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交流電壓范文1
眾所周知，油浸紙絕緣電力電纜的現場試驗一般都采用直流電壓。試驗時可以同時測量泄漏電流，由泄漏電流的變化或者泄漏電流與試驗電壓的關系，可用以判斷絕緣狀況。數十年對油浸紙絕緣電力電纜采用直流耐壓試驗的實踐，已證明其作為現場定期預防性試驗項目能得出滿意的試驗結果，這也就是充油和壓氣電纜用直流電壓進行現場試驗的理由。這個試驗方法也同樣用于高壓XLPE絕緣電纜，它似乎是唯一可行的方法。
1 XLPE絕緣電纜線路用直流耐壓試驗的缺點
高壓XLPE電纜線路的運行試驗表明，現場采用直流耐壓試驗不能有效地檢出有缺陷的XLPE絕緣電纜及附件。各國運行經驗發現通過直流耐壓試驗的XLPE絕緣電纜及附件在投入運行后有擊穿故障發生。
為此，CIGRE WG21-09工作組(高壓擠包絕緣電纜試驗)于1984年向世界各國電纜制造商和電力公司調查，并組織進行模擬結構樣品試驗，進一步確認高壓XLPE絕緣電纜采用直流耐壓試驗是不恰當的，其存在以下明顯的缺點：
a)直流電壓下絕緣電場分布與交流電壓下電場分布不同，前者按電阻率分布，而后者按介電系數分布，尤其在電纜終端和接頭等高壓電纜附件中，直流電場強度的分布與交流電場強度分布完全不同。這往往造成交流工作電壓下有缺陷部位在直流耐壓的現場試驗時不會擊穿而被檢出，或者在交流工作電壓下絕不會產生問題的部位，而在直流耐壓現場試驗時發生擊穿。
b)XLPE自身的固有場強高，要用很高的直流試驗電壓甚至嚴重損傷電纜才能檢出。例如，20 kV XLPE電纜絕緣的50%處有金屬尖端，結果卻在10 U0的直流電壓下才能使其擊穿。再者，在接頭內有金屬尖端或密封電纜頭周圍有嚴重的缺陷，即使用12 U0～16 U0直流電壓試驗也不可能檢出。
c)由于XLPE的高絕緣電阻和相應的空間電荷效應，尚不能排除在直流電壓下會造成XLPE電纜絕緣非故意的預先損傷。直流耐壓試驗時形成的空間電荷，可造成電纜在投入交流工作電壓運行時擊穿，或附件界面因積聚電荷而沿界面滑閃。
2 調頻串聯諧振裝置實例
傳統的直流電壓試驗存在著嚴重缺點，必須尋求新的較為有效的試驗方法。非常自然的、符合絕緣機理的傾向，是采用交流電壓試驗方法，關鍵是要開發新型的交流電壓試驗設備。本文將詳細介紹由西門子柏林電力電纜廠等研制的8 MVA，160 kV調頻串聯諧振試驗裝置。
2.1 移動式
調頻串聯諧振裝置設計的首要目的是試驗安全、簡便和快速，整個試驗設備均安裝在低底架的大卡車上。最重的組件是電抗器，重156.8 kN。車輛總重量約400 kN。
2.2 試驗電壓連接線
電源電壓經OHL門架的戶外終端和變壓器的輸出端或氣體絕緣開關(GIS)而饋電至用戶的電纜線路。通常連接到試驗設備的電抗器，包括可接至戶外套管或試驗電纜的插入式澆注樹脂絕緣管。內部絕緣為SF6，以便能夠快速、安全和干燥地裝配。
1—帶有固定電感的電抗器，并可改變電壓輸出；2—戶外終端；3—已裝在電纜盤上的試驗電纜，帶有符合IEC859的開關設備的密封終端；4—饋電連接電纜；5—SF6氣體充氣站；6—用液壓驅動的起吊機；7—控制室；8—戶外終端運輸用的貯存器
2.3 戶外套管
戶外套管的戶外部分有防水硅橡膠裙邊，并模鑄在耐壓的增強玻璃纖維塑料支撐管上。戶外套管的內部，導體是用交聯聚乙烯絕緣并用硅橡膠電容式應力錐來控制場強。附加的內部絕緣為SF6。這種結構使安裝比較容易，此外，試驗也不會受天氣的影響。
戶外套管裝在電抗器上，用柔軟的銅導線接至被試電纜線路的戶外密封終端。如果該銅導線很長或沿著曲折的途徑，則應采用絕緣子來支撐。
2.4 GIS饋電的試驗電纜
如果被試電纜和系統端接在GIS(氣體絕緣開關設備)內，則電源饋電線可接至為試驗而特殊安裝的連接器殼體，殼體尺寸符合IEC 859要求。
兩端都有密封終端的試驗電纜繞在電纜盤(安裝在車上)上，而且可拉開至70 m長。用電子器件控制電纜盤的傳動機構使敷設試驗電纜時達到靈活而且支撐牢固。用試驗電纜可接至現場GIS附近的任何地方。
試驗電纜的密封終端，與戶外套管一樣都是充以SF6氣體，確保裝配工作簡易和安全。
2.5 初級電源的連接電纜
在大多數使用場合，試驗電源均從用戶的系統獲取。根據被試電纜的長度和電容，視在功率可能需要達200 kVA。但是，在很多的試驗場合下，可能僅僅需要電源視在功率小于50 kVA。為此，運輸車還有裝在電纜盤上的連接電纜，長度200 m。
在所接入的電源負荷較大的場合或者饋電位置遠離公用電源系統時，本移動式大容量調頻串聯諧振裝置還添加有可靈活移動的發電機。
2.6 絕緣氣體源的環境安全
運輸車上有SF6氣體充氣站，提供所需的SF6氣體以及充氣至密封終端的真空和壓力系統，并提供可排氣和再充氣5 MPa的壓力容器。
2.7 在運輸車上起吊工作
戶外終端或試驗電纜密封終端安裝至電抗器需要質量達100 kg的起重機。起重機也安裝在拖車上。這樣，在用戶的現場就可直接進行工作而不受其他任何輔助設備的限制。
在開始安裝的時候，通常不可能與用戶的電網相連接。因此，起重機由直流電動機液壓驅動，直流電動機由拖車上的蓄電池供電。這樣，進行試驗的準備工作不會有任何延誤。
2.8 設備控制和用戶操作室
運輸車是按成套移動式調頻串聯裝置而設計的，適用于戶外使用。因此，也裝有寬敞的測試間。其內包括電子器件控制設備，計算機控制的聯機裝置以及容納操作和觀察人員的足夠空間。用戶能在各種氣候條件下從事試驗，而且便于試驗時做記錄或試驗全部結束后立即編寫試驗報告。
3 運行經驗
本試驗裝置自研制成功后，已用于110 kV XLPE絕緣電纜線路的現場試驗，并取得初步有效運行經驗。
自從1996年以來，已在高壓電纜線路進行交流電壓試驗。大約80%的試驗連接是經由戶外密封終端而進行的，約20%則是經由GIS開關裝置進行。在已試驗的電纜線路中，長度最長的約3.8 km，最高試驗電壓為160 kV，僅利用試驗設備最大功率的50%。這意味著還可以試驗更長的電纜線路。
經由戶外密封終端可方便地把交流電壓饋電至被試電纜線路。接線方式如圖2所示。利用銅導線把電抗器的電壓輸出接至電纜密封終端。
4 結束語
用于長距離電纜線路的交流電壓試驗，需要相當大和重的試驗設備。為此，以往的XLPE電纜都是采用直流電壓試驗。高壓XLPE電纜線路的運行經驗表明，采用直流電壓耐壓試驗不能有效地檢出XLPE電纜缺陷，特別是有缺損的XLPE電纜附件。這一點已取得國際共識，采用更有效的試驗方法勢在必行。
通過對工頻串聯諧振試驗裝置的研究和試制，已獲得一種適合于XLPE絕緣電纜和附件的試驗方法，即施加工頻或接近工頻的交流電壓，在電纜及附件上產生的電場分布與實際運行工作電壓下的電場分布相同，能夠比較有效地檢出XLPE電纜及附件缺陷，并逐步成為各國用作XLPE絕緣電纜線路的現場試驗方法。
本文所介紹的新型調頻串聯諧振試驗裝置，是把供電電源、產生試驗能量的主設備、連接至電纜線路的專用連接線和控制單元等所有組件全部安裝在低底架的拖車上。這樣就能機動靈活便于運作。迄今，最頻繁使用的是把試驗電壓接至戶外密封終端，也進行過把交流電壓經由試驗電纜而饋電至符合IEC 859的GIS開關設備。運行經驗表明，該裝置的電氣系統和連接技術兩者的研制都是令人滿意的，而且可對高壓XLPE絕緣電纜線路進行既可靠又經濟的交流電壓試驗。
綜上所述，開發并應用適合現場試驗的交流高壓試驗裝置具有現實意義。我們要借助國外的經驗，加強試驗設備研制開發，加強試驗技術的研究，希望高壓XLPE絕緣電纜線路的現場試驗會有突破性成就。
參考文獻
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交流電壓范文2
關鍵詞：職業教育；單相交流電動機；節電器；工作原理；空載
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2016）23-0072-01
交流電動機（特別是小功率交流電動機）在空載或輕載時，激磁電流比例大，功率因數低，存在一定的有功損耗，用電效率低。為了節電，必須設法改善這種不經濟的運動狀態。如果空載時間比較長，無疑應采用空載自停裝置為好，但對于負載變動大空載或輕載，滿載頻繁交替出現的場合，顯然采用一種能及時跟隨負載輕重變化，自動調整電動機供電電壓的調壓裝置則是合理的。電動機電壓降低，電流就減少，隨之激磁功率和有功損耗均減少，即提高了功率因數和用電效率，從而獲得一定的節電效果。經實測，一臺小功率交流電動機采用自動調壓節電器后，空載電流由原來的0.25安下降到0.1安左右，即下降了60%之多。
一、引導學生了解電路工作原理
自動調壓節電器原理電路見圖①。它由主電路和觸發控制電路兩部分組成。主電路包括電動機D，電流互感器LH初級，雙向可控硅SCR。它們互相串連后接到220伏交流電源上。觸發控制電路可分成三部分：電流互感器LH次級及電阻R1，整流二極管D1，濾波電容C1，電位器W1構成的電流信號檢測電路；以三極管T1為核心及有關電阻R2，R3，電位器W2構成的直流放大器；以單結晶體管T2為核心及有關電阻R4，R5，電容C3二極管D3，脈沖變壓器MB構成的移相觸發電路。
單結晶體管T2的同步工作電壓，從220伏電源經電容C4，電阻R6降壓，二極管D4-D7全波整流，穩壓管DW限幅后獲得。直流放大器的工作電源，則從穩壓管兩端極管D2隔離，電容C2濾波后獲得。自動調壓節電器的工作原理，是利用電流正反饋作用自動調節可控制硅導通的大小來改變電動機的供電電壓。電路的具體工作過程如下：當電動機負載加重，電流增大時從電位器W1輸出的信號電壓U1，從而使T1甚極電流Ib，集電極電流Ic，電容C3充電加快，T2發出的觸發脈沖提前，可控硅導通角增大，電動機電壓上升。當電動機負載減輕電流減小時，自動調節作用與上述相反。調整T1發射及電位器W2的阻值，可改變電流正反饋強度。在電動機空載時，輸入電壓信號U1最小，T1甚極電位將高于由電阻R2和R3分壓所確定的發射極電位，T1處于截止狀態。此時電容C3的充電電流僅由電阻R4的阻值R4提供，因此R4的阻值決定了可控硅的最小導通角，也決定了空載電壓的大小。各元件的參數圖①均已標出，脈沖變壓器可選天津東方變壓器廠生產的MB-1型。電流互感器需自制：鐵芯截面尺寸為15×15毫米，次級用0.2毫米漆包銅絲繞200匝，初級用適當截面的多股塑料線繞若干匝，具體匝數與電動機容量有關，需通過調試來確定。
二、引導學生進行認真調試
電路安裝完畢，經檢查接線無誤后，應注重引導學生按下列順序進行調試，以便獲得較好的節能效果。
（1）首先確定電阻R4的值。將電位器W1滑動觸電調至最上端，T1得不到輸入信號電壓U1而保持截止狀態。調整R4的數值，使電動機的空載電壓有最低允許值，一般選取100伏左右。
（2）確定電流互感器的初級匝數和電阻R1的值。用直流電壓表測量電容C1兩端的信號電壓，要求在4伏左右。若小于或大于此值而又相差較多時，應增減電流互感器初級匝數，相差不多時，可通過改變R1的阻值來調整。
（3）電位器W1的整定。電動機仍保持空載運行狀態，在將W2調至最大值后，調節W1使輸入電壓信號U1逐漸增大，當觀察到電動機電壓由100伏上升到110伏時，說明T1已由截止狀態進入了放大狀態，給C3提供了一部分充電電流。這時W1暫時保持不動，待W2調整后，再回來細調。
（4）最后進行W2的整定。上述三步調試完成后，人為地給電動機增加負載，通過并聯在電動機兩端的電壓表可以看到負載增加時，電壓上升，負載減小時，電壓下降的變化規律。逐漸調節W2減小其阻值增強電流正反饋作用，使電動機滿載時，電動機電壓能接近220伏額定值。特別要注意W2不宜調得過小，否則因電流正反饋作用過強會產生所謂“自保持”現象，即電動機空載后，電壓不能回降到110伏而繼續保持滿載電壓220伏左右。W2調整后，對空載電壓也有一定影響，將出現高于110伏的情況，這時再調W1適當減小輸入信號電壓，使電動機空載電壓回到110伏。W1調整后還需根據滿載要求調整W2，這樣反復調整W1和W2幾次，就可達到空載電壓為110伏，滿載電壓接近220伏的要求。自動調壓節電器的工作特性如圖②所示，在它的控制下電動機能取得較理想的節電效果。這樣理論結合實踐進行教學，提高了職校學生的動手操作能力。
參考文獻：
交流電壓范文3
關鍵詞:數字電壓表;自動量程轉換;單片機;AD574
中圖分類號:TM930文獻標識碼:B
文章編號:1004-373X(2009)19-191-04
Design of Alternating Digital Voltage Meter
MIN Xiangna1,MA Jianjian2,WEI Haiyan1,LI Haitao3
(1.Jiangxi Vocational and Technical College of Communication,Nanchang,330013,China;
2.Hebei Dekai Railway Signal Equipment Co.Ltd.,Cangzhou,061000,China;3.Southwest Jiaotong University,Chengdu,610031,China)
Abstract:An automatic range-changing voltage meter based on AT89C51 is proposed.It is a completed measurement system based on the AT89C51 and AD574,by using operational amplifiers and multi-channel analog integrated circuit switches to realize to switch the range automatically.The voltage meter can measure the voltage ranging from 0V to 500V precisely and automatically.This digital voltage meter enjoys the reputation of small volume,low current-driven,fast rolling,concise structure and easy handle,which can be used in the experimental and practical teaching.
Keywords:digital voltage meter;automatic range-changing;single chip computer;AD574
0 引 言
傳統的電壓表在測量電壓時需要手動切換量程,不僅不方便,而且要求不能超過該量程。如果在測量時忘記改變量程,則會出現很大的測量誤差,甚至有將電壓表燒壞的可能。
本文中采用運算放大器和集成多路模擬開關電路設計了電壓表量程自動切換技術,通過單片機檢測可實現電壓表量程的自動轉換。它具有體積小,驅動電流小,動作快,結構簡單,操作方便的優點,可用于實驗教學中。
1 技術要求
電壓測量范圍:0~500 V;
測量精度:0.5%;
量程自動切換;
采用LED顯示;
可用現場提供的220 V交流電源。
2 基本原理
基本原理如圖1所示,信號經過衰減處理后通過采樣保持器采樣保持,由A/D轉換成數字信號,再由單片機控制和計算后將結果送LED顯示。量程的自動切換由單片機通過程序控制多路模擬開關來完成。由于要求采用現場的220 V交流電源,所以本文設計了電源電路,將220 V交流電轉換成電路可用的低壓直流電。
圖1 交流數字電壓表原理框圖
3 硬件系統設計
在硬件電路設計中多次采用了電容濾波來消除干擾信號,同時采用了跟隨器,跟隨器的輸入阻抗很大,可以解決信號傳輸中的衰減問題。又考慮到單片機的驅動能力很小,在設計中加入了7407用來驅動LED顯示。整個硬件系統主要由以下幾部分組成:
(1) 電壓信號衰減電路:將輸入的0～500 V被測電壓信號衰減成0～5 V。
(2) 量程自動切換電路:完成信號量程選擇及其小數點位置選擇。
(3) 采樣保持器:對模擬信號進行采樣并保持。
(4) 模數轉換及控制電路:完成對采集的數據處理和對系統的控制。
(5) 顯示器:由74LS164和數碼管組成,將測量的電壓信號顯示出來。
(6) 整流電路:將交流電整流成直流電,作為電源給數字電壓表供電。
3.1 電壓信號衰減電路
電壓信號衰減電路如圖2所示[1]。為了在輸入大電壓時不損壞電壓表內部器件先對電壓進行衰減,該設計中用阻抗進行1∶100衰減,為防止衰減后信號電壓過小又通過運算放大電路以及多路開關CD4052進行信號放大,其中的51 V穩壓管起過壓保護作用。
圖2 電壓衰減電路
3.2 量程自動切換電路
量程的自動切換由初設量程開始,直至選出最佳的量程為止。量程自動切換電路如圖3所示[2],控制開關的閉合和斷開都有一個短暫的過程,為解決這個問題系統中采用軟件延時,然后再進行測量與判斷。為了避免相鄰兩量程交叉點上可能出現的跳動,在程序中把低量程的上限比較值和高量程的下限比較值之間設計了一定的重疊范圍。該單元中運算放大器與多路模擬開關CD4052的其中一組開關執行相應量程的選擇,另一組開關接LED的小數點,選擇不同量程時分別點亮相應LED的小數點位。CD4052的A、B以及INH分別接單片機P21,P20,P22。
圖3 量程自動切換電路
3.3 采樣保持器
在測量交流電壓時,A/D轉換器的轉換誤差與信號的頻率成正比。為了提高模擬量輸入的頻率范圍,故選用采樣保持器。在此設計中采用LF398作采樣保持器,采樣保持器的原理結構圖如圖4所示,保持電容CH 取值和采樣頻率以及精度有關,常選510~1 000 pF。一般選用聚苯乙烯,聚四氟乙烯等高質量的電容器。
圖4 采樣保持器結構圖
3.4 A/D轉換電路
A/D轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的器件或裝置,是一種模擬系統和計算機之間的接口,在數據采集和控制系統中得到了廣泛的應用。常用的A/D轉換方式有逐次逼近式和雙斜積分式,考慮到前者轉換時間短,因此選用逐次逼近式A/D轉換器。AD574為12位逐次逼近式A/D轉換器,分辨率為1/212,轉換時間25 μs。在本系統中的量程選用雙極性-5～+5 V,與AT89C51的接口電路如圖5所示[3,4]。AD574的12/8引腳接+5 V,一次輸出12位轉換結果,3,5腳分別接至單片機控制總線的P3.1,P3.2,CE接單片機的P30,狀態引腳(STATUS)接單片機的P1.7。AD574的12引腳和10引腳接兩個0.1 kΩ的電位器,分別用于零點調整和滿刻度調整。 AD574的數據輸出線與單片機數據總線的連接時,12位分別接單片機的P0.0～P0.7和P1.0～P1.3。
3.5 顯示電路
顯示電路如圖6所示[5],電路采用了簡單的軟件譯碼移位輸出的方法,串行數據經單片機的P3.6輸出至74LS164,四個74LS164將串行數據轉換成并行數據送數碼管字型口顯示,74LS164的時鐘信號由單片機的P3.7提供。數碼管選用共陰極型。
3.6 整流電路
數字電壓表的設計電路中用到了兩個直流電壓5 V和12 V,而設計要求采用現場提供的交流220 V電源,因此需要經過整流電路把220 V交流電源轉化為5 V和12 V直流電源。本系統中采用了單相橋式整流電路,如圖7所示[6],為了減小紋波以及消除高頻諧波電路中加入了電容濾波。
圖5 A/D轉換器和AT89C51接口電路
圖6 顯示電路
圖7 整流電路
4 系統軟件設計
系統的軟件由主程序和顯示子程序兩部分組成。交流電壓有效值的計算在主程序中實現,是根據有效值計算公式通過對一個周期內的采樣點計算得到的[7]。離散量電壓有效值計算公式如式 (1)所示。
U1T∑Nm=1u2mΔTm
(1)
式中:ΔTm為相鄰兩次采樣的時間間隔;um為第m-1個時間間隔的電壓采樣瞬時值;N為一個周期的采樣點數。若相鄰兩采樣的時間間隔相等,即ΔTm為常數ΔT,考慮到N=(T/ΔT)+1,則有:
U=1N-1∑Nm=1u2m
(2)
根據式(2)可以由一個周期內各采樣瞬時值及每周期采樣點數計算電壓信號的有效值。為了提高系統的抗干擾能力,除了在硬件上采取相應的措施外,軟件上采用冗余計算法即重復重要的指令,以防止程序跳飛而死機。
系統的程序流程圖如圖8所示。
圖8 系統軟件流程圖
5 結 語
本文采用程控放大器實現量程的自動轉換。用
AT89C51進行數據控制、處理,送到顯示器顯示,硬件
結構簡單,軟件采用C語言實現,程序簡單可讀寫性強,效率高。與傳統的電路相比,具有方便操作、處理速度快、穩定性高、性價比高的優點,具有一定的使用價值。本設計在超量程時會顯示特定的值,即超量程顯示,如想更直觀的顯示,可加入聲光報警電路,在超量程操作時可進行聲光報警。
參考文獻
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交流電壓范文4
關鍵詞：交流濾波器 斷路器 操作過電壓 選相合閘
中圖分類號：TM51 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0091-01
交流濾波器斷路器主要采用SF6交流斷路器，由開斷元件、支撐絕緣件、傳動元件、基座及操動機構五個基本部分組成。奉賢換流站交流濾波器斷路器采用液壓彈簧儲能機構，當小組交流濾波器投入時，通過選相合閘裝置下達命令，以減少投入時對交流電壓產生的短暫波動。
1 操作過電壓過程分析
電力系統中的電容、電感為儲能元件，當操作或故障使其工作狀態發生變化時，將有過渡過程產生。在過渡過程中，由于電源繼續供給能量，而且儲存在電感中的磁能會在某一瞬間轉變為靜電場能量的形式儲存在系統的電容中，可產生數倍與電源電壓的操作過電壓，持續時間幾毫秒到幾十毫秒。電源中性點接地系統開斷中性點不接地的電容器組時，會產生操作過電壓。開關斷開時的過電壓被稱為瞬變恢復電壓，其值為1.7～2個電弧熄滅時的斷路器上的電壓瞬間值，會引起電弧重燃。限制操作過電壓的根本方法是提高斷路器的滅弧能力以及降低斷路器觸頭間的恢復電壓。
2 操作過電壓限制方法
提高斷路器的滅弧能力和分合同期、加裝選相合閘裝置、加裝并聯電阻、加強外絕緣可有效限制操作過電壓。奉賢換流站內的現場改造條件分析如下。
2.1 選相合閘裝置改造
斷路器的合閘時間為斷路器本身的機械特性，較為穩定，偏差在±1ms左右。在帶電合閘時，合閘時間還與斷路器內部的預擊穿時間有關。奉賢換流站內交流濾波器場斷路器配備了STITCHSYNC F236選相合閘裝置，如圖1，斜線為合閘過程中SF6絕緣強度下降率。如設定S點為斷路器理想合閘時刻，由于合閘過程中SF6氣體絕緣強度下降，在a點位置便發生預擊穿，此時電壓仍處于高位，再考慮斷路器本身動作特性的離散性，預擊穿位置還可能早于a點位置發生，這樣會引起交流電壓的劇烈波動。
考慮到斷路器本身存在±1ms的合閘時間偏差，假設斷路器目標合閘值為S點，當出現提前1ms合閘時，實際預計穿將發生在S-18°的角度上，在S-a之間的直線中。此時斷口電壓接近高電壓，將使小組濾波器在電壓接近高點充電，對交流電壓的影響將非常大。
如圖2所示，按斷路器合閘動作離散性±1.5 ms計算，當在理想位置合閘時，關合滯后電壓零點相角為約1ms（約18°），合閘時間提前1.5ms時，關合滯后電壓零點為0.3ms（約5.4°），當合閘滯后1.5ms時，關合滯后電壓零點約1.7ms（約30.6°）。這樣可以保證預擊穿都發生在較小電壓值范圍內，避免電壓劇烈波動現象的發生。
2.2 并聯電阻安裝
奉賢換流站交流斷路器對應合閘電阻靜觸頭及其組件裝在合閘電阻瓷套右側，合閘電阻動觸頭及其組件裝在左側。合閘電阻動觸頭及滅弧斷口由絕緣拉桿操動。合閘操作時，在滅弧室動觸頭合閘前，合閘電阻動觸頭先合閘，合閘電阻投入時間約半個工頻周期，以降低過電壓。分閘操作時，在滅弧室動觸頭的超行程階段，合閘電阻動觸頭斷開，在分閘操作時合閘電阻不通電。根據這種結構，合閘電阻只在合閘操作中起到降低過電壓作用，分閘操作中不起作用。根據設備情況，奉賢換流站安裝的斷路器可以加裝合閘電阻，但需打開滅弧室進行改造，現場不滿足改造條件，需返廠改造。考慮運輸及改造時間，1臺斷路器改造時間為3個月。
2.3 加強外絕緣
涂刷RTV涂料或加裝硅橡膠防污傘裙套可有效增強設備外絕緣，且工期較短，交流濾波器輪停期間即滿足工作條件。斷路器操作過電壓可通過多項手段進行限制：選相合閘裝置可有效地解決斷路器合閘動作離散性，但設備本身存在問題，應在設備設計制造過程中盡量避免；選相合閘裝置自適應算法可有效地解決斷路器運行期間分合閘時間變化，應在今后加以應用；從現場改造條件考慮，噴涂RTV涂料為較為有效的改造方法。
參考文獻
[1] 王新軍.淺談真空斷路器的操作過電壓及其抑制措施[J].科技資訊，2009（15）：421.
交流電壓范文5
關鍵詞：電力機車 輔助變壓器 局部放電
中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）003-033-02
1 概述
近年來，我國鐵路高速發展，電力機車由直流傳動技術全面上升到了交流傳動技術。交流傳動電力機車輔助變流系統中通常安裝1-2臺輔助變壓器，該變壓器連接在機車輔助逆變器和輔助設備電源之間，為機車輔助設備提供80～440V/10～60Hz三相交流電源。輔助變壓器通常為Nomex紙絕緣非包封的真空壓力浸漆干式變壓器，該種變壓器的局部放電的控制是產品設計和制造中需要高度重視的問題。
2 機車輔助變壓器特點
機車輔助變壓器以Nomex紙為主要絕緣材料。Nomex紙具有低煙無鹵阻燃的防火性能，電氣強度高而介電常數低，使變壓器具備了優越的電氣性能。該變壓器采用非包封結構，提高了變壓器的過載能力，采用整體真空壓力浸漆，能抵御可能遭受的雨水侵蝕，達到IP55防護等級。機車輔助變壓器外形結構見圖1，繞組及鐵心結構見圖2。
3 變壓器局部放電原因分析及危害
在電場作用下，絕緣系統中只有部分區域發生放電但尚未擊穿，這種現象即為局部放電。
3.1 變壓器局部放電產生的原因
引起變壓器局部放電的原因一般有兩個：（1）變壓器中存在局部電場強度的集中，導致局部放電；（2）絕緣材料中存在空氣，由于空氣的擊穿電場強度和介電常數都比固體介質的小，在一定電壓的作用下，氣體和周圍固體中的電場強度基本和介電常數成反比，因此，絕緣內部氣體中的電場強度超過其允許承受的電場強度而引起氣體放電。
3.2 局部放電的危害
局部放電對于變壓器絕緣的破壞一般要經過長期、緩慢的發展過程才會顯現，如同“滴水穿石”，但是一旦爆發將造成貫穿性放電、絕緣擊穿等故障，引發嚴重的絕緣事故。
3.3 機車輔助變壓器局部放電要求
國家標準《GB/1094.11-2007 電力變壓器 第11部分：干式變壓器》規定，對40.5kV及以下的干式變壓器需進行局部放電測量，且局部放電測量應在Um≥3.6kV的繞組上測量。
機車輔助變壓器電壓等級較低，繞組最高電壓Um2kV，國家及行業標準未規范此類變壓器的局部放電。但在我國交流傳動電力機車技術引進時，技術轉讓方西門子等公司，出于對機車特殊運行環境及安全運行的考慮，要求把局部放電作為考核輔助變壓器絕緣強度的重要指標，并提出了變壓器一、二次繞組在放電終止電壓高于標準值時，局部放電量必須≤50PC的考核標準。
在干式變壓器內部絕緣結構中產生局部放電時，會伴隨產生電脈沖、超聲波、電磁輻射、光，并引起局部發熱等現象，由于信號頻譜非常寬，因而相應出現了電脈沖測量、超聲波測量、光測量、紅外線析測和介質損耗析測等方法，但有的因為靈敏度不高而未廣泛應用，目前較多采用的是脈沖電流法。
機車輔助變壓器局部放電測量通常采用脈沖電流法，某型號輔助變壓器局部放電測量結果為合格的圖片見圖3、圖4。
圖3 一次繞組局部放電測試結果
圖4 二次繞組局部放電測試結果
4 控制機車輔助變壓器局部放電的對策
控制機車輔助變壓器局部放電，應努力提高設計和制造工藝水平，并改善生產環境。
4.1 設計保證措施
（1）選配合適絕緣材料。
在選擇變壓器材料時應考慮材料的相互配合，為了使電場趨于均勻，需選擇介電常數比較接近的材料。機車輔助變壓器周圍介質是空氣，介電常數 0接近于1，所以機車輔助變壓器所選絕緣材料的介電常數越小越好。干式變壓器常用絕緣材料相對介電常數如表1。
表1 干式變壓器常用絕緣材料相對介電常數
Nomex紙絕緣材料雖然價格較高，但是介電常數低且電氣強度高，同時有很好的機械強度，所以機車輔助變壓器選用Nomex紙絕緣材料是比較合適的。
機車輔助變壓器撐條采用整體引拔件，有較好的機械強度和電氣強度，介電常數在3-4之間，整體引拔可以保證撐條端面平整，圓角平滑，避免尖端放電。忌用環氧玻璃布板和介電常數較大的材料。
為了提高變壓器的絕緣性能、防水性能和整體機械強度，機車輔助變壓器可采用TJ1160無溶劑快干浸漬漆進行整體壓力浸漆處理。TJ1160漆是以二苯醚聚酯及耐溫交聯劑為主體的C級絕緣漆，具有較強的粘接力和較好的機械強度，而且工藝性能和固化物流平性好，平整無氣泡。TJ1160漆介電常數約為3，從控制局部放電角度考慮也是比較合適的。
（2）優化整體結構。
變壓器整體結構應盡量設計合理，使電場均勻分布，避免局部放電。機車輔助變壓器線圈可采用多層層式線圈，層式線圈的層間電容大大超過對地電容，沿線圈起始電壓分布基本均勻；變壓器的引線可適當加大絕緣距離的設計，并且采用冷壓接，避免引線焊接產生飛濺焊渣。為避免金屬結構件在高場強下產生懸浮電位，機車輔助變壓器應盡量減少金屬結構件的使用，引線支撐、安裝等部件可采用非金屬結構件。對于必須使用的金屬結構件，則可采用可靠接地等措施消除懸浮電位。
（3）改善電場形狀。
電場均勻度越大，放電電壓越高。在機車輔助變壓器電場強度較大的部位，圖樣施工設計時應盡可能地改善電極的形狀，避免結構件出現尖角、突起等尖銳電極。對變壓器中的金屬和非金屬結構件，均應該進行倒圓處理，必要時可采取電屏蔽的方法，減少電場的集中程度。
4.2 工藝保證措施
（1）防塵控制。試驗結果表明， 1.5 m的金屬顆粒，在電場作用下可能產生遠大于500pc的放電量。無論是金屬還是非金屬粉塵存在，都會產生集中電場。因此，在變壓器制造過程中，保持環境和變壓器的潔凈非常重要。需建立防塵廠房，裝配及轉運過程中注意清潔防護并及時清除粉塵。
（2）控制硅鋼片加工毛刺。鐵心片在縱剪、橫剪過程中，如果切口部位存在較大毛刺，在鐵軛裝配或變壓器轉運震動時，可能掉落在變壓器上發生放電。鐵心片毛刺應進行有效控制。
（3）引線壓接與絕緣包扎。引線壓接時應盡量避免產生的尖角，如有尖角毛刺必須用細齒銼刀銼平，作業時需注意防護，避免金屬屑污染變壓器。引線包扎可用Nomex皺紋紙包扎緊實，盡量減少空氣間隙。
（4）變壓器干燥與防潮。采用嚴格的干燥工藝實施變壓器干燥處理，盡量縮短變壓器干燥處理后浸漆前的整理時間，同時要保證在干燥潔凈的環境中實施變壓器整理作業。如果整理時間延長導致變壓器溫度較低時，則必須回爐重新干燥。
（5）真空壓力浸漆。變壓器浸漆前通過抽真空排除各部位的空氣，在高真空狀態下注入浸漬漆，并保持一段時間的真空，使浸漬漆滲透到變壓器的縫隙中，解除真空后施加正壓并保壓一段時間，將浸漬漆壓入到變壓器每一個細小的縫隙中，排除空氣間隙。
5 結束語
交流傳動電力機車輔助變壓器具備良好的安全特性，已在我國鐵路領域得到廣泛運用。研究交流傳動電力機車輔助變壓器局部放電的危害及產生原因，并提出其解決對策，具有一定的實踐價值和借鑒意義。
參考文獻：
交流電壓范文6
【關鍵詞】：交流耐壓 變頻諧振 電纜試驗 注意的問題
中圖分類號：TM247 文獻標識碼： A 文章編號：
1 問題的提出
1.1 問題及現狀
隨著天津地區經濟的快速發展110kV及220 kV的XLPE交聯聚乙烯絕緣的電力電纜大量使用，其交流耐壓試驗問題就顯得非常突出。在2006年之前天津地區110kV及220 kV交聯電纜因無試驗設備而無法對其進行交流耐壓試驗。因此只能使用直流耐壓的試驗方法。但近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流耐壓試驗對XLPE交聯聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點認為XLPE結構具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流耐壓試驗不發生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同，直流耐壓試驗也不能真實模擬運行狀態下的電纜承受的過電壓，不能有效的發現電纜及電纜接頭本身和施工工藝上的缺陷。因此， XLPE交聯電纜投入運行前有效的耐壓試驗成為了人們越來越關注的焦點。
1.2現行采用的交流耐壓試驗頻率
（1）0.1 Hz超低頻頻率交流耐壓試驗在目前僅能滿足中壓電纜的試驗要求。國內該設備還不完善有待進一步的開發。
（2）試驗頻率采用20～300Hz的交流耐壓試驗，該頻率使用范圍較寬。在這個頻率范圍內的變頻串聯諧振耐壓試驗設備容易實現，而且具有低噪音、體積小和靈活的組合方式而被優先采用。
1.3 試驗標準
天津市電力公司在《電力設備交接試驗規程》2007版中,電纜主絕緣耐壓試驗一項中增加了電纜的20～300Hz交流耐壓試驗標準。
20～300Hz諧振耐壓試驗
2 試驗設備
2.1簡介
由于交聯聚乙烯電力電纜容量大，因此在進行交流耐壓試驗時相應的需要試驗設備容量也大。對于采用50Hz的工頻試驗設備來講，在現場進行較大容量的電力電纜交流耐壓試驗在現有技術條件下幾乎是不可能的。而采用30-300Hz的變頻串聯諧振系統用于現場交流耐壓試驗是一個比較好的辦法。天津送變電工程公司于2005年底訂購了一套國產的變頻串聯諧振交流耐壓設備。通過一年來的試用，現已成功的進行了吳八、吳海等多條220kV交聯聚乙烯電纜線路和多條110 kV交聯聚乙烯電纜線路的交接及預試工作以及部分220 kV GIS的現場交流耐壓試驗。并取得了一些比較好的經驗。
2.2設備基本參數介紹
30～300Hz變頻串聯諧振試驗裝置相對于常規的50Hz工頻交流耐壓試驗設備和調感調容諧振系統來說具有品質因數高、需用功率小、體積小、重量輕的突出優點而被廣泛推廣使用。實踐證明這種試驗方法是最有效的方法。
CHX（f）-8000kVA/440kV變頻串聯諧振試驗裝置參數如下：
（1） 額定容量：8000kVA；
（2） 額定電壓：110kV，220kV，440kV；
（3） 額定電流：（組合）72.7A，54.6A，36.4A，18.2A；
（4） 輸入電源：三相380V；
（5） 工作頻率范圍：30～300Hz
（6） 裝置品質因數 Q>90
（7） 額定容量下允許連續試驗時間60min
（8） 單節電抗器L=26H
該變頻串聯諧振試驗裝置是我們綜合電力電纜和220kVGIS設備的具體情況而設計訂做的。220kV如按1.4U0試驗標準最長可試驗0.2μf/km的220kV的電力電纜約10 km。其他試驗電力電纜系統部分的主要性能參數見表1。
3．變頻串聯諧振原理
圖 1變頻串聯諧振原理
B-勵磁變壓器 L-電抗器 Cx-試品 R-回路等效電阻
根據諧振原理可知當改變頻率使其：ωL=時電路形成諧振。
此時；
UL=UC=I*ωL= I*
U=I*［R+j（ωL-）］= I*R
則品質因數Q==== (1)
諧振頻率f0= （Hz） (2)
UC=UL=QU (3)
4．L、CX、f0對應關系
從上表可以看出110kV電力電纜試驗用電抗器可組合電感量為26H、13H、8.67H、6.5H等4種組合，220kV電力電纜試驗用電抗器可用電感量為26H、52H等2種組合。根據電抗器的額定電流來考慮，其計算如下：
I=ωCXUC CX=
（1）110kV電力電纜按規程要求耐壓為1.7U0=109kV則被試電纜最大電容量為:
單節按f0=30Hz，I=18.2A則CXmax≤0.87μf
兩節并按f0=30Hz，I=36.4A則CXmax=≤1.71μf
三節并按f0=30Hz，I=54.5A則CXmax≤2.57μf
四節并按f0=30Hz，I=72.8A則CXmax≤3.42μf
（2）220kV電力電纜按規程要求耐壓為1.4U0=178kV
兩節串按f0=30Hz，I=18.2A則CXmax≤0.87μf
兩串兩并按f0=30Hz，I=36.4A則CXmax≤1.71μf
根據上述計算結果即可求出被試電纜長度：L=CXmax/單位長度
電容量計算結果見表1：
表1
上表的計算電纜長度為本設備極限值，當考慮6000Pf的電容分壓器時被試電纜長度還應適當的減少一點。因此試驗時應盡量避免使用到極限值，并保留一定的余度。
5．現場試驗中應注意的幾個問題
5．1試驗電壓升不上去
我們在試驗過程中發現被試品上的電壓上不去，達不到規程要求值。經分析其原因有以下幾個方面原因：（1）電抗器到被試品的引線過長，造成諧振回路等效電阻R增大，致使Q值降低造成的。解決辦法就是盡量減少引線長度，用截面積大的導線即可解決。（2）用一般的試驗引線在較高電壓下會產生電暈效應，當天氣情況較差時電暈效應會更嚴重。由于電暈放電會產生能量損耗，能量損耗加大也可使Q值降低。造成升壓困難。因此當試驗電壓較高時宜采用管狀試驗線或截面較大的試驗線。
5．2試驗頻率問題
變頻電源頻率為30～300Hz，試驗頻率可選范圍較寬，當試驗頻率較低時即接近30Hz時勵磁變壓器損耗增大溫升較快，因此選擇電抗器時應該考慮這一點，盡量避免試驗頻率太低接近30Hz的頻率。建議使用頻率為35～75Hz之間為好，使其頻率比較接近工頻50Hz，這樣試驗更接近實際運行情況，試驗結果更有實際意義。
5．3電纜的接地問題
試驗前應檢查全部交叉互聯箱臨時接地線是否可靠接地，防止沒接地或接地不良造成的互聯箱放電擊穿問題。試驗完畢后應仔細檢查臨時接地線是否拆除，交叉互聯箱是否恢復正常的連接方式。
5．4試驗中其他應注意的問題
由于試驗設備低端螺栓帶電，其電壓最高可達25kV，因此在地面情況較差情況下電抗器下面應墊上廠家提供的墊圈，使之與地面保持足夠的安全距離。在不使用大墊圈時應注意電抗器底面帶電螺栓與地面保持足夠的安全距離。防止放電或接地短路。
