超低頻耐(nai)壓裝置主要關(guan)鍵技術一(yi)、產品及選用

1、命名說明

2、超低頻系(xi)列(lie)產(chan)品                         表(biao)1

3、根據被(bei)試對(dui)向選擇適當(dang)規格(ge)的(de)產品。

使用時(shi)，試品(pin)電容(rong)量不得超過儀器的額(e)定容(rong)量。試品(pin)電容(rong)量過小，會影(ying)響輸出波形。若(ruo)小于(yu)0.05μF，儀器將不能正常輸出。可并聯(lian)0.1 μF的(de)電(dian)容(rong)輔(fu)助(zhu)輸出。下面(mian)是(shi)一些(xie)設備的(de)電(dian)容(rong)量，供用戶(hu)參(can)考。

不同(tong)發電機的(de)單相對地電容(rong)量                          表2

交聯聚乙烯絕緣(yuan)單芯電力電纜的電容(rong)量(liang)(μF/km)    表3

4、試品電(dian)流的估算方法：

計算(suan)公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

超低頻(pin)耐壓裝置主(zhu)要關鍵技術二(er)、絕緣耐(nai)壓試(shi)驗(yan)原理

超低(di)頻絕緣(yuan)耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗實際(ji)上是工(gong)頻耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗的(de)(de)一(yi)種替代方法。我們知(zhi)道，在對大(da)型發電機、電纜等試(shi)(shi)品進行(xing)工(gong)頻耐壓(ya)(ya)試(shi)(shi)驗時，由于它們的(de)(de)絕緣(yuan)層呈現較大(da)的(de)(de)電容量，所以需要很大(da)容量的(de)(de)試(shi)(shi)驗變壓(ya)(ya)器或諧振變壓(ya)(ya)器。這(zhe)樣一(yi)些巨大(da)的(de)(de)設(she)備，不但笨重，造(zao)價高，而且使用十(shi)分不便。為了(le)(le)解決這(zhe)一(yi)矛盾，電力(li)部門采用了(le)(le)降低(di)試(shi)(shi)驗頻率，從(cong)而降低(di)了(le)(le)試(shi)(shi)驗電源的(de)(de)容量。從(cong)國(guo)內外多年的(de)(de)理(li)論和實踐證明(ming)，用0.1Hz超(chao)低頻耐(nai)壓(ya)試驗替代工頻耐(nai)壓(ya)試驗，不但(dan)能有同(tong)樣的(de)等效性，而(er)且設備的(de)體(ti)積大為(wei)縮小，重量大為(wei)減(jian)輕 ，理(li)論上容(rong)量約為(wei)工頻的五百分之一(yi)。試(shi)驗程序大大地(di)減化，與工頻試(shi)驗相比優越性更多。這就(jiu)是為(wei)什么發達(da)國家普遍采用這一(yi)方法的原因(yin)。我國電(dian)力部以委托武漢(han)高壓(ya)研(yan)究所(suo)起草了《35kV及以(yi)下(xia)交聯聚乙烯絕(jue)緣(yuan)電(dian)力電(dian)纜超低頻（0.1Hz）耐壓(ya)試驗方(fang)法(fa)(fa)》行業標準。我(wo)國(guo)正在推廣這(zhe)一方(fang)法(fa)(fa)，本儀器是根(gen)據(ju)我(wo)國(guo)這(zhe)一需(xu)要研(yan)制而成的(de)。可(ke)廣泛(fan)用于電纜(lan)、大型(xing)高(gao)壓(ya)旋(xuan)轉電機、電力電容(rong)器的(de)交(jiao)流耐壓(ya)試驗之(zhi)中(zhong)。

超(chao)低頻耐壓裝置主要關鍵(jian)技(ji)術(shu)三、產品簡介(jie)

本產品接合了現代數字變頻先(xian)進技術，采用微機控制(zhi)，升壓、降壓、測(ce)(ce)量(liang)、保護完(wan)全(quan)自動化，并且在自動升壓過程中能進行人工干預(yu)。由于全(quan)電子化，所以體(ti)積小重量(liang)輕、大(da)屏幕(mu)液(ye)晶(jing)顯示(shi)，清晰(xi)直(zhi)觀、打(da)印機輸(shu)出試(shi)驗報(bao)告。設計指標完(wan)全(quan)符合《電力(li)設備專用測(ce)(ce)試(shi)儀器通(tong)用技術條件(jian)，第4部分(fen)：超低頻高壓(ya)發生器通用技(ji)術(shu)條(tiao)件》電(dian)力(li)行(xing)業標準，使用十分(fen)方便(bian)。現(xian)在(zai)國內外(wai)均采(cai)用機械式的(de)辦法進(jin)行(xing)調制(zhi)和解調產生超低頻信號，所(suo)以存(cun)在(zai)正(zheng)弦(xian)波波形不標準，測量誤差大(da)，高壓(ya)部分(fen)有火(huo)花放電(dian)，設(she)備(bei)(bei)笨(ben)重，而且(qie)正(zheng)弦(xian)波的(de)二，四(si)象(xiang)限(xian)還需要大(da)功率高壓(ya)電(dian)阻進(jin)行(xing)放電(dian)整(zheng)形，所(suo)以設(she)備(bei)(bei)的(de)整(zheng)體功耗較大(da)。本(ben)產品均能克(ke)服這樣(yang)一些(xie)不足之處，另外(wai)，還有如下特點需要特別說明：

電(dian)流(liu)、電(dian)壓(ya)數據均直接通(tong)過(guo)高壓(ya)側(ce)采樣獲得(de)，所(suo)以數據真實、準確。

過壓保護：當輸(shu)出超過所設定的(de)限壓值時，儀器將停機保護，動作(zuo)時間小(xiao)于２０ms。

過流保(bao)護(hu)：設(she)計為高(gao)低壓雙重(zhong)保(bao)護(hu)，高(gao)壓側(ce)可按設(she)定值進行(xing)精準停機

保(bao)護；低(di)壓側的電(dian)流超過額定電(dian)流時(shi)將進行(xing)停機保(bao)護，動作時(shi)間都小于２０ms。

★ 高壓(ya)輸出保護電阻設(she)計在升(sheng)壓(ya)體內，所以外面不(bu)需另接保護電阻。

由于采(cai)用了高低壓閉環(huan)負反饋控制電路，所以輸出無容升效應(ying)。

超(chao)低頻耐壓(ya)裝置主(zhu)要關鍵技術四、技(ji)術(shu)參數(shu)

1、輸出額定電壓(ya)：參見表(biao)1

2、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力：參見表(biao)1    0.1  Hz  *大1.1μF

0.05 Hz  *大2.2μF

0.02 Hz  *大(da)5.5μF

4、測(ce)量精度：３%

5、電(dian)壓正，負峰值誤(wu)差：≤３％

6、電壓波形失(shi)真度：≤５％

7、使用條件：戶(hu)內、戶(hu)外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、電源：交流50 Hz，220V ±5%

9、電源保(bao)險管：參見表1

超低頻耐壓裝置主(zhu)要關鍵技術五、結構(gou)說明

1、控(kong)制(zhi)器(qi)面(mian)板示意圖  

                 ;            圖1

圖1中各(ge)部件示意(yi)以及(ji)功能說明(ming)：

(1)“地(di)”：接地(di)端(duan)子，使用(yong)時(shi)與大(da)地(di)相連。

(2)“控制(zhi)輸出”：輸(shu)出多(duo)(duo)芯插座，使用時與升壓體(ti)的輸(shu)入多(duo)(duo)芯插座相連(lian)。

(3)“對比度”：對比度調節旋扭，用于調節液(ye)晶(jing)顯示(shi)器(qi)的對比度。

(4)“功能鍵”：其功能由顯示器提示欄對應位置(zhi)提示。

(5)“AC220V”：電源輸入插座，內藏保(bao)險管。

(6)“開(kai)關”：電源開關。內藏指示(shi)燈，開時(shi)(shi)亮，關時(shi)(shi)熄。

(7)“打印機”：打印測試報告。

(8)“液(ye)晶顯示器”：顯示(shi)測試數據。

2、升壓器結構示意圖

主(zhu)要關鍵技術

超(chao)(chao)低(di)(di)頻通信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)系(xi)統天線效率很低(di)(di)，遠在幾千公里以外的(de)(de)水(shui)下潛(qian)艇接(jie)收到的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)非(fei)常微弱，這個信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)還必須與頻段內的(de)(de)電磁噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)和潛(qian)艇機動引起(qi)的(de)(de)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)進行競爭，所以超(chao)(chao)低(di)(di)頻收信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)機接(jie)收的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)噪(zao)(zao)比非(fei)常低(di)(di)。現(xian)有的(de)(de)一些通信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)技(ji)術(shu)(shu)已不能滿(man)足超(chao)(chao)低(di)(di)頻對潛(qian)通信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)可靠性要求，必須在以下的(de)(de)主要關鍵(jian)技(ji)術(shu)(shu)上尋(xun)找突(tu)破。

1.發射天線(xian)設計(ji)技術

美(mei)國(guo)在超低(di)頻(pin)通信研(yan)究的(de)初期，曾考(kao)慮(lv)利(li)用(yong)現(xian)(xian)有(you)(you)的(de)甚低(di)頻(pin)天(tian)(tian)線(xian)(xian)輻(fu)射超低(di)頻(pin)信號。通過估算(suan)和(he)試驗發現(xian)(xian)，天(tian)(tian)線(xian)(xian)輸(shu)入(ru)為兆瓦(wa)級的(de)功率(lv)，其(qi)輻(fu)射功率(lv)只有(you)(you)幾十毫瓦(wa)，無(wu)法滿足超低(di)頻(pin)通信要求。之后(hou)，美(mei)國(guo)對多種(zhong)天(tian)(tian)線(xian)(xian)設計方案(an)進行(xing)了(le)(le)研(yan)究和(he)探索，只有(you)(you)中間饋電兩端接地的(de)接地天(tian)(tian)線(xian)(xian)達到了(le)(le)實用(yong)價值(zhi)。

2.大功(gong)率合成技術

由于超(chao)低頻天線輻射效率十(shi)分低下，要求發射機(ji)能提(ti)供兆瓦(wa)級的功(gong)率。為了提(ti)高發射機(ji)電源使用(yong)效率，上世紀(ji)七(qi)、八十(shi)年代開(kai)始研究利(li)用(yong)大功(gong)率開(kai)關管進行信號"放(fang)大"技(ji)術。俄羅斯利(li)用晶閘管的開(kai)關作用實現了大功率"放(fang)大"。開關管"放大"的(de)基(ji)本思路(lu)是:它從輸(shu)入信(xin)號的波形(xing)采集有(you)關信(xin)息(如相位)，利(li)用這些信息去(qu)分別控制各功(gong)率(lv)開關(guan)，輸(shu)出幅(fu)度相(xiang)同且含有特(te)定相(xiang)位(wei)的矩(ju)形(xing)脈(mo)沖，把這些相(xiang)位(wei)按(an)特(te)定要求的矩(ju)形(xing)脈(mo)沖有序地疊加起(qi)來，經濾(lv)波(bo)而得到與(yu)輸(shu)入波(bo)形(xing)相(xiang)似、但功(gong)率(lv)非常(chang)大的輸(shu)出。主要難題是開關(guan)速度高、功(gong)率(lv)大的開關(guan)管(guan)(guan)的制造(zao)技術(shu)需(xu)要突破(po)，另外(wai)，開關(guan)管(guan)(guan)的**防護、波(bo)形(xing)合成技術(shu)需(xu)要進一(yi)步(bu)完善。

3.通(tong)信(xin)抗干擾技術

一方面由于超低(di)頻(pin)頻(pin)率低(di)，可用的(de)頻(pin)率資源(yuan)有限，工(gong)作頻(pin)率實(shi)際上是公開(kai)的(de)，為敵方實(shi)施(shi)干擾創造了更多的(de)機會;另(ling)一方面，潛艇(ting)接收(shou)超(chao)低(di)頻信(xin)號時環(huan)境惡(e)劣，接收(shou)信(xin)號的信(xin)噪(zao)比非常低(di)下;這些都使通(tong)信的可(ke)靠性遭受到了(le)(le)致命的傷害。為(wei)了(le)(le)提高通(tong)信的可(ke)靠性，除了(le)(le)增大(da)發射功(gong)率外，還要選取適當的調制(zhi)解調和糾(jiu)錯編碼譯碼方式，在有限的帶寬里使用擴頻技術，從軟件(jian)和硬件(jian)上對信號(hao)進行處(chu)理(li)等(deng)措施。另(ling)外，在低噪(zao)聲放大(da)技術、脈沖干擾削波(bo)技術、工頻(50Hz或(huo)60Hz交(jiao)流)干擾抑(yi)制技(ji)術、海洋和大氣噪聲抑(yi)制技(ji)術、潛艇自噪聲抑(yi)制技(ji)術方等面需(xu)要進一(yi)步的研究。

4.提高(gao)通信速(su)率技術

超(chao)(chao)低(di)(di)頻(pin)通(tong)信(xin)(xin)的(de)信(xin)(xin)息速(su)率(lv)(lv)由于受到(dao)發信(xin)(xin)天線帶寬(kuan)的(de)限制十分(fen)低(di)(di)，再使用糾(jiu)錯編(bian)碼、擴頻(pin)通(tong)信(xin)(xin)等抗干擾技(ji)術后信(xin)(xin)息速(su)率(lv)(lv)會變得更(geng)低(di)(di)，通(tong)信(xin)(xin)可靠性的(de)提(ti)高(gao)是(shi)以犧牲信(xin)(xin)息速(su)率(lv)(lv)為代價的(de)，如美(mei)國(guo)早期的(de)超(chao)(chao)低(di)(di)頻(pin)對潛(qian)艇通(tong)信(xin)(xin)系統信(xin)(xin)息速(su)率(lv)(lv)的(de)建(jian)議值是(shi)0.01bps，即發(fa)送一(yi)個字符(fu)需要(yao)五至十分鐘(zhong)的(de)時間，如此低的(de)信息速率難以滿足通信實(shi)時性要(yao)求。

既(ji)要(yao)使通(tong)信可靠(kao)性提高(gao)，又要(yao)使通(tong)信速(su)率不至(zhi)于下降太低，需要(yao)解(jie)決(jue)和攻(gong)克的主要(yao)技術有兩個:一(yi)是在提高天線輻射(she)效率的同時需提高天線帶寬(kuan)的天線設計技術;二(er)是提高信源(yuan)和(he)信道(dao)編(bian)碼效(xiao)率的(de)技術 。