很多潛在的危險，本文對高壓電容器存在的常見的潛在的風險進行了闡述，并提出了一系列的解決的辦法。未來的高壓電容器會發揮更大的作用，造福大眾。■
參考文獻
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[2]朱海松，電力電容器控制系統的設計與應用，電力發展，2010（1）
[3]李剛，林玲，高壓電容存在危險的解決辦法，生活與科技，2009（6）
【關鍵詞】倍壓電路 電容參數優化 PSIM仿真 輸出電壓
隨著電力電子技術的發展以及半導體技術的革新，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。這一改進也使得直流高壓電源的應用范圍更為廣泛，從航空、航天軍事領域到農業、生活的方方面面。在不同的領域，不同的應用場合，直流高壓電源對其輸出電壓的穩定性、紋波問題有著不同的要求，因此，在對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。本文針對基于科克羅夫特-瓦爾頓（C-W）倍壓整流電路電容的參數優化，分析電容的參數選取對直流高壓電源輸出電壓動態響應時間以及紋波影響。
1 PSIM仿真
如圖1，為PSIM仿真軟件下的四級（兩個電容、兩個二極管構成一級倍壓電路，一級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是通過高頻交錯的控制策略生成幅值為310V、頻率為25kHz的方波電壓源，通過四級C-W倍壓電路整流，理論上其輸出電壓Uo應為8Ui。在滿足輸出電流Io低于10mA的前提下，將負載電阻Ro選為280kΩ。
2 電容參數優化
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；將升壓電容改變為1e-6F、輸出電容保持參照值不變，對比圖3可知輸出電壓響應速度變慢、紋波增大但其對穩壓值影響不大；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所示響應時間受到影響更大、穩壓值降低但其紋波影響不大。
3 結論
通過對比，我們可以初步得出以下結論，升壓電容越大使輸出電壓的動態響應時間增大、紋波明顯但不影響輸出電壓值；輸出電容越大對輸出電壓的動態響應時間影響更顯著同時降低了輸出電壓穩態值而對紋波影響不大。
（通訊作者：管瑞欣）
參考文獻
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[3]洪悅.30kV可調直流高壓電源設計[D].大連：大連理工大學，2011.
通訊作者簡介
管瑞欣（1991-），女，漢族，山西省運城市人。碩士研究生學歷。主要研究方向為高壓PWM直流電源。
關鍵詞：高壓電氣；試驗；對策
1 高壓電氣試驗的理論概述
1.1 高壓電氣試驗。電氣試驗一般是指電氣設備絕緣預防性的試驗，它作為保證電力系統正常穩定運行的有效手段，是電氣設備絕緣監督的重要組成部分。高壓電氣試驗是考核電氣設備主絕緣或者是電氣參數是否適應安全運行的一個重要手段，對整個電力系統的發展有著重要的作用。
1.2 高壓電氣試驗的發展動向。近幾年來，隨著經濟的快速發展和科學技術的進步，加之電氣設備故障診斷的需要以及計算機技術、信號處理技術等的發展，高壓電氣試驗中采用的新設備和新技術不斷增多，新的試驗方法也不斷引進，國內外的最新技術得到了廣泛的應用，從而促進了當前電力系統的穩定發展。首先，高壓電氣試驗的新設備不斷增多。隨著科技的不斷發展，當前的電氣設備呈現出設備小巧輕便、抗干擾能力錢、自動化程度高等特點。其次，高壓電氣試驗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頻帶試驗,通過聲波信號在GIS 設備外殼上檢查設備內部局部放電故障。再次，高壓電氣試驗的新技術不斷應用。其中，0.1Hz 超低頻試驗電源的應用，進一步提高了試驗儀器的抗干擾能力；紅外技術的應用可以通過監測電氣設備對設備故障進行更加準確的診斷。最后，高壓電氣試驗診斷技術不斷發展。目前應用最為廣泛的是電力變壓器故障專家診斷系統。
2 高壓電氣試驗面臨的問題
雖然高壓電氣試驗得到了快速的發展，但是高壓電氣試驗在試驗過程往往會受到一些因素的影響，從而造成了試驗結果和實際情況相脫節，嚴重時會造成不必要的損失。
2.1 高壓電氣試驗設備和被試設備的接地問題。首先，高壓電氣被試設備接地不良。高壓電器被試設備接地不良容易造成介質的嚴重損耗，這種問題一般情況發生在電容性的設備上，比如說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行，把電壓互感器與線路直線連接。如果電氣設備的接地開關或者連接線接觸不良，就如同在電容器上串聯了一個等量的電阻。比如說如果電容量為 C，電容器的介質損耗因數為 tgδ，等值串聯電阻為 R，那么關系式為：tgδ=ωCR。但是如果當設備接地不良的情況出現后，電容器的電容量越大，它所產生的損耗就會越大，進而會造成被試設備介質損耗超標的情況。
其次，高壓設備在使用 TV 和 TA 時，二次回路接地不良。在測試高電壓的運行過程中，必須要使用，TV 和 TA。在一般情況下，TV和 TA 的交互應該遵循電磁感應定律，但是在他們實際的交互過程中，TV 和 TA 的二次繞組會出現接地不良的情況，這樣一來，實際反映出來的數值對銘牌值而言出現了偏差。由于高壓電氣設備中的 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，二次繞組上的感應電壓往往會在表計和地面之間產生雜散電流，這樣就會產生錯誤的指示值。
2.2 高壓電氣試驗中引線所引起的問題。首先，高壓電氣設備中避雷器的引線問題。在一次高壓變電所的檢修試驗中，一臺220kV 主變中性點避雷器在試驗過程中被檢修人員將引線斷開，但是引線的接頭還保留在避雷器上邊。最后出現的結果是：75％直流參考電壓下的漏電量高達80uA；但是如果把把殘留在避雷器上的引線拆下后重新測試，75％直流參考電壓下的漏電量小于 20uA。由此可見，高壓電氣試驗中避雷器引線產生的問題是非常巨大的，因此，在具體的高壓電氣試驗實際運行過程中，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，絕緣帶引起的問題。在高壓電氣試驗運行過程中，絕緣帶具有非常重要的作用。相關實驗人員曾經做過一次實驗：在測量電容性電壓互感器的介質損耗因數的時候，最后測量的結果卻不合格，數據出現了明顯的偏差。為了找出數據偏差的原因，試驗人員采取了各種各樣的方法，最后終于得出了一個重要的結論：只有把固定在引線上的絕緣帶去除后，所得到的數據才是合格的。如果不把絕緣帶拆除，就說明給介質增加了幾百兆歐的電阻，影響了高壓電氣試驗的正常運行。
2.3 高壓電氣試驗電壓不用引起的問題。首先，電壓對介質損耗因數測量數據的影響。相關試驗人員在一次 550kV 直流中繼站的耦合電容器預防性的試驗中，為了避免儀器受到損傷，采取了降低試驗電壓的方法。后來發現一臺電容器的測量結果不合格，為了找出電容器不合格的原因，試驗人員采取了各種各樣的方法，后來發現，隨著試驗電壓的不斷升高，介質損耗因數就越來越小。之所以出現這種現象，主要是由于多個元件串聯的耦合電容器中存在連接線接觸不穩定的情況，在低壓的情況下，氧化層依然完好，出現較大的接觸電阻，介質損耗就變大；如果試驗電壓不斷增大，氧化層被融化，接觸電阻就會變小，介質損耗就會變小。
其次，電壓對測量直流電阻的影響。高壓發電機在進行預測性試驗的過程中，利用雙臂電橋測量轉子繞組的電流電阻，測量結果與以往的數據之間存在很大的差距。通過對測量方法的比較分析，相關試驗人員發現轉子繞組在運行過程中存在導線斷裂的情況。如果導線斷裂，就會在導線表面出現一層氧化膜，當利用雙臂電橋對轉子繞組進行測量時，根據電壓的強度不同就會出現不同的結果。
再次，高壓電氣試驗電壓對測量直流漏電的影響。在高壓電氣設備導體表面所產生的電暈電流在導體的形狀、導體之間的距離確定了之后，與電場強度的大小有著密切的關系。如果外施電壓的數值很小時，電暈電流很小，此時對漏電電流的測量所產生的影響也比較小；如果高壓試驗電壓數值變大時，電暈電流就會增大，這時對漏電電流的測量會產生很大的影響。
3 高壓電氣試驗中主要對策
高壓電氣試驗是考核電氣設備主絕緣或者是電氣參數是否適應安全運行的一個重要手段，對整個電力系統的發展有著重要的作用。高壓電氣設備的試驗，是對設備的具體運行狀況進行檢查和鑒定的重要措施，是進一步了解高壓設備絕緣狀態以及運行性能的主要方法，針對以上高壓電氣試驗中面臨的一些問題和困境，我們要做到以下幾點：
首先，搞清高壓電氣試驗設備和被試設備的接地不良問題，我們要高度重視高壓 TV和TA 的二次繞組，從測量的準確度和安全度兩個方面著手，對其中的某一個端子的接地情況要確認無誤。在進行交流耐壓的試驗過程中，要認真測量試驗品的電容電流強度，通過電流的大小來判斷高壓電氣試驗電壓運行是否正常。
【關鍵詞】高壓；電氣設備；絕緣技術
一、引言
絕緣技術，指的是利用電子技術、計算機技術、傳感技術，通過對正在運行中的高壓電氣設備進行信號采集、傳輸、數據處理、邏輯判斷，以此對電力設備在運行狀態下，進行帶電測試和實時監測、診斷。電力系統的供電其可靠性直接關系到人們的日常生活和生產的用電保障，高壓電氣設備的正常、安全運行是電力系統正常、安全運行的基礎，也是重中之重。隨著經濟社會的發展，電力系統也緊跟時代的步伐發展起來，與此同時，絕緣技術也應運而生。下面本文就在對絕緣技術分析的基礎上，對絕緣技術在高壓電氣設備中的應用進行探討。
二、絕緣技術的原理和功能
1.監測對象和參數
高壓電氣設備絕緣技術是在高壓電氣設備運行的過程中，利用高壓電氣設備的工作電壓監測絕緣的特征參數。所以，可以準確的反映高壓電氣設備絕緣的運行狀況，進而對絕緣的情況作出精準的判斷。絕緣技術根據變電站中不同的電氣設備進行監測，監測內容包括：電容量、損耗值、母線電壓、絕緣電阻、三相不平衡信號、泄漏電流等參數。隨著絕緣技術的不斷發展，其監測的電氣量也在不斷增加。
2.絕緣技術監測的功能
絕緣技術能夠對帶電設備的絕緣特性參數實時測量，也能夠對數據進行分析和處理。
①監測避雷器運行時的阻性電流和容性電流的變化，了解其內部絕緣和閥片老化的情況。
②監測耦合電容器、CVT、套管、電流互感器等容性設備的介質損耗和泄漏電流，了解其內部絕緣老化、受潮、損壞缺陷。
③監測阻抗穩定，不會受到變電站電磁干擾的影響，在系統雷電和操作過電壓的作用之下具有自保性，不發生軟件損壞和性能變化現象。
④監測絕緣油的內部可燃性氣體的變化情況，了解設備內部有沒有放電、過熱等缺陷。
三、絕緣設備的相關知識
其中對于絕緣設備的分析，則可以從以下幾點：
1.避雷器
如今，變電站的避雷器已經沒有串聯間隙，高壓電氣設備運行時會泄漏一部分電流經過閥片，加快了閥片的老化速度，而高壓電氣設備閥片劣化的主要因素就是老化和受潮。監測高壓電氣設備電流泄漏能夠有效地觀測高壓電氣設備的絕緣情況，測量電流反映整體受潮嚴重，老化初期阻性電流增多，全部電流沒有明顯變化。高壓電氣設備正常運行時，通過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，導致熱擊穿。
2.耦合電容器、CVT、電流互感器
監測耦合電容器、CVT、電流互感器的介損角正切值是高靈敏度的項目，可發現高壓電氣設備的絕緣劣化、絕緣受潮、局部缺陷。絕緣受潮占設備的八成以上，因為設備的結構是電容分布均壓的，絕緣系數高，絕緣受潮會導致絕緣介損增多，被擊穿。
絕緣劣化的基本特征：
①絕緣介損值增加，產生熱量導致熱擊穿，測量介損角可監測介損的變化情況。
②絕緣會有樹枝狀電、局部放電情況發生。局部放電的量大，在過電壓、雷電、絕緣損壞的情況下發生，通過測量能夠算出介損。
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，相對特定的設計和等級，絕緣劣化使得溫度增加，靈敏度和溫度非線性增加。所以說，能夠影響溫度的環境溫度、介損、負載等對老化絕緣值的影響明顯。
具有電容絕緣的設備，進行介電特性的監測，會發現早期階段的發展缺陷。發展缺陷的初期，測量介損正切值和增加率一致，具備高靈敏度；發展缺陷的后期，測量電流和電容的變化的情況相同，比較容易監測到發展缺陷。
四、高壓電氣設備對絕緣技術的應用分析
在工礦企業高壓電氣設備中采用絕緣技術，具有重要意義。為了確保電氣設備的安全穩定運行，并有效預防設備遭到損壞，就需要對電氣設備及供電系統進行嚴格的保護。此外，還要依據實際的情況，對工礦企業電氣設備及供電運行的情況加以充分掌握，從而使得工礦企業生產活動的正常運行得到有效保證，以便能進一步提高工礦企業的生產效率。高壓電氣設備絕緣技術是一項綜合科技，集計算機、通訊、高電壓、測試為一體，數字信號傳輸、傳感器、狀態診斷是核心。高壓電氣設備絕緣技術的應用，是實現狀態檢修的必要手段。絕緣技術的應用有助于從原來的定期維修向狀態維修過渡。利用絕緣技術進行狀態維修可實現：
1.有效防止周期計劃檢修所引來的弊端，合理計劃安排檢修，節約維修成本，使得運行設備能保持正常運轉，創造經濟效益。
2.減少高壓電氣設備試驗和維修的盲目，減少高壓電氣設備檢修過程中引發故障的幾率，延長了設備的使用期限，使得設備的維護更加的科學合理。
3.大幅度的減少開關操作和停電時間，提升電力系統的經濟性、穩定性、安全性。
4.連續、正確的反映高壓電氣設備運行時電壓的絕緣性能、故障排除，能及時監測到高壓電氣設備運行過程中的絕緣欠缺，防范突發性絕緣情況的發生，有效提高高壓電氣設備運行平穩，降低發生事故的幾率，明顯減少突發性事故。
5.絕緣技術可以彌補預防性試驗，將絕緣技術與預防性試驗相結合，依據絕緣技術的結果安排布置預試，提高大修周期，是全面推動狀態維修的有效措施。
狀態維修要掌握和熟知高壓電氣設備帶電工況的絕緣參數，絕緣技術是獲取高壓電氣設備的帶電工況絕緣參數的辦法。在高壓電氣設備運行的情況下，監測絕緣的狀態參數，并對這些參數比較分析，以此來判定是否檢修。其中對于高壓電氣設備的監督管理，也要求其外絕緣表面不能夠出現嚴重的積污；其瓷套、法蘭以及復合外套不能夠出現裂紋、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，其涂層不得出現缺損、龜裂以及起皮現象；同時還需要對高壓支柱絕緣子定期進行探傷以及檢查，以免其出現斷裂；在寒冷地區，最好采用涂抹聚硫防水膠等在其電氣設備水泥澆裝部位。
五、結語
綜上所示，高壓電氣設備絕緣技術能夠及時發現和監測出設備內部的絕緣狀態，對處理設備絕緣故障，保障電網平穩安全運行起到了至關重要的作用。絕緣技術是電力系統實行狀態檢修的基礎和唯一的技術手段，應大力推廣絕緣技術的使用，積累經驗，推行高壓電氣設備狀態檢修。現如今的計算機、通訊、傳感器的不斷發展為高壓電氣設備絕緣技術的發展提供了保證，為研發超高壓電力線路絕緣子和開展絕緣技術提供了有力支撐。
參考文獻
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關鍵詞：小型化高壓變壓器高壓電源仿真
引言
高壓電源已經被廣泛地應用?醫學、工業無損探傷、車站、海關檢驗等檢測設備中，也廣泛應用于諸如雷達發射機、電子航空圖顯示器等軍事領域。傳統的高壓電源體積大、笨重，嚴重影響了所配套設備的發展。目前的高壓電源多采用開關電源形式，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關電源，幾乎都是開關電源結構。本文所討論的高壓小功率開關電源，是為X射線電視透視系統配套設計的。這種系統是對原始X射線設備的改進，它增加一個叫做圖像增強器的設備。這種設備采用電極對電子進行加速和聚焦，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的陽極高壓發生器，它將幾十伏的直流電源，通過功率變換和高壓變壓器升壓，再整流濾波，變為高壓輸出；另一個應用實例是負離子發生器，常采用晶閘管調壓方式。以上兩種調壓方式都需要一臺單獨可調的輔助電源，即高、低壓組合方式。這樣便加大了電源的體積和復雜程度。加之，由于電路結構形式的不同，它們的輸出電壓范圍的調節很有限，需要大范圍調節時，只能通過改變供電電壓來實現。而X射線增強器的主路電壓調節范圍近10kV，上述電路形式很難滿足要求。本文采用的半橋諧振式開關電源，成功地解決了以上問題。
2技術指標
輸入電壓220（1±10％）V，（50±0.5）Hz；或寬范圍輸入電壓180～250V。
輸出電壓／電流
陽極（正）電壓/電流
標稱值＋25kV/1mA，
電壓范圍＋23kV～＋32kV；
標稱值＋7.35kV/200μA，
電壓范圍＋6.0kV～＋7.8kV；
標稱值＋0.985kV/200μA；
電壓范圍＋0.8kV～＋1.1kV；
陰極（負）電壓/電流
標稱值－0.75kV/500μA；
電壓范圍－0.5kV～－1kV。
以上4路電壓連動輸出。
穩定度1％。
工作溫度范圍0℃～＋40℃。
存貯溫度范圍－40℃～＋55℃。
外形尺寸160mm×135mm×43mm。
圖像增強器的電極在加工時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計得更要大些，另一方面應有完善的保護措施。
3系統框圖及工作原理
25kV小型化高壓電源的系統框圖如圖1所示。
輸入的市電經凈化濾波后整流成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。控制電路通過高壓部件反饋繞組檢測輸出電壓的變化量，產生激勵脈沖去驅動功率MOS場效應管，實現穩壓輸出。
4技術難點及解決辦法
4.1體積與絕緣
這種電源是專為X射線增強器配套的，它被安裝在X射線增強器底座下一個狹小的空間，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，散熱等問題有直接關系。本電路將功率變換、控制電路等部分和高壓部分分開屏蔽放置，并選擇高強度的絕緣介質填充高壓部分，很好地解決了這個問題。
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，由于匝數增多,特別是次級匝數增多,當變壓器工作頻率比較高和電壓變化率比較大時，必須考慮分布電容和漏感問題。這時，變壓器模型如圖2所示。L1為漏感，Cp和Cs分別為初級和次級的分布電容。變壓器漏感L1和次級分布電容構成了串聯諧振電路。當變壓器次級開路或負載較輕時變壓器可看成電感,因而與次級分布電容Cs構成并聯諧振電路，其等效電路如圖3所示。發生諧振時，電容兩端的電壓會高出工作電壓，也就是說變壓器內部的電壓會高于輸出電壓。這無形中增大了對變壓器的耐壓要求。因而在變壓器的繞制過程中，要盡量減少分布電容和漏感。假設各層電容相等，繞組共有m層，則分布電容Cs=C（C為次級繞組固有電容，N2為次級繞組匝數）。當次級匝數一定時，次級等效到初級的分布電容與次級的層數有關，層數越多分布電容越小。每一層上的匝數越少，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，減小每層匝數。變壓器采用馬蹄形鐵氧體磁芯，其繞制示意如圖4所示。
實踐證明，分段分組繞制法還較好地解決了高壓變壓器的絕緣問題。
4.3輸入電壓范圍的調制
工作在高頻高壓條件下的小功率電源，輸入電壓范圍的調節會出現困難。不但調整率很差，而且在輸入電壓超過一定值時，電源無輸出，或輸出電壓不穩定。原因是高壓小功率電源的占空比很小，工作時的導通脈寬很窄（呈窄脈沖工作狀態）。當輸入電壓升高時，輸出能量不變，脈沖寬度變窄，幅度加長。輸入電壓升高到一定限度，控制電路呈失控狀態，無法實現有效的閉環控制，導致整個電路關閉。為解決這個問題，經過分析試驗，設計了一個輸入電壓調節電路，如圖5所示。
它實際上是一個輸入電壓預穩壓電路，輸入電壓經過它，成為基本穩定的電壓，再加到主電路（開關電路）上。
經過調試，試驗和長期裝機應用，證明了該電路的穩定與可靠。表1是設置輸入電壓調節電路與沒有設置時的實測數據。為簡化起見，這里只給出輸出主電路（25kV）參數。明顯看出，加了該電路后，輸入電壓調整率大大提高，輸入電壓調節范圍也增至250V。
表1輸入電壓變化對輸出電壓的影響
輸入電壓/V
有輸入電壓調節的輸出電壓/kV
無輸入電壓調節的輸出電壓/kV
180
26.2
22
198
26.4
26.1
220
27
28.5
242
27.5
無輸出
250
27.7
無輸出
由于上電時，輸入端瞬間沖擊電流很大，對輸入電壓調節電路造成危害。為此，還專門設計了輸入緩沖電路。
另外，高壓電源變壓器的變比n大，變壓器次級反饋到初級變化率較小，帶來的問題是穩壓效果不理想。這樣,還設計了輸出電壓預穩壓電路。因篇幅有限，實際電路從略。
5開關電路的仿真實驗
開關級電路原理圖如圖6所示。這里開關級的負載是高頻高壓變壓器，它的輸入特性與負載的特性有關。在高壓小功率應用中，由于輸出電流小，負載電阻大，次級整流二極管的導通角很小。為便于建立仿真模型。可忽略負載電阻的影響。
由于應用了仿真技術，大大簡化了實驗過程，降低了設計周期。用PSPICE仿真程序對圖6電路分為輕載10μA和重載1mA兩種情況進行仿真，結果見圖7(a)和圖8(a)。在以后進行的電路實驗中，實測的電流波形見圖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的浪涌電流峰值較大，與重載時幾乎相等。變壓器空載損耗增加，導致變壓器發熱，這是需要進一步解決的問題。
6結語
關鍵詞：高壓電氣 試驗問題 對策
中圖分類號：F407.6文獻標識碼： A
前言
近幾年來，隨著經濟的快速發展和科學技術的進步，加之電氣設備故障診斷的需要以及計算機技術、信號處理技術等的發展，高壓電氣試驗中采用的新設備和新技術不斷增多，新的試驗方法也不斷引進，各種最新技術得到了廣泛的應用，從而促進了當前電力系統的穩定發展。
1、高壓電氣試驗發展現狀的分析
隨著科技的快速發展，高壓電氣試驗的設備的更新的逐漸增加，到目前為止，高壓電氣的設備逐漸的向小巧輕便、自動化的程度高以及抗干擾的能力強等的方向發展。另外，高壓電氣的試驗也隨著科技的發展而不斷的采用新的研究的方法。比如，在油中的進行的對氣體色譜溶解分析的方法，它可以在一定的程度上對分析判斷進行簡化；對于變壓器的繞組進行變形的方法，它可以對于診斷的靈敏度有很高的增加；對于GIS局部的放電的超聲波進行的檢測頻帶的試驗, 在利用聲波的信號對于GIS設備的外殼上，從而對于設備的內部的局部放電故障進行的檢查。此外，對于高壓電氣進行試驗的相關的新技術也有不斷的應用。在這些新技術里面，0.1Hz的超低頻的試驗電源是應用非常好的一項新科技，他對于試驗儀器的抗干擾能力起著進一步提高的作用；對于紅外技術的應用也可以通過對電氣設備作用于設備的故障的檢測做出了更加準確的判斷。在對高壓電氣的試驗以及診斷的技術不斷發展的現狀下，目前電力變壓器的故障專家診斷系統是應用最為廣泛的一項系統。
2、高壓電氣試驗存在的問題
雖然現在的高壓電氣的試驗在科學技術的發展和推動下也有了很快的發展，但是對于高壓電氣的試驗在進行試驗過程中通常也會受到一部分因素對其造成影響，最終導致試驗的結果和實際情況二者之間相脫節，在嚴重的時侯還可能會造成一些不必要的損失。
2.1高壓電氣試驗設備以及被試設備在接地方面的問題
對于高壓電氣設備以及被試設備在接地方面的問題主要是從兩個方面進行分析：一、高壓電氣被試設備的接地不良問題。高壓電器被試設備的接地不良很容易就會造成介質等的嚴重的損耗，這類問題通常情況下會在電容性的設備上發生，例如：在電壓的互感器或者是耦合的電容器等設備上面發生。在變電站里，為了能夠對于線路的正常運行有很好的保證，把電壓的互感器和線路的直線進行連接。如果是電氣的設備的接地開關或者是電氣設備的連接線接觸產生不良的現象，就像是在電容器上面串聯了等量的電阻。二、對于高壓的設備在對TV和TA進行使用的時侯，經常會出現二次回路的接地不良的現象。在對于高電壓的運行進行測試的過程中，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定律，在這二者的實際進行交互的過程中，TV以及TA進行的二次繞組就會出現接地不良的現象，在這樣的情況下，實際反映出來的數值相對于銘牌值來說會出現一定的偏差。
2.2高壓電氣試驗中引線方面導致的問題
對于高壓電氣試驗中對于引線方面出現的問題也是從兩個方面來進行分析的。一、對于高壓電氣的設備中避雷器引線中的問題。在進行一次的高壓的變電所進行的檢修試驗過程中，如果220kV的主變中性點的避雷器被檢修的人員把引線進行了硬性的斷開，但是還把引線的接頭仍然放在避雷器的上面。最后會顯示這樣的結果：在75％的直流參考電壓下，漏電量會高達80uA；但是，把殘留在避雷器上的引線也進行拆下之后再重新對其進行測試的情況下，就會顯示在75％的直流參考電壓的漏電量就會低于20uA。因此可以得出這樣的結論，在對于高壓電氣進行試驗的過程中，避雷器的引線可能會產生的問題是十分巨大的，所以，在進行具體的高壓電氣的試驗的實際運行的過程中，一定要把整理過的高壓部位相關的引線全部進行拆除，以達到能夠更好的對于由于引線的拆除不當而引起的電流泄漏和造成微安的電表的刻度的變差進行很好的防止。二、高壓電氣的絕緣帶帶來的相關問題。在對于高壓電氣試驗進行運行的過程中，絕緣帶起著十分重要的作用。在一次實驗里面：在對于電容性的電壓互感器的相關介質的損耗因數進行測量的時候，最后測量的結果卻顯示為不合格，這證明數據出現了顯著的偏差。為了能夠找出產生數據偏差現象的原因，相關的試驗人員對其進行了多種方法進行試驗，最終得出了一個關鍵的結論，總結如下：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據。如果沒有對于絕緣帶進行拆除，就相當于給介質的電阻增加了幾百兆歐，這就會對于高壓電氣試驗的正常運行產生很大的影響。
圖2某設備絕緣泄露電流曲線
3 高壓電氣試驗終結時的安全管理措施
高壓電氣試驗全部結束后，工作負責人必須認真檢查現場，確認現場無遺留物、工具、接地線扥物品；已拆動的所有引線按照拆除前的相位、順序連接完好、牢固；為了調試需要面臨時推出或改動的保護已正確恢復；工作班全體人員撤離試驗現場；工作負責人辦理工作終結手續，并將在試驗過程中發現的設備問題及處理情況向設備管理單位進行匯報。
4 結束語
由于高壓試驗的特殊性及危險性，要求試驗人員必須具備良好的技能水平和安全意識，二者缺一不可。廣大試驗人員要加強對試驗技術及規程的學習，提高安全意識，嚴格執行電力安全工作規程，杜絕一切的違規違章操作，才能減少發生人身及設備安全事故的機率，創造出安全生產的良好局面。
參考文獻：
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關鍵詞： 在線檢測； 介質損耗測量； 電容式電壓互感器； 非接觸式測量裝置
中圖分類號： TN98?34 文獻標識碼： A 文章編號： 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
隨著我國進入“十三五”進程，電力工業也將打破壟斷，向著市場化轉變[1?2]，這已成為不可逆轉的大趨勢。市場化的轉變必將驅使電力行業進行技術進步和革新。用于高壓電能計量、繼電保護、載波通信的電容式電壓互感器（Capacitor Voltage Transformers，CVT），在測量精度、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勢[3]，也在逐漸取代電磁式電壓互感器（PT）。如今在35～500 kV的變電站的線路側和母線上，CVT都有著廣泛的應用[4]。為了保CCVT能夠安全、穩定、可靠運行，開展對CVT此類重要的輸變電設備的絕緣在線監測與故障診斷，對于全面實現狀態維修具有十分重要的現實意義[5?6]。
介質損耗因素tan δ是衡量電容型高壓電氣設備絕緣特性的主要參數，可反映出被測電氣設備的絕緣問題[7]，例如設備中的氣隙放電、劣化變質等[8]。本文提出了基于自激法的非接觸式CVT介損測量方法，并設計出了一種CVT介損測量系統。這種裝置將無線通信技術、計算機技術以及電能量測量技術和非接觸式CVT介損測量技術結合在一起，采用C8051F120單片機為核心，通過非接觸式測量CVT分壓電容的電壓電流波形，獲得有效的介損計算參數，最終實現實時介損測量。該系統實現了非接觸式CVT介損測量，系統的實施既避免了高壓側拆接線的危險，又可以大量節約人力、物力，有效降低工作時間，實現快速、高效實時CVT介損測量。
1 CVT結構和測量原理
1.1 CVT結構
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分節電容串聯而成）和低壓電容C2串聯而成。T為電磁部分的中間變壓器，它和阻尼電阻Z、補償電抗器L又構成電容分壓器[10?11]。
電力人員在對CVT進行預實定檢時，按照《實驗規程》[12] ，將對CVT的高壓電容C1和低壓電容C2的電容值及其介損參數tan δ進行測量。
1.2 自激法測量CVT介損
當設備中的絕緣介質在交流電壓下，其總電流由阻性電流分量和電容電流分量兩個分量組成[13]，絕緣介質會出現一些能量的損耗，介損角正切因數（tan δ），簡稱為介損，它可以反映出設備的損耗。tan δ僅僅取決于材料的特性，與其他的因素沒有關系。傳統的介損測量方法是利用電橋平衡的原理通過正接線或反接線實現[14]，如圖1中C11，C12的測量。
采用自激法是以CVT的中間變壓器作為試驗變壓器，從二次側施加電壓對其進行激磁，在一次側感應出高壓作為電源來測量高壓端的C1和低壓端的C2的電容及介損[15]。以TYD220?0.01w3型CVT為例，其原理結構圖如圖2所示。
當測高壓電容C1的電容值及其介損值時，標準電容Cn與低壓端電容C2串接成電橋的的橋臂，串聯后其大小可用等效電容表示：
在計算低壓端電容C2的大小及其介損時，可采取上述方法，其等效電容可表示為：
由于串聯后的等值電容，與Cn存在誤差，其大小表示為：
通過式（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[16]。
2 非接觸式CVT介損測量平臺
設計的非接觸式CVT介損測量平臺包括對分壓電容C1，C2以及高壓端子處的數據采集系統、數據處理、數據無線傳輸系統和基于LabVIEW軟件的PC端。數據采集系統采用非接觸式高壓電流電壓檢測技術主要完成對分壓電容相關數據的采集處理；數據處理系統主要對數據采集系統采集到的相關數據進行計算分析與處理，并實時地將數據發送至信號處理終端；數據無線傳輸系統將數據處理系統發出的電壓電流信號及相應運行狀況發送至PC端，經過LabVIEW軟件計算分析，得出最終的介損參數值和CVT各部分電容值，其非接觸式檢測平臺如圖3所示。
2.1 數據采集與處理系統
如圖4所示為數據采集及處理部分，電壓數據測量采用的是D?dot電壓傳感器，其不僅實現了與高壓側的電氣隔離測量，保證了人身安全，而且其測量精度較高，體積也較小，滿足現如今智能電網的發展趨勢和要求[17]。非接觸電流測量將利用磁平衡式（閉環）電流傳感器，進行信號采集，避免拆卸CVT的分壓電容裝置，對信號的采集將采用霍爾元件。采用1 mA直流電流檢測技術是電力監控系統經常要對控制電路的電流進行測量，由于被測電路的電流是直流且為毫安數量級，甚至小于1 mA，所以對噪聲抑制和抗干擾性能要求高[18]。傳統的直檢式霍爾電流傳感器無法達到如此低的測量范圍和響應速度，因此不予采用。磁平衡式（閉環）電流傳感器則可以精確測量直流小電流（毫安級）或直流差流（漏電流）信號，實現隔離測量[19]。
數據處理系統主要由單片機C8051F020組成，它是整套系統的核心。主要負責分析和處理數據采集系統采集到的數據，并通過它實現遠程數據通信[20]。它的輸入端接數據采集系統的輸出端，其輸出端與遠程通信系統連接。當需要進行介損測量時，啟動數據處理系統，分析得出結果，將CVT所測得電壓電流的各種信息一同發送至控終端，由無線WiFi系統自動將信號傳輸至PC端，使得工作人員實時了解CVT的運行狀態。
2.2 無線傳輸系統
將采用WiFi無線通信單元來實現測量硬件電路與PC端軟件程序之間的數據傳輸。測量硬件電路會將電壓電流傳感器輸出的測量信號就地數字化，將數據通過無線WiFi網絡傳輸至PC端電腦程序，完成通信。通過這種無線WiFi傳輸，不僅可以使得電力工作人員在安全距離外對電壓電流進行測量和監控，隔離高壓，而且可以利用無線網絡和通信協議，建立范圍更廣的傳感器檢測網絡，實現多個目標的同時測量。
本設計中的WiFi無線通信單元使用南京聯創科技研制的WiFi數據傳輸模塊WF?U?09T，其傳輸距離最大為50 m。該模塊使用UART串口的數據接口，其波特率最高可至115 200 b/s，因此單片機可以直接通過UART串口將測量數據高速傳輸至WiFi模塊中等待無線發送。并且，其內部集成了對ARP，UDP以及TCP/IP等諸多協議和WiFi驅動的支持，可以無障礙地實現與任意無線設備之間的數據通信[21]。
2.3 PC端程序設計
用LabVIEW軟件作為基礎對PC端進行了程序設計。基于LabVIEW的系統軟件優點明顯，其人機交互界面非常實用、方便，并且可塑性強，虛擬儀器結合了圖形化編程方式的高性能與靈活性；用于試驗系統將會非常便利。由硬件測量電路采集到的電壓電流數據經無線WiFi模塊發送至PC端口，然后由LabVIEW軟件編寫的UDP數據接收模塊進行數據的接收，再⑹據輸送至相應模塊的分析、處理和計算；最后，采集數據的波形及相應的分析數據的結果將在可視化的界面上顯示。通過LabVIEW開發軟件設計的PC端程序的流程如圖5所示。
程序的流程為：首先通過人機界面系統對UDP通信端、A/D采用頻率和采樣時間進行初始化設置，人機界面還可實現時域波形顯示、相位角、基波頻率顯示、有效值顯示等；在初始化設置完畢后，PC端對測量電路發出相關指令，進行工作；當檢測到的電壓電流信號通過單片機處理單元，模擬信號就變為離散的數字信號。離散的數字信號將按照UDP協議格式通過WiFi模塊傳送到PC端，把數字信號進行數/模轉換后還原成被測電壓波形，將波形進行處理后，利用波形顯示模塊進行顯示，并且通過PC端計算出被測信號波形、頻率、相位角等信息；最后通過PC端的寄存器對波形和數據進行儲存。
3 介損試驗
對系統進行了設計與研究之后，在實驗室搭建了非接觸式測量平臺，根據實驗室的條件進行了試驗測試。在低壓端施加電壓，調整變壓器的變比，使得在電容式電壓互感器的高壓端的試驗電壓為2 000 V左右。經過多次測試，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判其絕緣狀態的有效參數。
通過檢測平臺測量到的C2電壓電流波形如圖6所示，在可視化界面可以準確獲得電壓電流的各部分參數，便于進一步計算。
4 結 論
本文提出了基于自激法的非接觸式CVT介損測量方法，并對非接觸式CVT介損測量系統軟硬件進行了設計和研究，最后搭建了非接觸式CVT介損測量試驗平臺，對該系統進行了測試性實驗。實驗表明，非接觸式CVT介損測量系統可對CVT的電壓電流信號進行實時數字化采集，并通過無線WiFi通信將數據傳輸至PC端進行分析處理。由此，電力工作人員可及時了解電容式電壓互感器的絕緣狀態，對其進行評估，通過介損值判斷其工作狀態是否良好，從而保證電力檢測時精度高、性能穩定，同時隔離高壓可以實現更安全可靠的測量。
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小功率高壓電源最常用的例子是電視機的陽極高壓發生器，它將幾十伏的直流電源，通過功率變換和高壓變壓器升壓，再整流濾波，變為高壓輸出；另一個應用實例是負離子發生器，常采用晶閘管調壓方式。以上兩種調壓方式都需要一臺單獨可調的輔助電源，即高、低壓組合方式。這樣便加大了電源的體積和復雜程度。加之，由于電路結構形式的不同，它們的輸出電壓范圍的調節很有限，需要大范圍調節時，只能通過改變供電電壓來實現。而X射線增強器的主路電壓調節范圍近10kV，上述電路形式很難滿足要求。本文采用的半橋諧振式開關電源，成功地解決了以上問題。
2技術指標
輸入電壓220（1±10％）V，（50±0.5）Hz；或寬范圍輸入電壓180～250V。
輸出電壓／電流
陽極（正）電壓/電流
標稱值＋25kV/1mA，
電壓范圍＋23kV～＋32kV；
標稱值＋7.35kV/200μA，
電壓范圍＋6.0kV～＋7.8kV；
標稱值＋0.985kV/200μA；
電壓范圍＋0.8kV～＋1.1kV；
陰極（負）電壓/電流
標稱值－0.75kV/500μA；
電壓范圍－0.5kV～－1kV。
以上4路電壓連動輸出。
穩定度1％。
工作溫度范圍0℃～＋40℃。
存貯溫度范圍－40℃～＋55℃。
外形尺寸160mm×135mm×43mm。
圖像增強器的電極在加工時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計得更要大些，另一方面應有完善的保護措施。
3系統框圖及工作原理
25kV小型化高壓電源的系統框圖如圖1所示。
輸入的市電經凈化濾波后整流成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。控制電路通過高壓部件反饋繞組檢測輸出電壓的變化量，產生激勵脈沖去驅動功率MOS場效應管，實現穩壓輸出。
4技術難點及解決辦法
4.1體積與絕緣
這種電源是專為X射線增強器配套的，它被安裝在X射線增強器底座下一個狹小的空間，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，散熱等問題有直接關系。本電路將功率變換、控制電路等部分和高壓部分分開屏蔽放置，并選擇高強度的絕緣介質填充高壓部分，很好地解決了這個問題。
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，由于匝數增多,特別是次級匝數增多,當變壓器工作頻率比較高和電壓變化率比較大時，必須考慮分布電容和漏感問題。這時，變壓器模型如圖2所示。L1為漏感，Cp和Cs分別為初級和次級的分布電容。變壓器漏感L1和次級分布電容構成了串聯諧振電路。當變壓器次級開路或負載較輕時變壓器可看成電感,因而與次級分布電容Cs構成并聯諧振電路，其等效電路如圖3所示。發生諧振時，電容兩端的電壓會高出工作電壓，也就是說變壓器內部的電壓會高于輸出電壓。這無形中增大了對變壓器的耐壓要求。因而在變壓器的繞制過程中，要盡量減少分布電容和漏感。假設各層電容相等，繞組共有m層，則分布電容Cs=C（C為次級繞組固有電容，N2為次級繞組匝數）。當次級匝數一定時，次級等效到初級的分布電容與次級的層數有關，層數越多分布電容越小。每一層上的匝數越少，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，減小每層匝數。變壓器采用馬蹄形鐵氧體磁芯，其繞制示意如圖4所示。
實踐證明，分段分組繞制法還較好地解決了高壓變壓器的絕緣問題。
4.3輸入電壓范圍的調制
工作在高頻高壓條件下的小功率電源，輸入電壓范圍的調節會出現困難。不但調整率很差，而且在輸入電壓超過一定值時，電源無輸出，或輸出電壓不穩定。原因是高壓小功率電源的占空比很小，工作時的導通脈寬很窄（呈窄脈沖工作狀態）。當輸入電壓升高時，輸出能量不變，脈沖寬度變窄，幅度加長。輸入電壓升高到一定限度，控制電路呈失控狀態，無法實現有效的閉環控制，導致整個電路關閉。為解決這個問題，經過分析試驗，設計了一個輸入電壓調節電路，如圖5所示。
它實際上是一個輸入電壓預穩壓電路，輸入電壓經過它，成為基本穩定的電壓，再加到主電路（開關電路）上。
經過調試，試驗和長期裝機應用，證明了該電路的穩定與可靠。表1是設置輸入電壓調節電路與沒有設置時的實測數據。為簡化起見，這里只給出輸出主電路（25kV）參數。明顯看出，加了該電路后，輸入電壓調整率大大提高，輸入電壓調節范圍也增至250V。
無輸出
由于上電時，輸入端瞬間沖擊電流很大，對輸入電壓調節電路造成危害。為此，還專門設計了輸入緩沖電路。
另外，高壓電源變壓器的變比n大，變壓器次級反饋到初級變化率較小，帶來的問題是穩壓效果不理想。這樣,還設計了輸出電壓預穩壓電路。因篇幅有限，實際電路從略。
5開關電路的仿真實驗
開關級電路原理圖如圖6所示。這里開關級的負載是高頻高壓變壓器，它的輸入特性與負載的特性有關。在高壓小功率應用中，由于輸出電流小，負載電阻大，次級整流二極管的導通角很小。為便于建立仿真模型。可忽略負載電阻的影響。
由于應用了仿真技術，大大簡化了實驗過程，降低了設計周期。用PSPICE仿真程序對圖6電路分為輕載10μA和重載1mA兩種情況進行仿真，結果見圖7(a)和圖8(a)。在以后進行的電路實驗中，實測的電流波形見圖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的浪涌電流峰值較大，與重載時幾乎相等。變壓器空載損耗增加，導致變壓器發熱，這是需要進一步解決的問題。
6結語
【關鍵詞】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：TN830.2文獻標識碼： A 文章編號：
1引言
隨著電力事業的快速發展，特別是近幾年來“城市電網改造”，交聯聚乙烯高壓電纜在城市已經成熟推廣使用，高壓電纜現場竣工驗收試驗的目的是檢查電纜的敷設、附件的安裝是否正確及電纜在運輸、搬運、存放、敷設和回填的過程中，是否有受到意外損害。但是電纜的運行電壓等級不斷升高且電纜電容大，容量迅速擴大。對于交聯電纜大容量試品的交流耐壓試驗，普通工頻試驗設備在大容量的情況不適合現場使用。而變頻諧振系統試驗裝置，就能解決以較小的電源容量試驗較大電容并且獲得較高試驗電壓，是當前高壓電纜交流耐壓試驗的主流方法，在國內外已經得到廣泛的應用。
2變頻諧振試驗系統原理
目前已研制出諧振成套試驗裝置。根據調節方式的不同，諧振裝置分為工頻串聯諧振裝置（帶可調電抗器、或帶固定電抗器和調諧用電容器組，工作頻率50Hz）和變頻串聯諧振裝置（帶固定電抗器，工作頻率一般為30～300Hz）兩大類。
廣東電網公司江門供電局試驗研究所使用的VFSR-W型無局放變頻諧振試驗系統是運用串聯諧振原理，采用幾個固定電抗器組合使用（包括電抗器串聯、并聯、串并聯等）、通過調頻方式，使回路達到諧振狀態，最后再調變頻電源電壓、勵磁變壓器升壓，試品最終達到我們理想的試驗電壓。如圖1所示
圖1耐壓試驗原理接線圖
VF:變頻電源T:勵磁變壓器 L:試驗電抗器 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，經整流轉換為幅值恒定的直流電壓,直流電壓經變頻電源逆變器調制變為頻率脈寬 (或稱占空比)可調的方波，整個控制過程由計算機完成。方波電壓經濾波環節等處理后由變頻電源的變頻輸出口輸出，輸出電壓經電纜送勵磁變壓器T的低壓側，經勵磁變壓器T升壓后送由高壓電抗器L、負載CX和分壓器（C1、C2）構成的串聯諧振回路，諧振頻率由電抗器電感及負載CX和分壓器的電容共同決定。通過調節變頻電源輸出頻率使串聯諧振回路發生串聯諧振，在回路諧振的條件下再調節變頻電源輸出電壓使試品電壓到達試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。等值電路如下圖2:
圖2串聯諧振回路等值電路圖
其中：U為勵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為勵磁變壓器高壓繞組串并聯后的額定輸出電壓）連續變化，頻率30～300Hz連續變化；
R為串聯諧振回路的等值電阻；
L為串聯諧振回路的等值電感；
C為串聯諧振回路總的等效電容；
。
根據電工原理可知：勵磁變高壓側系統高壓電流:
試品電容上電壓：
調節變頻電源的輸出頻率，當滿足 =時，即 ，這時系統發生諧振，勵磁變高壓側電流最大值: ，
此時試品電容上電壓：，其中。
勵磁變壓器輸出容量：
試品試驗容量：
從以上公式可知：試品電容上電壓為勵磁變壓器輸出電壓的Q倍，試品試驗容量為勵磁變壓器輸出容量的Q倍（Q：系統品質因數，通常遠大于R，故Q值很大，達30～150）。
3變頻諧振試驗系統的優點
（1）試品試驗容量為勵磁變壓器輸出容量的Q倍（Q：系統品質因數，通常遠大于R，故Q值很大，達30～150）。也就說試驗電源容量為試品試驗容量的1/Q，大大減少試驗電源的容量。
（2）適合現場試驗。多節電抗器的串、并聯和混合串并聯使用，以及變頻電源的電子調壓功能，可以使系統滿足不同電壓等級的要求。
（3）安全可靠性高。采用一點接地、進線保護、低通濾波器、放電保護不僅可以在穩態下使放電或擊穿電流小，而且使暫態（瞬時）電流的破壞減小，從而保證設備和人身的安全。保護功能有：試品過壓保護、試品放電保護、變頻電源輸出過流保護、變頻電源IGBT保護等，當出現試品過壓、試品放電、變頻電源輸出過流等情況，系統立即封鎖試驗電壓輸出，切斷主回路電源，確保試驗人員、試品及試驗系統安全。
（4）變頻串聯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被試品的誤擊穿。變頻串聯諧振工作在諧振狀態，當被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數十分之一。發生閃絡擊穿時，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。其恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設備的絕緣耐壓試驗。
（5）體積小、重量輕，適（5）合于現場使用。
（6）操作簡單方便。先在低的電壓下調到諧振點，然后再升高電壓幅值達到試驗所需電壓，且能保持諧振點，操作安全可靠。品質因數高，電源輸出為正弦波,串聯諧振時波形失真度極小，耐壓效果好。
4. 電力電纜交流耐壓試驗舉例
2011年7月，為檢驗江門新會供電局北區變電站110kV電纜新建線路，竣工后，能否投入運行，對其作交流耐壓試驗。
（1）試品主要參數。型號：YJLW03-Z-64/110- 500mm2；額定電壓：64/110kV；電纜長度：5.2m，電容量：0.169uF/km。
（2）電纜芯線和金屬屏蔽層組成一個電容，電纜耐壓試驗相當于對這個電容負載進行耐壓試驗。試驗原理圖如下：
圖3電纜試驗原理圖
（3）參數估算，設備配置。
試驗電壓：根據 GB 50150-2006 《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》進行，Ux = 2Uo = 2×64 = 128kV，試驗時間1h。
電纜電容量：Cx = 0.169×5.2 = 0.8788uF。
滿足試驗電壓128kV需要配置現在電抗器（750kVA/125kV，95H）兩臺、1500kVA/160kV，84H）兩臺、變頻電源VF-3/P-300一臺、勵磁變YDW-300/10一臺、分壓電容250kV/0.004一臺，具體參數如下：
電抗器接線方式：串入電抗器（YDTK-1500/160一臺）產生串聯諧振來提高被試品試驗電壓,在被試品兩端并聯電抗器（YDTK-750/125兩臺和YDTK-1500/160一臺）使被試品電容電流大部份由電抗器來補償,從而使通過串聯電路中電抗器的電流大為減少,從而降低試驗對電抗器、試驗變壓器的要求。
試驗頻率：=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95=128000/（6.28×35.90×95）=5.97 A
I并聯84=128000/（6.28×35.90×84）=6.75 A
I串聯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頻率下單節電抗器容量1500kVA系統Q值）
50Hz頻率下系統Q值表
電源容量S=U×I/Q=128×28.86/57.44=64.31kVA
（4）試驗結果
試品通過交流耐壓，實際諧振頻率為35.5Hz，試品上的電壓Cx是電源輸入電壓U的Q倍。
5應用中的注意事項
（1）電纜交流耐壓試驗是破壞性試驗。在試驗之前必須對電纜先進行絕緣電阻等項目的試驗，若試驗結果正常方能進行交流耐壓試驗，若發現設備的絕緣情況不良（如受潮和局部缺陷等），通常應先進行處理后再做耐壓試驗，避免造成不應有的絕緣擊穿，電纜交流耐壓試驗后還要進行絕緣電阻等項目的試驗。
（2）變頻諧振系統在實際使用時，試驗回路調諧必須在很低的勵磁電壓下進行，調節變頻電源輸出頻率，使試品端的電壓達到最大，這時，回路達到諧振狀態，再按規定的升壓速度升高勵磁電壓，電纜達到試驗電壓后，設定耐壓時間。耐壓完畢，均勻、快速降壓后，切斷電源。
（3）本裝置使用時，輸出的是高電壓，必須可靠接地，各聯接線不能接錯，注意安全距離。電纜屏蔽層保護器接頭短接，并套臨時接地，保護電纜。如果電纜頭是與GIS直接連接，在試驗時斷開避雷器、內部PT，應使GIS符合運行條件。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連成回路。
（4）變頻諧振試驗系統是利用諧振電抗器與被試品諧振產生高電壓的，做好是在試驗前諧振需要的設備和相關參數計算好。也就是說，能不能產生高電壓主要是看試品與諧振電抗器是否諧振，所以，試驗人員在分析現場不能夠產生所需高電壓時，應該分析什么破壞了諧振條件，回路是否接通等。
（5）斷開電源后，使用接地棒放電。
（6）當供電電源離試驗現場較遠時，要考慮到線路電壓降的問題，選擇適合的電纜、保證我們電源電壓質量合格。
6結束語
交流耐壓試驗是鑒定高壓電纜耐壓試驗最直接的方法，它對于判斷高壓電纜能否投入運行具有決定性的意義，也是保證高壓電纜絕緣水平、避免發生絕緣事故的重要手段、在工程中應用廣泛。
參考文獻：
關鍵詞：遠距離供電；電壓降；容性阻抗
中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/ki.16723198.2017.06.095
0前言
長白山位于吉林省境內，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“千年積雪萬年松，直上人間第一峰”的美譽。作為著名5A級旅游勝地，長白山風景區常年迎來全國各地眾多游客，而且接待人數不停遞增不斷再創歷史新高。
整個景區內人流量很大，一直是通訊信號需求比較集中的地方，應長白山管理委員會的要求，根據吉林省政府相關文件要求，由三家電信企業出資建設長白山供電和通訊工程。
1工程設計基本要求
（1）通訊系統設備供電采用高壓10KV供電，接入國家電網。
（2）供電線路采用阻燃高壓電纜地埋敷設。
（3）以箱式變電站供電為主，太陽能供電為輔為通訊設備供電。
（4）箱變容量選擇應根據負荷合理確定，保證設備運行的經濟性。
保障周邊環境的保護和美化。
2變壓器負荷計算
（1）根據通訊公司基站設備的參數，確定每個基站通訊設備負荷為15kW，考慮到負荷的擴展性能，選用50kVA的變壓器作為主要供電設備。
（2）根據長白山管委會提供的用電設備容量為100kW，考慮到用電負荷的擴展性能，經計算每個服務站選用100kVA的變壓器作為主要供電設備。
如圖1所示。
3高壓負荷計算
（1）按照三家通訊公司的要求，每個基站需要安裝50kVA變壓器一臺，帶通訊設備的全部負荷，按照供電負荷公式P=√3UI，這樣每個通訊基站變壓器高壓側電流：
5變壓器位置選擇
變壓器是接受電能、變換電壓、分配電能的環節，是供配電系統的重要組成部分。變壓器的位置選擇應根據選擇原則，經技術、經濟比較后確定。（1）應盡可能接近負荷中心，以降低配電系統的電能損耗、電壓損耗；（2）進出線方便，考慮電源的進線方向，應偏向電源側；（3）要考慮擴建的可能性；（4）設備運輸方便；（5）盡量避開有腐蝕性氣體和污穢的地段；（6）配電裝置與其他構筑物之間的防火間距；（7）周邊環境的保護與美化等條件。
6低壓電纜的選擇
（1）每個通訊基站變壓器的低壓側電流為I低=P/√3U=50/√3*0.4=72.171A。查電纜設計手冊，額定電流72A對應的低壓電纜的裸鋁芯導線截面積是16平方，最大可以通過86.4A的額定電流。因此變壓器低壓側選用裸鋁導線，截面積為16平方。由于用電負荷為5kW的用電設備3臺，這樣負荷電纜可以采用截面積4平方的鋁芯電纜就可以了。
（2）每個服務站變壓器的低壓側電流I低=P/√3U=100/√3*0.4=144.342A。查電纜設計手冊，額定電流145A對應的低壓電纜的裸鋁芯導線截面積是35平方，最大可以通過189A的額定電流。因此壓器低壓側選用裸鋁導線，截面積為35平方。由于用電負荷為10kW的用電設備若干臺，這樣負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
根據高壓負荷計算結果和高壓電纜壓降的計算結果，考慮到電纜線路較長，所以高壓電纜選擇應按照經濟性、安全性、可靠性來確定。
由于線路較長，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濟的截面積電纜供電，采用鋁芯截面積50平方毫米的高壓電纜供電；以達到節能經濟安全供電方式。
8電抗器選擇
一般是，按變壓器容量的15%～17%選擇電抗器。（電抗器其實細分起來也是有好多種的，比如限流電抗器，濾波電抗器，串聯電抗器，阻尼電抗器，并聯電抗器等等，根據不同的用途器不同的作用
關鍵詞：高壓電氣試驗；重要性；發展；探討
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.166
0 引言
高壓電力設備在運行的過程中，為了保障其安全性及其質量必然要進行高壓電氣試驗，這樣可以大大的減少安全方面的隱患，保證設備安全的運行。但由于試驗的時間或者地點不同將造成電壓的等級存在差異，這樣在試驗的過程中，很容易因為壓力的不同導致試驗無法進行，甚者可能會導致人員的傷害或者出現設備的質量安全，所以說高壓電氣試驗是非常重要的一個環節，其發展前景也是非常值得重視的。
1 高壓電氣試驗的內涵
高壓電氣試驗是一種對高壓的電氣設備進行檢測及考核的手段。所謂電氣試驗指的是考核電氣設備的絕緣預防性的一種試驗，其目的就是確保設備及系統運行的安全。所以說高壓電氣試驗就是指對高壓的電氣設備的絕緣預防性的一種試驗，其目的也就是確保高壓電氣設備及其系統運行的可靠性及安全性。
2 高壓電氣試驗常見的方法及重要性
電氣試驗常見的有兩種方法，一是測試變壓力的線圈直流電阻，另一種是測試變壓器的變化量。
測試變壓力的線圈直流電阻的方法主要是測定線路的線頭，完善引線及開關等地方，對開關分接處進行檢驗，在測試的過程中應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該是相連接的，電壓接線處也應該緊密的和外部線圈相連接的，這些都做好，測試的結果才會更加的精確。最后再按照規范的要求打開電源，對電阻進行測讀。測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變化，應通過仔細的觀察，保證接線在引出的方向是對的，變壓器在匝間出現短路這種情況是一定要杜絕的，因為這種情況一旦出現就容易影響正常的運作。可通過采取電橋法以及電壓表的比較法等對變壓器的變化量進行測試。對變電站而言，高壓電氣設備必須要具備良好的絕緣特性，否則容易出現人員或者設備的損壞。而高壓電氣試驗是對高壓電氣設備進行檢測的重要手段，所以說高壓電氣試驗是非常重要的檢測環節。通過定期的對高壓電氣設備進行檢查，提早發現設備存在的問題，將設備存在的隱患發覺出來，在萌芽狀態予以消滅，確保高壓電氣設備安全順利的進行工作。
3 高壓電氣試驗的發展方向
當今社會，伴隨電網的不斷發展，規模不斷增大，安裝在電力系統中的電力設備也開始變的小巧且輕便了起來，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化水平。伴隨這種現象的發展，在開展電力電氣試驗的過程中，必需要引進更加先進的技術對其進行研究。另一方面，國內的高壓電氣試驗的發展也越來越迅速，社會在進步，科學也在不斷向前進步，隨之而來的是新設備及新技術的不斷引進，必然也會促進電氣試驗水平的提升。與此同時，相對應的設備的診斷技術也在突飛猛進，故障方面的診斷系統也不斷在在完善，極大的促進了高壓電氣試驗的發展。
4 高壓電氣試驗存在的問題
在日常實際的工作過程中，工作人員要重點考慮這兩方面的問題，但是在細化這兩個目標的過程中，卻出現了很多問題，只有解決了這些問題，核心的目標才能得以實現，具體的問題分析如下：
（1）被試的電氣設備由于接地不良造成的問題。被試的設備由于接地不良很容易嚴重的損耗介質。在電容性設備上很容易出現這方面的問題，當接地不良的狀況出現之后電容器所存在的電容量越大越容易產生很大的損耗，被試的設備介質也更容易出現超標，造成不良的后果。（2）在運用TA和TV的高壓設備，二次回路的接地不良。在整個過程中對高壓設備進行測試必然要用到TA和TV，通常這兩者之間發生感應要用到電磁波感應這一定律，但是在實際的運用過程中，兩者卻很容易出現接地不良的情況，也就是說某些環節出現了偏差。（3）高壓的電氣設備的避雷器很容易出現問題。在檢修高壓的變電所過程中，避雷器的引線可能被斷開，但接頭有可能還保留在避雷器上，這種情況產生的后果是非常嚴重的，所以一定要在拆除的時候，將高壓跟前的引線拆除干凈。（4）由絕緣帶引出的問題。引線上的絕緣帶要是不去除，測試的結果很容易出現偏差，所以絕緣帶也是引出問題的一個重要方面。
5 高壓電氣試驗問題的解決措施
應該搞定被試的電氣設備接地不良問題是怎么造成的，并采取相應的措施予以解決。高度重視TA和TV高壓設備二次回路接地不良造成的繞阻的問題，從準確度及安全度的角度去分析問題所在，對其中一端要有準確無誤的接地情況。在試驗的時候，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，確保高壓電氣設備的正常運行。最后要特別關注電壓的變化，使其保持在合適的范圍中，熟練掌握介質損耗與電壓變化量之間的關系，明確電壓改變對直流電阻結果的改變情況，明確氧化膜、電壓以及滑電阻間的關聯性。
對高壓電氣設備存在的問題，也要采取必要的措施，或者引進先進的技術對設備進行改善，淘汰掉不合適的設備，引進先進的設備與技術，保證電氣設備的質量。
6 結語
為了保障高壓電氣設備安全的運行，高壓電氣試驗是非常關鍵的檢測措施，這是一個保障設備正常運行的行之有效的必要手段，在保證設備運行安全性及可靠性方面發揮了非常重要的作用。本文通過對高壓電氣試驗的內涵進行介紹，強調了試驗的重要性并指出了其發展的方向，提出了高壓試驗存在的問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，并且通過不斷提高電氣試驗的技術水平，保證了試驗安全有效的運行。
參考文獻：
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關鍵詞:電力 電纜 故障
中圖分類號:F416.61 文獻標識碼:A
文章編號:1004-4914(2010)07-279-02
一、電纜故障的類型
無論是高壓電纜還是低壓電纜,在施工安裝、運行過程中經常因短路、過負荷運行、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。
對于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測量判斷,對于非直接短路和接地故障,用兆歐表搖測芯線間絕緣電阻或芯線對地絕緣電阻,根據其阻值可判定故障類型。
故障類型確定后,查找故障點并不是一件容易的事情,下面根據筆者對電力電纜多年摸索的經驗,介紹幾種查找故障點的方法,以供參考。
二、電纜故障點的查找方法
1.測聲法。所謂測聲法就是根據故障電纜放電的聲音進行查找,該方法對于高壓電纜芯線對絕緣層閃絡放電較為有效。此方法所用設備為直流耐壓試驗機。電路接線如圖1所示,其中SYB為高壓試驗變壓器,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。
當電容器C充電到一定電壓值時,球間隙對電纜故障芯線放電,在故障處電纜芯線對絕緣層放電產生“滋、滋”的火花放電聲,對于明敷設電纜憑聽覺可直接查找,若為地埋電纜,則首先要確定并標明電纜走向,再在雜噪聲音最小的時候,借助耳聾助聽器或醫用聽診器等音頻放大設備進行查找。查找時,將拾音器貼近地面,沿電纜走向慢慢移動,當聽到“滋、滋”放電聲最大時,該處即為故障點。使用該方法一定要注意安全,在試驗設備端和電纜末端應設專人監視。
2.電橋法。電橋法就是用雙臂電橋測出電纜芯線的直流電阻值,再準確測量電纜實際長度,按照電纜長度與電阻的正比例關系,計算出故障點。該方法對于電纜芯線間直接短路或短路點接觸電阻小于1Ω的故障,判斷誤差一般不大于3m,對于故障點接觸電阻大于1Ω的故障,可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下,再按此方法測量。
測量電路如圖2所示,首先測出芯線a與b之間的電阻R1,則R1=2Rx+R,其中Rx為a相或b相至故障點的一相電阻值,R為短接點的接觸電阻。再就電纜的另一端測出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′相芯線至故障點的一相電阻值,測完R1與R2后,再按圖3所示電路將b′與c′短接,測出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),由此可得出故障點的接觸電阻值:R=R1+R2-2RL,因此,故障點兩側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三個數值確定后,按比例公式即可求出故障點距電纜端頭的距離X或(L-X):X=(RX/RL)L,(L-X)=(R(L-X)/RL)L,式中L為電纜的總長度。
采用電橋法時應保證測量精度,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,計算過程中小數位數要全部保留。
3.電容電流測定法。電纜在運行中,芯線之間、芯線對地都存在電容,該電容是均勻分布的,電容量與電纜長度呈線性比例關系,電容電流測定法就是根據這一原理進行測定的,對于電纜芯線斷線故障的測定非常準確。測量電路如圖4所示,使用設備為1～2kVA單相調壓器一臺,0～30V、0.5級交流電壓表一只,0～100mA、0.5級交流毫安表一只。
測量步驟:一是在電纜首端分別測出每相芯線的電容電流(應保持施加電壓相等)Ia、Ib、Ic的數值。二是在電纜的末端再測量每相芯線的電容電流Ia′、Ib′、Ic′的數值,以核對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。三是根據電容量計算公式C=1/2πfU可知,在電壓U、頻率f不變時C與I成正比。因為工頻電壓的f(頻率)不變,測量時只要保證施加電壓不變,電容電流之比即為電容量之比。設電纜全長為L,芯線斷線點距離為X,則Ia/Ic=L/X,X=(Ic/Ia)L。測量過程中,只要保證電壓不變,電流表讀數準確,電纜總長度測量精確,其測定誤差比較小。
4.零電位法。零電位法也就是電位比較法,它適應于長度較短的電纜芯線對地故障,應用此方法測量簡便精確,不需要精密儀器和復雜計算,其接線測量原理如下:將電纜故障芯線與等長的比較導線并聯,在兩端加電壓E時,相當于在兩個并聯的均勻電阻絲兩端接了電源,此時,一條電阻絲上的任何一點和另一條電阻絲上的對應點之間的電位差必然為零;反之,電位差為零的兩點必然是對應點。因為微伏表的負極接地,與電纜故障點等電位,所以,當微伏表的正極在比較導線上移動至指示值為零時的點與故障點等電位,即故障點的對應點。
三、其他幾種電力電纜故障判斷及查找方法
1.故障的類型。電力電纜由于機械損傷、絕緣老化、施工質量低、過電壓、絕緣油流失等都會發生故障。根據故障性質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量各相的絕緣電阻。一般根據以下情況確定故障類型:(1)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于100Ω時,為低電阻接地或短路故障。(2)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻,或芯與芯之間絕緣電阻低于正常值很多,但高于100Ω時,為高電阻接地故障。(3)當搖測電纜一芯或幾芯對地絕緣電阻較高或正常,應進行導體連續性試驗,檢查是否有斷線,若有即為斷線故障。(4)當搖測電纜有一芯或幾芯導體不連續,且經電阻接地時,為斷線并接地故障。(5)閃絡性故障多發生于預防性耐壓試驗,發生部位大多在電纜終端和中間接頭。閃絡有時會連續多次發生,每次間隔幾秒至幾分鐘。
3.故障的測試方法。過去使用的儀器設備有QF1-A型電纜探測儀、DLG-1型閃測儀、電纜路徑儀及故障定點儀等。在20世紀70年代以前,廣泛使用的電纜故障測試方法是電橋法,包括電阻電橋法、電容電橋法、高壓電橋法。這種測試方法誤差較大,對某些類型的故障無法測量,所以目前最為流行測試方法是閃測法,它包括沖閃和直閃,最常用的是沖閃法。沖閃測試精度較高,操作簡單,對人的身體安全可靠。其設備主要由兩部分組成,即高壓發生裝置和電流脈沖儀。高壓發生裝置是用來產生直流高壓或沖擊高壓,施加于故障電纜上,迫使故障點放電而產生反射信號。電流脈沖儀是用來拾取反射信號測量故障距離或直接用低壓脈沖測量開路、短路或低阻故障。下面以故障點電阻為依據簡述一下測試方法:(1)當故障點電阻等于無窮大時,用低壓脈沖法測量容易找到斷路故障,一般來說,純粹性斷路故障不常見到,通常斷路故障為相對地或相間高阻故障或者相對地或相間低阻故障并存。(2)當故障點電阻等于零時,用低壓脈沖法測量短路故障容易找到,但實際工作中遇到這種故障很少。(3)當故障點電阻大于零小于100Ω時,用低壓脈沖法測量容易找到低阻故障。(4)閃絡故障可用直閃法測量,這種故障一般存在于接頭內部,故障點電阻大于100Ω,但數值變化較大,每次測量不確定。(5)高阻故障可用沖閃法測量,故障點電阻大于100Ω且數值確定。一般當測試電流大于15mA,測試波形具有重復性以及可以相重疊,同時一個波形有一個發射、三個反射且脈沖幅度逐漸減弱時,所測的距離為故障點到電纜測試端的距離;否則為故障點到電纜測試對端的距離。
四、結束語
電纜故障測試技術水平的提高,應針對不同的故障性質采取不同的方法,還要不斷引進新技術、新設備,同時也要在新設備上摸索經驗,開發新的功能。如現采用的發音頻信號給電纜,在故障點接收信號的測試技術,以及利用T16/910電纜故障測試儀的SDC系列高智能電纜故障閃測儀對故障點的精確定位。這些設備可以使其測量誤差控制在幾十厘米以內,直接找到故障點進行處理,提高了故障測尋的效率。從而節省人力物力,縮短處理電纜事故的時間,創造較大的經濟效益和社會效益。
