關于超低頻電壓在高電壓實驗中運用的研究

余陽

摘 要：在高電壓試驗中應用超低頻電壓的良好的實驗效果，克服直流電壓、0赫茲功率電壓的技術局限，具有良好的實用價值和優(yōu)越性，是一種具有廣闊的應用前景的實用技術。本文簡述了超低頻電壓在高壓試驗中的應用優(yōu)勢，并對其具體應用進行了簡要的分析，供有關人員參考。

關鍵詞：高電壓試驗；超低頻電壓；耐壓試驗

在社會經濟發(fā)展的過程中，我國的電氣設備應用范圍不斷拓展。在高電壓試驗中如果試驗變壓器具有較大的體積，運用起來往往比較困難。如果要用直流電壓來取代交流電壓，又會因為交流電壓和直流電壓的差異而造成實驗結果的偏差。運用超低頻電壓技術能夠很好地解決這一問題，能夠獲得較好的實驗效果。

1 超低頻電壓在高壓試驗中的應用優(yōu)勢

當前對電氣設備的絕緣性質的檢測主要使用的是50 赫茲交流電壓的耐壓試驗，該實驗方法的優(yōu)點在于快捷、便利、直接，然而這種試驗方法仍然有一定的缺陷。如果試驗中遇到容量較大的電氣設備，為了輔助實驗，往往需要配備具有較大容量的試驗變壓器，從而出現(xiàn)重量超重、體積過大的問題，給正常的搬運帶來諸多不便。

在相關科技發(fā)展的過程中，電氣設備有著越來越大的設計容量，原有的實驗設計已經不能滿足實驗的要求，這就需要運用直流電來取代50赫茲交流電壓來進行耐壓實驗。然而事實上在絕緣電源的分布規(guī)律方面，直流電壓和交流電壓有著一定的差異，這種實驗方法不能對真實的情況進行反映，產生了新的局限性[1]。

為了克服以上兩種局限性，可以積極運用超低頻電壓新技術。超低頻電壓技術能夠克服電氣設備容量過大的問題，這是由于實驗設備的頻率和交流設備的容量之間存在正比關系。同時在超低頻電壓試驗中能夠使被試品絕緣電壓的分布要求得到滿足。一般情況下可以使用0.1赫茲的超低頻電壓。這是由于0.1赫茲的超低頻電壓雖為交流電壓，但具有很低的頻率，而且能夠滿足絕緣重相同分布的要求。與此同時0.1赫茲交流電壓能夠避免現(xiàn)場實驗中受到的電網運行的干擾。

2 在XLPE電纜中應用耐壓試驗

直流電壓不能對XLPE電纜進行實驗，除了上述原因之外還有以下幾個問題。第一，XLPE會受到直流高電壓實驗帶來的不良影響，不僅不能得到預期的實驗結果，還會對空間電荷造成影響。在交流電壓中，一些在直流電壓實驗中原本不會出現(xiàn)問題的方面也有可能出現(xiàn)問題，例如電纜頭。同時閃絡、擊穿等現(xiàn)象也會損壞接頭的絕緣和電纜。

根據相關調查，運用0.1赫茲的超低頻電壓進行XLPE電纜實驗，能夠極大的降低頻率，減小充電電流，減小實驗變壓器設備的重量和體積，設備重量約為150千克，體積和重量都遠低于運用50 赫茲電壓電壓實驗時所需的600千克實驗變壓器[2]。

3 在發(fā)電機中運用耐壓試驗

容量較小的發(fā)電機是耐壓實驗的主要對象，如果發(fā)電機的容量過大，普通的50赫茲交流電壓就需要應用調壓器和變壓器，而調壓器和變壓器往往具有較高的電流，因此對低壓試驗電源具有較高的要求。由于變壓器具有較大的短路容量，如果進行絕緣擊穿試驗，鎖芯很容易受到損壞，不利于后續(xù)檢修工作的開展。如果要獲得更為理想的實驗效果，可以使用0.1 赫茲的超低頻交流電壓。由于頻率的降低，變壓器容量也會隨之降低，僅為原容量五百分之一左右，實驗壓力大為減輕。原有的實驗需要數百千伏安，而應用0.1赫茲超低頻交流電壓進行實驗可以降低到幾千伏安。

當前的技術水平已經可以在耐壓試驗中應用0.1赫茲的超低頻交流電壓。例如對某水輪發(fā)電機進行絕緣試驗，該水輪發(fā)電機，運行時間為25年，容量為11.25兆瓦、電壓為10.5 千伏。分別運用50赫茲交流電壓、0.1赫茲超低頻交流電壓，對不同位置進行擊穿實驗，發(fā)現(xiàn)0.1赫茲超低頻交流電壓已經能夠對其他兩種實驗技術進行完善。當前還必須繼續(xù)研究引入等效系數的概念，一般情況下將兩個擊穿電壓的峰值比用等效系數來表示，國際上并沒有對等效系數的數據選擇進行統(tǒng)一，我國選用的等效系數通常為1.2[3]。

4 運用超低頻電壓對局部放電進行監(jiān)測

運用0.1赫茲超低頻電壓能夠有效地監(jiān)測局部放電的情況。在局部放電監(jiān)測中，如果使用高壓電氣設備，會遇到很多問題，例如外界對實驗現(xiàn)場造成的干擾，以及實驗設備的容量不足的問題，而這兩個問題都可以通過應用0.1赫茲超低頻電壓來解決。試驗電源頻率與干擾電源頻率過于接近是造成實驗受到外部電源干擾的主要原因。因此應用0.1赫茲超低頻電壓之后，試驗電源和干擾電源之間的頻率之間具有500倍左右的差距，從而使試驗電源具有更好的抗干擾性能。根據現(xiàn)場試驗證明，在局部放電中應用0.1赫茲超低頻電壓確實有著良好的抗干擾能力。

在模擬實驗中可以發(fā)現(xiàn)，在對電氣設備的局部放電情況進行監(jiān)測的過程中，50赫茲工頻電壓和0.1 赫茲超低頻電壓得出的實驗效果和主要規(guī)律有一定的相似性。如果出現(xiàn)了較低的氣隙電阻，50赫茲工頻電壓和0.1赫茲超低頻電壓都需要進行矯正，這也是二者的一個共性。在進行實際測量時，有兩種措施可以進行局部放電的比較。一種是將超低頻峰值電壓表放置在局部放電峰值的監(jiān)測實驗中，還有一種是使用多通道的脈沖高度分析儀器，第二種措施應用的比較廣泛。如果要進一步提高測試的精度，也可以在其他設備的基礎上應用0.1赫茲超低頻電壓監(jiān)測技術，有利于進一步提高實驗的效果。

5 結語

綜上所述，在高電壓實驗中運用0.1赫茲超低頻電壓能夠取得良好的效果，其不僅可以提高實驗電源的抗干擾能力，也可以減小實驗設備的容量。與此同時在耐壓試驗中應用0.1赫茲超低頻電壓，以此來替代傳統(tǒng)的50赫茲交流電壓，也能過克服傳統(tǒng)實驗中的弊端，取得良好的實驗效果。0.1赫茲超低頻電壓在高電壓實驗中的應用具有較高的實用價值和優(yōu)越性，應該對其進行進一步的研究和完善，推動超低頻電壓技術的發(fā)展，不斷拓展其應用范圍。

參考文獻：

[1]楊運經，習崗，張社奇，等.極低頻高壓脈沖電場生物學效應儀的設計與應用[J].農業(yè)工程學報，2012（02）.

[2]王志鵬，何聞，于梅，沈潤杰.超低頻振動校準自動控制系統(tǒng)的研究[J].機電工程，2011（06）.

[3]陳斌，霍光.交聯(lián)電纜耐壓試驗方法的探討[J].電氣應用，2010（14）.