交流电压范文
时间：2023-04-06 02:01:44
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篇1
众所周知，油浸纸绝缘电力电缆的现场试验一般都采用直流电压。试验时可以同时测量泄漏电流，由泄漏电流的变化或者泄漏电流与试验电压的关系，可用以判断绝缘状况。数十年对油浸纸绝缘电力电缆采用直流耐压试验的实践，已证明其作为现场定期预防性试验项目能得出满意的试验结果，这也就是充油和压气电缆用直流电压进行现场试验的理由。这个试验方法也同样用于高压XLPE绝缘电缆，它似乎是唯一可行的方法。
1XLPE绝缘电缆线路用直流耐压试验的缺点
高压XLPE电缆线路的运行试验表明，现场采用直流耐压试验不能有效地检出有缺陷的XLPE绝缘电缆及附件。各国运行经验发现通过直流耐压试验的XLPE绝缘电缆及附件在投入运行后有击穿故障发生。
为此，CIGREWG21-09工作组(高压挤包绝缘电缆试验)于1984年向世界各国电缆制造商和电力公司调查，并组织进行模拟结构样品试验，进一步确认高压XLPE绝缘电缆采用直流耐压试验是不恰当的，其存在以下明显的缺点：
a)直流电压下绝缘电场分布与交流电压下电场分布不同，前者按电阻率分布，而后者按介电系数分布，尤其在电缆终端和接头等高压电缆附件中，直流电场强度的分布与交流电场强度分布完全不同。这往往造成交流工作电压下有缺陷部位在直流耐压的现场试验时不会击穿而被检出，或者在交流工作电压下绝不会产生问题的部位，而在直流耐压现场试验时发生击穿。
b)XLPE自身的固有场强高，要用很高的直流试验电压甚至严重损伤电缆才能检出。例如，20kVXLPE电缆绝缘的50%处有金属尖端，结果却在10U0的直流电压下才能使其击穿。再者，在接头内有金属尖端或密封电缆头周围有严重的缺陷，即使用12U0～16U0直流电压试验也不可能检出。
c)由于XLPE的高绝缘电阻和相应的空间电荷效应，尚不能排除在直流电压下会造成XLPE电缆绝缘非故意的预先损伤。直流耐压试验时形成的空间电荷，可造成电缆在投入交流工作电压运行时击穿，或附件界面因积聚电荷而沿界面滑闪。
2调频串联谐振装置实例
传统的直流电压试验存在着严重缺点，必须寻求新的较为有效的试验方法。非常自然的、符合绝缘机理的倾向，是采用交流电压试验方法，关键是要开发新型的交流电压试验设备。本文将详细介绍由西门子柏林电力电缆厂等研制的8MVA，160kV调频串联谐振试验装置。
2.1移动式
调频串联谐振装置设计的首要目的是试验安全、简便和快速，整个试验设备均安装在低底架的大卡车上。最重的组件是电抗器，重156.8kN。车辆总重量约400kN。
2.2试验电压连接线
电源电压经OHL门架的户外终端和变压器的输出端或气体绝缘开关(GIS)而馈电至用户的电缆线路。通常连接到试验设备的电抗器，包括可接至户外套管或试验电缆的插入式浇注树脂绝缘管。内部绝缘为SF6，以便能够快速、安全和干燥地装配。
1—带有固定电感的电抗器，并可改变电压输出；2—户外终端；3—已装在电缆盘上的试验电缆，带有符合IEC859的开关设备的密封终端；4—馈电连接电缆；5—SF6气体充气站；6—用液压驱动的起吊机；7—控制室；8—户外终端运输用的贮存器
2.3户外套管
户外套管的户外部分有防水硅橡胶裙边，并模铸在耐压的增强玻璃纤维塑料支撑管上。户外套管的内部，导体是用交联聚乙烯绝缘并用硅橡胶电容式应力锥来控制场强。附加的内部绝缘为SF6。这种结构使安装比较容易，此外，试验也不会受天气的影响。
户外套管装在电抗器上，用柔软的铜导线接至被试电缆线路的户外密封终端。如果该铜导线很长或沿着曲折的途径，则应采用绝缘子来支撑。
2.4GIS馈电的试验电缆
如果被试电缆和系统端接在GIS(气体绝缘开关设备)内，则电源馈电线可接至为试验而特殊安装的连接器壳体，壳体尺寸符合IEC859要求。
两端都有密封终端的试验电缆绕在电缆盘(安装在车上)上，而且可拉开至70m长。用电子器件控制电缆盘的传动机构使敷设试验电缆时达到灵活而且支撑牢固。用试验电缆可接至现场GIS附近的任何地方。
试验电缆的密封终端，与户外套管一样都是充以SF6气体，确保装配工作简易和安全。
2.5初级电源的连接电缆
在大多数使用场合，试验电源均从用户的系统获取。根据被试电缆的长度和电容，视在功率可能需要达200kVA。但是，在很多的试验场合下，可能仅仅需要电源视在功率小于50kVA。为此，运输车还有装在电缆盘上的连接电缆，长度200m。
在所接入的电源负荷较大的场合或者馈电位置远离公用电源系统时，本移动式大容量调频串联谐振装置还添加有可灵活移动的发电机。
2.6绝缘气体源的环境安全
运输车上有SF6气体充气站，提供所需的SF6气体以及充气至密封终端的真空和压力系统，并提供可排气和再充气5MPa的压力容器。
2.7在运输车上起吊工作
户外终端或试验电缆密封终端安装至电抗器需要质量达100kg的起重机。起重机也安装在拖车上。这样，在用户的现场就可直接进行工作而不受其他任何辅助设备的限制。
在开始安装的时候，通常不可能与用户的电网相连接。因此，起重机由直流电动机液压驱动，直流电动机由拖车上的蓄电池供电。这样，进行试验的准备工作不会有任何延误。
2.8设备控制和用户操作室
运输车是按成套移动式调频串联装置而设计的，适用于户外使用。因此，也装有宽敞的测试间。其内包括电子器件控制设备，计算机控制的联机装置以及容纳操作和观察人员的足够空间。用户能在各种气候条件下从事试验，而且便于试验时做记录或试验全部结束后立即编写试验报告。
3运行经验
本试验装置自研制成功后，已用于110kVXLPE绝缘电缆线路的现场试验，并取得初步有效运行经验。
自从1996年以来，已在高压电缆线路进行交流电压试验。大约80%的试验连接是经由户外密封终端而进行的，约20%则是经由GIS开关装置进行。在已试验的电缆线路中，长度最长的约3.8km，最高试验电压为160kV，仅利用试验设备最大功率的50%。这意味着还可以试验更长的电缆线路。
经由户外密封终端可方便地把交流电压馈电至被试电缆线路。接线方式如图2所示。利用铜导线把电抗器的电压输出接至电缆密封终端。
4结束语
用于长距离电缆线路的交流电压试验，需要相当大和重的试验设备。为此，以往的XLPE电缆都是采用直流电压试验。高压XLPE电缆线路的运行经验表明，采用直流电压耐压试验不能有效地检出XLPE电缆缺陷，特别是有缺损的XLPE电缆附件。这一点已取得国际共识，采用更有效的试验方法势在必行。
通过对工频串联谐振试验装置的研究和试制，已获得一种适合于XLPE绝缘电缆和附件的试验方法，即施加工频或接近工频的交流电压，在电缆及附件上产生的电场分布与实际运行工作电压下的电场分布相同，能够比较有效地检出XLPE电缆及附件缺陷，并逐步成为各国用作XLPE绝缘电缆线路的现场试验方法。
本文所介绍的新型调频串联谐振试验装置，是把供电电源、产生试验能量的主设备、连接至电缆线路的专用连接线和控制单元等所有组件全部安装在低底架的拖车上。这样就能机动灵活便于运作。迄今，最频繁使用的是把试验电压接至户外密封终端，也进行过把交流电压经由试验电缆而馈电至符合IEC859的GIS开关设备。运行经验表明，该装置的电气系统和连接技术两者的研制都是令人满意的，而且可对高压XLPE绝缘电缆线路进行既可靠又经济的交流电压试验。
综上所述，开发并应用适合现场试验的交流高压试验装置具有现实意义。我们要借助国外的经验，加强试验设备研制开发，加强试验技术的研究，希望高压XLPE绝缘电缆线路的现场试验会有突破性成就。
参考文献
1WeinbergW，GoehlichL,ScharchmidtJ.SitetestsofXLPE-insulatedhigh-voltagecablesystemswithACvoltage［J］.ElektrizittsWirtschaft,1997,96(9):400～407
篇2
【关键词】试验变压器；串联谐振设备；电力变压器；特点
【中图分类号】TM832【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2015）23-0181-02
前言
对于特高压输电技术和绝缘的研究需要使用特定的特高压交流试验电源，而随着特高压输电技术的进步，对于特高压交流试验电源的要求也越来越高，一般来说，特高压交流试验电源需要更大的工作电压和充电容量，能为试验提供更多的输入电压和电源容量，同时能在标准工作电压下长期稳定运行，符合相应的绝缘水平的标准要求。在试验频率上要高于工作频率，能适应电压调整并且能冲击合闸。因此对于特高压交流试验电源不同类型电源进线特点研究和比较显得极为重要。
1特高压交流试验电源特点探讨
1.1试验变压器
1.1.1电压和电源容量
试验变压器一般来说包括单级式试验变压器和串级式试验变压器，串级式试验变压器能满足三相组的电流和电压需求。从电压的角度来看，试验变压器的输出电流较小，输入容量受到严格的控制，因此电源容量较小，而利用串级式试验变压器提高电源容量在理论层面可行，但是从经济性和操作可行性的角度来看并不现实，经济效率较低，而且实际意义不大。
1.1.2运行方式和绝缘效果
试验变压器是运行效果并不算优异，由于其自身的散热性能的影响，并不能长期的运行，而且绝缘系数较小，绝缘效果不理想，并不能满足绝缘要求，在大气电压和操作电压增大的同时很难做出相应的调整。
1.1.3输入频率
试验变压器的输入频率采用工频源输入，利用调压器来调节电压。试验变压器经济效益好，适用于容量较小的短时间试验。
1.2串联谐振设备
1.2.1电压和电源容量
串联谐振设备主要适用于单相高电压的试验，在三相电压试验中并不能应用，而且在一定程度上根据具体的调节情况，数据分析可以选择其中一相来进行分析，在每一相都对称的情况下，选择哪一相对整体结果影响都不大，而三相电压试验中三相负荷并不对称，选择其中一相很难准确。从具体的特高压交流试验中可以看出，对负荷特性的要求较高，尤其是不能影响品质因素，而串联谐振设备对三相串联谐振回路的调节很困难。串联谐振设备主要的原理就是谐振原理，利用电感补偿容性来调节无功功率，利用较小的输入电源来达到较好的试验效果，但是串联谐振设备主要还是适合容性容量较小的试验。
1.2.2运行方式和绝缘效果
串联谐振设备本身具有散热装置，能长时间稳定运行，但是绝缘系数较小，绝缘效果不理想，并不能满足绝缘要求，在大气电压和操作电压增大的同时很难做出相应的调整。
1.2.3输入频率
串联谐振设备的回路主要有工频串联谐振回路和变频串联谐振回路，两种不同的回路的输入频率不同。工频串联谐振回路一般来说，需要选择工频源，然后通过对电感量和电压的调节来达到谐振效果，而变频串联谐振回路利用调节变频装置源来调节如初频率，然后调节变频范围和电压达到预期目的。串联谐振设备适用于单相高电压试验，并且容量较大。
1.3电力变压器
1.3.1电压和电源容量
电力变压器本身的容量较大，尤其是和其他类型的特高压交流试验电源来说容量更大，而且在实际的电力系统中应用更为普遍。电力变压器本身就是一种较为常见的交流试验电源，可以通过升压变压器将试验电压进行调整，同时也能满足三相组的要求，容量更大。对于电压来说，由于输入电流较大，因此输出容量受到一定的限制，在具体的特高压交流试验中可以降低电压的空载损耗，选择最小的限制容量，这样能保证其长期稳定运行。
1.3.2运行方式和绝缘效果
电力变压器和试验变压器的结构有很大的差异，其中有较大的设计亮点，散热能力和绝缘水平较好。电力变压器能长期稳定的运行，保证试验长时间的工作，但是需要注意的是，如果电力变压器的容量长期比试验用的容量大会在一定程度上影响机械设备的运行成本，因此需要增加试验容量。在电力变压器的绝缘效果上考虑，根据标准的设计要求，能承受较大电压的侵袭，绝缘效果较好，因此不需要进一步的电压限制措施。
1.3.3输入频率
电力变压器的工频源能满足工频频率的要求，并且能满足不同试验频率的要求，也能将电源电压进行调整，产生变频源，使其符合试验电压的要求。电力变压器能通过调压器和调压机组来进行电压调节。电力变压器经济效益较差，但是适应能力强，适合大多数的特高压交流试验。
2特高压交流试验电源特点比较
特高压交流试验电源中试验变压器、串联谐振设备和电力变压器这三种特高压交流试验电源的具体特点，从电压和电源容量、运行方式和绝缘效果、输入频率、适用范围四个方面对这三种特高压交流试验电源进行比较，能直观的看出每种交流电源的具体特点。通过对特高压交流试验电源不同类型的比较，可以分析出每种交流电源的特点和适用范围，同时也能根据具体的试验选择不同类型的电源。在特高压交流试验电源想选择上可以从经济性、时间范围和容量以及相数等方面选择，通过不同指标的综合衡量选择最佳的特高压交流试验电源类型，能更好的保证试验效果，为特高压输电技术试验提供更为标准、稳定的电源。
3结语
综上所述，特高压交流试验电源主要包括试验变压器、串联谐振设备和电力变压器这三种特高压交流试验电源，通过对每种交流电源的特点分析，明确了每一种交流电源的特点和适用范围，具体来说，试验变压器经济效益好，适用于容量较小的短时间试验，串联谐振设备适用于单相高电压试验，并且容量较大，电力变压器经济效益较差，但是适应能力强，适合大多数的特高压交流试验。根据三种特高压交流试验电源的特点探讨和比较能在之后的工作中根据实际情况选择不同的电源，满足试验的要求。
参考文献
[1]丁薇，张福增，马仪，王科，徐肖伟.特高压交直流污秽试验电源特性试验研究[J].高压电器，2012，03：1~5+11.
[2]方璐，徐先勇，罗安，方厚辉，李琪，吴敬兵.调频式谐振特高压试验电源最优PWM波形分析与实现[J].电网技术，2012，03：15~21.
篇3
引言
交流稳压技术的发展一直倍受广大用户和生产厂商的关注，其原因在于我国市场上现有的各种交流电力稳压产品，在技术性能上都有不尽人意之处。
在我国应用较早，且用户最广的交流电力稳压电源当属柱式（或盘式）交流稳压器，虽然这种稳压电源有很多优点，但由于它是用机械传动结构驱动碳刷（或滚轮）以调节自耦变压器抽头位置的方法进行稳压，所以存在工作寿命短，可靠性差，动态响应速度慢等难以克服的缺陷。
近年来不少生产厂家针对柱式交流电力稳压器所存在的缺点，纷纷推出无触点补偿式交流稳压器，大有取代柱式稳压器之势。这种电源实质上仍然是采用自耦方式进行调压，所不同的只是通过控制若干个晶闸管的通断，改变自耦变压器多个固定抽头的组合方式，来代替通过机械传动驱动碳刷改变自耦变压器抽头位置的一种调压方法。这种方法固然提高了稳压电源的可靠性和动态响应速度，但却失去了一个重要的调节特性——平滑性，即调节是有级的，其必然结果是稳压精度低（一般只有3％～5％），并且在调节过程中，当负载电流很大时会冲击电网并产生低频次谐波分量，对负载也会产生冲击；另外采用这种方法所用变压器较多（一相至少需二台，即一台自耦变压器，一台补偿变压器），这就增加了电源的自重和空载损耗。
伴随着全控开关器件的容量和性能以及模块化程度的提高，集成控制电路功能的不断完善，吉林市长城科技有限责任公司凭借自己的科技实力，率先研制出采用PWM技术，通过全控开关器件IGBT，对交流进行斩波控制的新型补偿式交流稳压电源——JJY－ZK/BW系列斩控补偿式交流稳压电源。为我国交流稳压技术的创新和满足市场对高性能交流稳压电源的需求开创了新局面，下面对PWM交流斩控技术在该种交流稳压电源中的应用原理及性能做一简要介绍。
1 PWM交流斩控调压原理
图1（a）所示，假定电路中各部分都是理想状态。开关S1为斩波开关，S2为考虑负载电感续流的开关，二者均为全控开关器件与二极管串联组成的单相开关[见图1（b）]。S1及S2不允许同时导通，通常二者在开关时序上互补。定义输入电源电压u的周期T与开关周期Ts之比为电路工作载波比Kc，（Kc=T/Ts）。图1（c）表示主电路在稳态运行时的输出电压波形。显然输出电压uo为：
式中：E（t）为开关函数，其波形示于图1（c），函数由式（2）定义。
在图1（a）电路条件下，则
E（t）函数经傅立叶级数展开，可得
式中：D=ton1/Ts，ωs=2π/Ts，θn=nπ/Ts；
D为S1的占空比；
ton1为一个开关周期中S1的导通时间。
将式（4）代入式（3）可得
式（5）表明，uo含有基波及各次谐波。谐波频率在开关频率及其整数倍两侧±ω处分布，开关频率越高，谐波与基波距离越远，越容易滤掉。
在经LC滤波后，则有
把输出电压基波幅值与输入电压基波幅值之比定义为调压电压增益，即
由此可见电压增益等于占空比D，因此改变占空比就可以达到调压的目的。
2 控制方案设计与工作原理
一般情况下，PWM交流斩控调压器的控制方式与主电路模型、电路结构及相数有关。
若采用互补控制，斩波开关和续流开关在换流过程中会出现短路，产生瞬时冲击电流；如设置换相死区时间，又可能造成换相死区时间内二个开关都不导通使负载开路，在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。本方案采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式，如图2所示。对相数而言本方案采用三相四线制，即用三个单相电路，组合成三相电源，这样可以避免相间干扰，保持各相电压输出稳定。
由图2可见，V1，VD1与V2，VD2构成双向斩波开关，Vf1，VDf2与Vf2，VDf1构成双向续流开关；Lof及Cof分别为滤波电感、电容；u1为补偿变压器初级绕组两端电压，u2为向主电路补偿的电压。本方案采用了有电压、电流相位检测的非互补控制方式。图3为在RL负载下，这种非互补的斩波开关和续流开关门极驱动信号的时序配合及一个电源周期中输出电压的理想波形。
由图3可见根据负载电压电流相位，一个电源工作周期可分为4个区间.
上述工作状态，可用逻辑表达式表示为：
为保证电源满足负载特性的要求及运行可靠性,本方案采用了图4所示的控制电路结构。
3 补偿稳压原理及控制
图5示出补偿稳压电路。
图5中电网电压u，补偿电压uc，输出电压uo均为工频。当u与uc相位差?=0°时，uo=u＋uc；当?=180°时，uo=u－uc。因此，当电网电压u变化时调节uc的大小以及与u的相对极性即可保证uo的恒定。
u与uc相对极性变换的控制如图6所示。其输出uQ接双向晶闸管的过零触发电路。采样信号取自uo经整流滤波后的输出。电位器Rp用于调节输入信号的门槛电压，其传输特性如图6（b）所示。
4 结语
PWM交流斩控技术用于交流稳压，显著地提高了交流稳压电源的技术性能，其主要特点是：
1）可采用全固态器件，真正做到了无触点、无抽头，因而可靠性高、工作寿命长；
2）平滑调节，输出无级差，对电网及用户无冲击，不产生低频次谐波干扰；
3）输出精度高，实际精度可达到±0.5％，即便在正补偿与负补偿变换瞬间，输出电压波动也不超过额定电压的1％；
4）动态响应速度快，可达ms级；
篇4
关键词: 封闭母线支柱绝缘子交流耐压试验
中图分类号：F407文献标识码： A
一．概述
某发电厂#7机组发电机出口电压27kV，出线采用离相封闭母线，主回路封闭母线A相50米，B相60米，C相43米，规格为外壳Ф1572×11，导体Ф940×16；三角连接回路封闭母线规格为外壳Ф1230×8，导体Ф600×15；分支封闭母线单相220米，规格为外壳Ф780×5，导体Ф150×12。支柱绝缘子采用瓷质绝缘，两侧盆子采用有机绝缘。通过封闭母线，将发电机、中性点柜、励磁变压器、高压厂用变压器、主变压器连接在一起。
二．试验过程说明
封闭母线试验电压为57.6kV，由于封闭母线相当于一圆柱形电容，电容值大，试验需要大容量设备。本次试验采用串联谐振式工频耐压装置，一次容量150kVA,二次容量350kVA，可以满足本次试验所需容量。试验前空试仪器，过压整定为59.6kV，作为过压保护用。为避免交叉作业，试验选择晚上进行。4日晚，准备工作结束，开始进行发电机封闭母线交流耐压试验。A、B相绝缘电阻分别为37.6/85.5 GΩ、37.4/88.0 GΩ，吸收比都在2.3左右，绝缘良好，交流耐压试验顺利通过。C相绝缘电阻170 MΩ，并且几乎没有吸收现象，绝缘状况差。根据电气装置安装工程电气设备交接试验标准，35kV及以下的支柱绝缘子的绝缘电阻值，不应低于500 MΩ，初步确定，C相封闭母线有不合格支柱绝缘子。经讨论，先施加较低电压等级交流电压，检查是否有放电声音。试验电压升至23kV时，周围有轻微的闷响，伴随着闷响，谐振变压器控制台的电流表和功率因数表有小幅度的抖动现象，当电压升至25kV时，试验装置过流保护动作，耐压装置断电。试验后C相绝缘电阻值为180 MΩ，变化不大。5日清晨，轻雾，空气湿度略大，由于封闭母线微正压装置未投运，A、B两相封闭母线绝缘电阻值均有明显下降，阻值500 MΩ左右，C相略有下降；至上午10时，天气晴好，A、B两相封闭母线绝缘电阻值均明显回升，达到50 GΩ左右，C相封闭母线绝缘电阻值变化仍然不明显。初步判断C相有支柱绝缘子带有裂纹。5日晚继续进行第二次交流加压，电压长时间维持在25kV左右后，再逐步升高电压至试验装置保护动作。6日晚第三次施加交流电压，至7日晚第四次施加交流电压时，封闭母线内部发出爆裂声，试验装置保护动作时的试验电压分别为25kV、42kV、33kV、30kV。停止试验，做好封闭母线的接地后，进入封闭母线检查，发现一绝缘子已经爆裂。8日更换该绝缘子后，C相封闭母线绝缘电阻值上升为39.4/89.5GΩ，交流耐压试验顺利通过。
三．试验过程分析
绝缘子为陶瓷材质，陶瓷与金属底座之间采用混凝土胶装，整体为夹层绝缘，并且封闭母线等同于大电容，测试绝缘电阻时会有吸收现象，支柱绝缘子受潮或者绝缘体内部有贯穿性缺陷时，吸收现象不明显甚至没有吸收现象。5日清晨的绝缘数据说明，A、B两相绝缘子表面附着一层水膜，使绝缘电阻下降，并且无吸收现象，天气晴好后，水膜消失，绝缘电阻回升；而C相一只绝缘子存在裂纹，潮气一直存在于裂纹中，使绝缘电阻基本没有变化。继续施加交流电压的目的在于，施加交流电压后，绝缘子裂纹沿面会因介质损耗而发热，热量积累一定程度便会爆裂，从而确定问题绝缘子的位置。前两次试验电压因为长时间维持在25kV以下，发热使裂纹中的潮气散发出去一部分，5日晚试验时的放电电压比4日晚试验时的动作电压高，因为相同的原因，第二次试验电压比第一次高。经过两次放电，使绝缘子裂纹沿面部分碳化，使第三次试验动作电压略低，第四次试验时因为热量积累到了极限发生爆裂。进入封闭母线检查，印证了推测，绝缘子已经破裂为若干片，从残片上可以看出绝缘子内部的裂纹。更换绝缘子后，绝缘电阻和其它两相相近，说明C相封闭母线中仅此一只绝缘子绝缘不合格。
四．图片分析
图一 试验后爆裂的支柱绝缘子
图二 爆裂后的残片
图一所示为试验后爆裂的支柱绝缘子，可以看出绝缘子内部胶装疏松，不均匀，瓷质内部有裂纹，耐压过程中，裂纹表面发生沿面放电。图二所示，是绝缘子爆裂后相对较小的碎片，约5cm×2cm×1cm，图中可以看出绝缘子瓷质部分在烧制过程中内部形成的裂纹，裂纹处表面圆滑泛光，与周边瓷质粗糙的表面不同。图片右下方是与封母导体接触的地方，此处碳化痕迹最严重，说明此处放电最先发生。
五．试验电压的计算方法
27kV电压等级设备的交流耐压试验电压值，在电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB50150－91，本工程当时尚未2006版规程）中没有明确给出。本次试验采用插入法计算得出试验电压值。用曲线模拟试验电压值与设备电压等级之间的关系，其中，为设备电压等级，为试验电压值。该曲线为一近似曲线，取不同的常数a、b、c可以模拟不同的曲线，基本可以满足工程的需要。取15kV、20kV和35kV电压等级设备试验电压作为参考，由于试验时带封闭母线两侧的盆子进行，试验电压标准取固体有机绝缘材料等级，分别为36kV、45kV、72kV，列方程组如下：
------（1）
------（2）
------（3）
求解此方程得：a=1.8，b=1，c=9。
把27kV电压等级带入曲线，求得试验电压值应为57.6kV。
六．小结
交流耐压试验为破坏性试验，本案例正是利用了这一点。长时间施加交流高电压，使绝缘体内部绝缘薄弱环节产生较大的介质损耗，发生热击穿。
篇5
关键词：直流；交联聚乙烯绝缘；空间电荷；模注接头；模注终端；界面；应力锥；
为探索交联聚乙烯绝缘直流电缆附件的设计参数，笔者曾用交流110kV 和220kV 的预制型户外终端和预制型中间接头分别安装在±200kV的交联聚乙烯绝缘直流电缆上多次进行直流性能的摸底试验。令人惊讶的不仅是这两个电压等级的交流电缆附件都不能通过±200kV直流电缆的热循环试验，在热态（导体温度70℃，电压DC 1.85U0）下很快发生击穿，而且交流110kV附件和交流220kV附件的击穿水平无明显差异。这一事实证明，尽管交、直流电缆附件在结构上很相似，但是简单地用加大电缆附件的绝缘尺寸的办法设计直流电缆附件，其结果是不理想的。众所周知，这是由于交、直流电缆的工况有很大差异。交流电场是由介电常数ε控制，受电场和温度的变化量较小。直流电场是由材料的电导率σ控制，σ随电场和温度影响很大甚至达到几个数量级。因此，在直流电缆附件的绝缘内，电导率-温度-电场相互交替影响，不断地变化。绝缘内，特别是在不同绝缘材料组成的交界面（界面）上，会积聚空间电荷，导致局部电场畸变，甚至发生绝缘击穿【1】。抑制绝缘界面的空间电荷是开发高压直流电缆附件的关键技术。
1. 绝缘界面空间电荷的抑制
和交流电缆附件的结构相似，直流电缆附件的绝缘往往也是由多种绝缘材料组合而成的。不同绝缘材料的交界面处（界面），由于材料性能的差异，会积聚空间电荷，导致局部电场畸变，甚至可以达到正常工作场强的 7～8倍，导致绝缘的击穿。
直流电压下，空间电荷的积聚情况与材料性能（导电率和介电常数）、所施加的电压和测试的温度有关，而且变化很大。作为一个概念性的说明，图1 显示一个模型电缆绝缘层内空间电荷的积聚的情况。图1（A）显示单一的电缆绝缘（XLPE）内，空间电荷主要积聚在电极（导体和屏蔽）上，绝缘层的中间部分较少。然而，电缆附件的绝缘层往往是由两种或两种以上的绝缘材料组成，例如图1（B）示出由XLPE和EPR组成的组合绝缘，在XLPE和EPR的界面上积累大量的空间电荷。
目前普遍采用马克斯韦尔-瓦格纳（Maxwell-Wagner）的界面极化理论【2】【3】来解释界面空间电荷的积累情况，认为如果能使附件的增强绝缘的材料性能，主要是在不同温度和不同电场下材料的导电率和介电常数之比值与电缆的主绝缘相近，就能有效地抑制界面上的空间电荷，从而可以从根本上保证直流电缆附件的成功。这一理论也已被国内外大量学者在实验室中反复证实。
根据上述原理，一些电缆附件制造商和材料供应商开始研究和开发能在不同温度和不同电场下材料的导电率和介电常数之比值与电缆的主绝缘相近的新的直流电缆附件材料。从迄今所获得的结果【4】-【9】来看，国内一般都是以乙丙橡胶（EPR/ EPDM）为基料作改性配方。虽然有些实验室数据显示了不错的性能，但是迄今尚未见有商业化使用这类材料的报道。可见，对此种附件材料的开发难度相当大。
据介绍【10】ABB公司提出在电缆绝缘与附件增强绝缘之间加入了一层非线性过渡层，它能在不同温度和不同电场下分别与两侧的绝缘（电缆绝缘与附件增强绝缘）材料的导电率和介电常数之比值接近，从而抑制界面上的空间电荷。当然，这是解决界面空间电荷的一种很理想的方案，然而也是难度极大的方案。
基于现实的条件，为了解决电缆附件绝缘界面空间电荷积聚的问题，本文提出一种新型直流电缆附件的设计----无界面交联聚乙烯电缆附件。新的设计理念是将电缆附件的应力锥和接头增强绝缘用与电缆绝缘相似的交联聚乙烯料在电缆绝缘上模注成型。附件增的强绝缘与电缆绝缘交界面融成一体，皮之不存毛将焉附，消除了“界面”，空间电荷的积累情况得以根本的改善。
由此，笔者设计了直流模注型接头和直流模注型终端。上述两个模注型直流电缆附件试制样品安装在同一根±200kV/ 1000mm2的直流电缆上进行试验，取得良好效果。
2. 直流模注型接头的设计
图2 是直流模注型接头的结构示意。导体连接采用等直径焊接。导体屏蔽、接头增强绝缘和绝缘屏蔽采用与电缆绝缘相似的交联聚乙烯料模注成型，与电缆的绝缘和屏蔽熔融一体。
直流模注型接头的绝缘外径可以与电缆绝缘等直径，也可以略大于电缆绝缘外径。同时，接头的结构上充分考虑了海底电缆的使用特点。因此，直流模注型也可以作为海底电缆的工厂软接头用。
3. 直流模注型终端的设计
直流模注型终端的结构与预制型终端很相似，外绝缘是瓷套管或复合套管，油浸式，用应力锥控制终端内外电场分布。传统预制型终端的应力锥是在工厂内用硅橡胶或乙丙橡胶预制成型，在现场扩张后套入经过处理后的电缆绝缘上。这样，在电缆绝缘和应力锥之间形成了一个界面。如上所述，这层界面上在直流电场下会积聚空间电荷。直流模注型终端的应力锥用与电缆绝缘相似的交联聚乙烯料在电缆绝缘上模注成型，应力锥与电缆绝缘交界面融成一体，消除了“界面”，空间电荷的积累情况得以根本的改善。图3是直流模注型终端的结构示意和与传统预制型终端的比较。
4. 安装工艺和质量检测
直流模注型接头和直流模注型终端的模注成型是在现场进行的。方法如图4所示。图5示出现场安装工艺流程。全部工艺参数，包括注料量，注料温度，真空度，注料压力和交联温度等全过程用计算机控制。
5. 样品鉴定试验
众所周知，迄今还没有相应的国家（GB）标准和国际（IEC）标准规范直流电缆及附件的试验方法和要求。目前国际上大多数制造商都是参照国际大电力网会议第21工作组（CIGRE WG21-01）推荐的TB496【11】的试验方法进行试验。我国国家电线电缆质量监督检测中心推荐的技术规范TICW7.1-2011【12】等同采用了CIGRE TB496 WG21-01的推荐方法，在国内普遍受到认同。
本次样品鉴定试验是参照上述CIGRE TB496 WG21-01和TICW7.1-2011推荐的方法进行的。在一根±200kV / 1000mm2的直流电缆上，安装±200kV 直流模注型接头和±200kV 直流模注型户外终端组成试验回路。在国家电线电缆质量监督检验中心通过了采用电压源换流器（VSC）的±200kV直流系统的电缆附件型式试验项目。表1列出主要试验项目及试验结果。
6. 结言
直流电压下，电缆绝缘与附件增强绝缘交界面上的空间电荷的积累会导致局部电场严重畸变，甚至发生击穿。降低和控制电缆附件绝缘界面空间电荷的积聚是开发高压直流电缆附件的关键技术。
直流模注型接头和直流模注型户外终端的应力锥和接头的增强绝缘是用与电缆绝缘相似的交联聚乙烯料模注在电缆绝缘上成型，消除了“界面”，空间电荷的积累情况得以根本的改善。已经成功地开发了±200kV电压等级的直流电力电缆附件，在国家电线电缆质量监督检验中心按照国际大电网会议CIGRE TB496推荐的试验方法和我国国家电线电缆质量监督检测中心推荐的技术规范TICW7.1-2011通过了型式试验。进一步的预鉴定试验正在进行之中。
无界面高压直流电缆附件的开发为今后的直流挤出绝缘电缆的附件发展提供了新的设计理念
参考文献
[1] 王佩龙，高压直流电力电缆发展动态高压电器1979-02期
[2] F. Rogti， A. Mekhaldi， C. Laurent. Space charge behavior at physical interfaces in Cross-linked polyethylene under DC field. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2008， 15（5）： 1478-1485
[3] S. Delpino， D. Fabiani， G.C Montanari et al Polymeric HVDC cable design and space charge accumnlation. Part 2： Insulation interfaces IEEE Electrical Insulation Magazine 2008 24（1） 14-22
[4] 顾金，王俏华，伊毅，李旭光高压直流XLPE电力电缆预制式接头的设计高电压技术第35卷第12期 3159-3163， 2009.12
[5] 王雅群，高压直流塑料电缆中空间电荷抑制方法研究上海交通大学硕士论文 2009
[6] 张荣，徐操，闻飞高压直流XLPE绝缘电缆附件设计电线电缆2012.第6期
[7] 吴叶平，顾金，吴建东，兰莉，伊毅挤包绝缘高压直流电缆及附件绝缘性能研究电线电缆2011.第6期
[8] 王俏华，顾金，吴建东，尹毅预处理温度对高压直流电缆附件绝缘材料空间电荷的影响电网技术 2011第1期
[9] 吕亮，王霞，何华琴硅橡胶/三元乙丙橡胶界面上空间电荷的形成中国电机工程学报 2007， 27（15） 106-109
[10] J. Marc. HVDC， the next generation of transmission highlights with focus on extruded cable systems. Proceedings of 2008 International Symposium on Electrical Insulating Materials. Yokkaichi， Mie， Japan， 2008 10-15
篇6
关键词：交联聚乙烯电缆串联谐振耐压耐压试验车
中图分类号： U273.94文献标识码： A
为了检验XLPE电缆的施工质量，确保电缆在长期高场强、大负荷运行运行条件下不发生故障，国内外的电力公司竣工投产前或检修后运行的试验中，通常需要对在高压电缆进行耐压试验。
根据国际电工学会IEC 60840规定，110kVXLPE电缆耐压试验有两种方法：直流耐压3U0，15分钟；交流耐压1.7U0 5分钟或1U0 24小时；IEC 62067标准中220kVXLPE电缆试验取消了直流耐压，规定交流耐压1.7U0 5分钟或1U0 24小时。国内目前交接试验一般按照GB 50150《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》进行，电缆运行后的检修依据Q/GDW 168《输变电设备状态检修试验规程》进行。
高压电缆耐压试验方法
高压电缆耐压试验方法主要有直流耐压试验、传统的交流耐压试验、串联谐振耐压试验、振荡电压试验系统、超低频试验系统等等，不同的耐压试验方法的特点各有不同
电缆直流耐压试验对试验设备以其重量轻，可测电缆长度长为特点，便于应用。但是其电场分布与交流电压下的电场分布不同，导致击穿特性不一致；直流高压试验也不能发现XLPE电缆绝缘中的水树枝等缺陷，而且由于空间电荷的作用，还容易试验投产后在交流电场作用下的绝缘击穿；另外如果现场直流试验发生闪络或击穿可能会对其他正常的电缆和接头的绝缘造成危害，因此直流耐压试验现在很少使用。
传统的交流耐压试验使用的电源为普通试验变压器型式，对试验电源与变压器要求较高，尤其长的电缆线路，其容量很难满足要求，而且体积庞大不利于现场运输。
为了减轻电源系统的重量，电缆变频谐振耐压试验得到广泛应用，其原理是通过改变试验系统的电感量或试验频率，使试验回路中电抗与电缆的容抗值相同，组成谐振回路，试品上的大部分容性电流与电抗器的感性电流相抵消，电源供给的能量仅为回路中消耗的有功功率，从而降低了试验电源的容量。试验方法包括串联谐振与并联谐振两种方式，其中括串联谐振耐压试验应用最广泛。GB 50150规定交接试验中，电缆变频谐振耐压试验的频率范围为20~300Hz。
振荡电压试验这种试验方法包括用直流电源给电缆充电，然后通过一个触发球隙放电给一组串联电阻和电感，从而得到一个阻尼振荡电压。必须注意对于长电缆，振荡电压方法是有问题的。尽管振荡电压试验方法比直流耐压试验方法更有效，但此方法仍不如工频试验效果好。
超低频试验（VLF）已被广泛应用于中压电缆的试验，但目前还没有可用于高压电缆试验的超低频装置。
串联谐振耐压试验的原理
图1 串联谐振等效电路
变频串联谐振的基本原理是一个基本的LC串联谐振回路，具体如图1。要使回路发生谐振，有很高的输出电压，回路中的容抗与感抗必须相等。即：
此时：
式中 f0——电源频率；
I——试验回路电流；
w0——电源角频率；
串联谐振可通过调节电感、电容或频率使电路达到谐振条件，由于该试验大多是针对现场大电容设备进行的，因而电容确定时，一般通过采用调感或调频来进行补偿使试验回路达到串联谐振状态。
由于容性电流与电抗器上的感性电流相抵消，回路处于串联谐振状态时，电源供给的能量仅为回路中消耗的有功功率，为试品容量的1/Q（Q为系统的谐振因素），因此试验电源的容量降低，重量大大减轻。
变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与电缆电容实现谐振，在电缆上获得高电压，是当前高电压试验比较成熟的方法。
变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形的畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对电缆的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态，当电缆的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧立即熄灭。
电缆变频谐振耐压试验车
杭州供电公司从事的35kV及以上高压电缆交接试验以及检修后的试验均采用串联谐振耐压试验，传统的试验方法是通过调节电抗器值，使电路在50Hz频率附近达到谐振条件。但该试验方法通常包括电源箱、控制柜、隔离变、励磁变、电抗器等主要设备，缺点是设备多、集成性差、试验接线复杂、不便于运输。
为了解决传统串联谐振耐压试验的缺陷，杭州供电公司于2013年通过引进德国海沃公司的WRV型变频谐振试验系统，并组织专业人员技术改造，形成了现在的高压电缆耐压试验车，其结构及实物见图2、3。
该设备的优点是通过变频控制单元调节电源频率可以使电缆线路与高压电抗器的组成串联谐振回路，而不必如传统的试验方法需要多个电抗器串并联以使回路来达到谐振点，因此占地面积小；设备使用的高压电抗器采用铁壳式电抗器，外接散热片，具有良好的散热效果;而国产设备采用绝缘桶结构，散热效果欠佳，在大电流时耐压时间难以持续太长，电抗器易过热烧坏；系统的可靠性高、多种完善的保护措施，例如电抗器的温度检测和过热保护、隔离阻抗对击穿后瞬态过电压的保护、穿检测和快速关断、其它软件和硬件保护；并且该设备可以测量电缆的局部放电量，可以发现电缆的不明显缺陷，保证电缆投运后的安全。
图2 串联谐振耐压试验车结构图
图3 串联谐振耐压试验车
串联谐振耐压试验车试验过程及需要注意以下问题：
1.试验必须可靠接地,接地电缆截面不小于50mm2
2.励磁变的输入对地必须绝缘
3.在通电前及工作过程中，必须关好柜门
4.断掉总电源至少6分钟才能进行变频柜的内部维修，查找原因
5.即使面板上的按钮开关关掉，控制部分也可能带电，必须关掉总电源才能进行维修
6.三相供电(尤其是柴油发电机)的中性点(N线)必须接地，合闸前必须检查供电电压,包括线电压和相电压（柴油发电机运行几分钟后，用万用表测量，正常后再送电）
7.供电开关不能带漏电保护
8.柴油发电机的容量应为所需容量的2.5倍以上
篇7
关键词：特高压输电；超高压输电；交直流输电
中图分类号： TF351 文献标识码： A 文章编号：
现阶段，我国的电网骨干架实行的是500kV的交流、±500kV的直流，电力输送的能力以及电力输送的规模受到限制。从我国的实际情况考虑，负荷受端电网比较密集，开辟新的输电线路存在较大的难度，负荷受端电流短路的情况比较突出，实行长距离送电会产生较大的电力损耗。笔者将主要对特高压输电以及超高压输电进行对比，分析两者存在的差异，以便作为参考。
一、分析国家大力建设特高压电网的原因
近几年来，我国电源发展的速度比较快，但是电网的建设相对落后，输电能力有待加强，电源的发展和电网的发展不协调。在当前情况下，500kV跨区同步的电网之间的联系较为薄弱，输电的能力受到一定的限制，大型电网不能发挥出它的优越性，跨区域的电网对电力的补偿明显不够，现有的电网在远距离和大容量输电方面存在不足，需要引入特高压电网进行输电。
二、特高压和超高压的概念
根据电压的不同，交流输电电压主要分为三种：第一，高压；第二，超高压；第三，特高压。超高压简称EHV，国际上定义的电压范围是330 kV～1000 kV，特高压简称UHV，电压为1000 kV，特高压直流简称UH-VDC，电压为±600 kV以上。
从我国的实际情况来看，超高压分为三个层次：第一，330 kV；第二，500 kV；第三，750 kV。特高压交流为1000kV电压，特高压直流为±800kV电压。在特高压电网建成之后，我国的电网骨干架将变成交流输电网1000kV、直流系统±800kV电压，可以和各级输配电网相互协调，使电网的结构变得更加清晰。
三、特高压输电以及超高压输电的比较
1、输送的容量
在交流输电线路中，自然功率是体现输送能力的重要标志。自然功率与电压的平方存在正比的关系，阻抗与波阻抗呈现反比的关系。如果交流线路是1000 kV，和500kV相比，它的波阻抗比较低，输电的能力比较高，在自然功率上，前者是后者的5倍。在特高压输电线路送电的能力方面，一回1000kV约为500万千瓦，500kV约为88.5万千瓦，前者大约是后者的5倍。
当直流特高压为±800kV时，它的输电能力约为640万千瓦；当高压直流为±500kV时，前者和后者输电能力的比例为21:10；当高压直流为±620kV时，±800kV与±600kV输电能力比例为27:10。
2、增强联网能力
对交流特高压进行同步联网，可以减小电气距离，使电气的联系更加紧密，稳定性增强。大电网互联可以产生多种效益，主要包括：第一，水火互济；第二，错过峰期；第三，跨流域实现互补；第四，降低系统装机的备用容量。采用特高压联网，在网间可以提高功率交换的水平，对资源进行优化配置，对电网的结构进行改善，短路电流超过标准的问题得到解决。
3、送电距离
在电网中计算两个节点的电气距离时，可以用与电压等级相对应的等效串联阻抗值来计算。电气距离主要和以下因素相关：第一，线路电压；第二，线路长度；第三，单位长度的阻抗。电气距离和线路电压的平方存在正比的关系，线路长度越大，电气距离越大，电气距离与单位长度的阻抗呈现正相关的关系。如果电气的距离比较短，电气之间的联系就越紧密，电气的稳定性比较好。1000kV的交流特高压输电和500kV的输电线路，如果两者的线路长度相等，电气距离前者是后者的四分之一。如果两者的输送功率相同，前者的最远送电距离是后者的四倍。
应用±800kV的直流输电技术，可以加大送电的距离，实现超远距离输电。它的经济送电距离可以超过2500公里。
4、线路损耗
在电网运行中，线路的电阻损耗是很重要的评价指标。它与两个因素存在关系：（1）线路电阻，它和线路电阻呈现正相关的关系，（2）线路电流，它和线路电流的平方成正比例关系。如果输送的容量相同，当提高电压时，电流就会降低，线路电阻的降低以平方的状态呈现。对于1000kV交流线路和500kV的交流线路，如果两者的导线截面和输送容量都一样，前者的电阻损耗是后者的四分之一。
如果直流线路为±800kV、±500kV，前者与后者的电阻损耗比例为39:100；如果直流线路为±800kV、±620kV，两者电阻损耗的比例为3:5。
5、对土地资源的节约
在特高压电流中，同塔双回线路走廊宽度为75米，猫头塔单回线路走廊宽度为81米。前者单位走廊的输送能力是13.3万千瓦/米，后者的单位走廊的输送能力是6.2万千瓦/米，两者的比例约为2:1。同类型500kV线路的单位走廊输送能力约为它的三分之一。
在特高压直流中，直流输电方案定为三种，第一，±800kV、640万千瓦，设为A；第二，±500kV、300万千瓦，设为B；第三，±620kV、380万千瓦，设为C。在线路走廊、单位走廊宽度的输送量上，A种方案和B种方案的比例是129:100，A种方案与C种方案的比例为137:100。
6、减少工程投资
应用特高压输电技术，能够减少导线、铁塔架构的使用，节省工程的资金投入。据相关的研究结果显示，在计算单位输送容量的综合造价时，1000kV和500kV输电方案的比例为73:100，大大节省了投资。
四、采用特高压产生的效益分析
1、使电力制造业技术水平提高
建设特高压电网，可以使电力企业的创新能力得到增强，输变电设备的制造企业制造水平得到提升，电力装备的技术增强，产品形成了竞争优势。
2、经济效益比较明显
建成特高压电网，规模较大的跨区域联网就可以实现。产生的效益如下：（1）错峰，（2）调峰，（3）水火互济，（4）互为备用，（5）降低弃水的电量，（6）降低网间损耗。原来的输电线路是500kV输电，采用交流特高压之后，可以节省成本，输电通道的重复建设变少，减少了资金的投入。
3、电网更加安全、可靠
现阶段，大区域500kV交流联系相对较弱，影响到电网的安全性；在负荷集中的地区，500kV短路电流会出现超过标准的现象。在我国，实行特高压电网的建设工作，上述问题就可以得到妥善的解决，在东部地区，用电负荷比较大，可以为其进行网架支撑。
4、减轻铁路运输的压力
建成特高压电网后，可以把大型的电网、大型的火电、大型的煤矿结合在一起，使煤、电成为一体，煤炭的回采率增加，煤炭、电力的成本变小。
结语：
经济社会快速发展，人们的生活水平明显提高，生活用电、企业用电以及其他类型的用电量不断增加，东部地区是用电的集中区，电网系统需要升级。针对以上的问题，建设特高压直流电网，电网的安全性得到增强，电网变得更加可靠，经济效益比较显著，铁路运输的压力得到缓解，电力制造业技术升级，电力企业的创新能力不断增强，有助于完善电网系统，保证生活用电、工业用电等。
参考文献：
[1]武艳杰.特高压交直流输电与超高压交直流输电的比较[J].民营科技，2012(11)
[2]黎岚，王海林，吴安平，高万良.特高压交直流输电技术在四川电网的运用[J].四川电力技术，2008 (1)
[3]徐秉雁.特高压输电与超高压输电经济性比较[J].电瓷避雷器，2011(1)
篇8
关键词：交流测速；发电机；轴电压误差；分析
在我国的自动化控制系统以及解算装置中，交流测速发电机具有非常多的作用和功能，最主要的功能有四个。第一个功能是作为系统中的测速元件进行使用；第二个功能是作为系统中的校正元件进行使用；第三个功能是作为系统中的解算元件进行使用；第四个功能是作为系统的角加速度测量信号元件进行使用。我们针对不同型号和参数的测速发电机，对于其使用性能以及相应的精度参数都有不同的要求。如果交流测速发电机的主要作用是进行速度反馈以及阻尼元件使用，那么我们就要求发电机的堵转加速度较高同时零速输出的电压较低；如果交流测速发电机作为积分元件进行使用，我们就要求发电机的输出电压不会在温度升高的过程中有很大的偏差，同时要求发电机具有较短的加热时间。因此我们在进行测速发电机的设计过程中，要参照实际的使用情况以及发电机的用途不同和要求不同来进行具体的设计，最主要的是要突出发电机的使用功能特性，这样就会让发电机的其他特性受到一定程度的减弱。在欧美国家中测速发电机根据使用的功能不同，大致分成了三种。第一种是阻尼测速发电机；第二种是温度补偿测速发电机；第三个是网络补偿测速发电机。在我国并没有按照相关的用途进行测速发电机的种类区分，但是我国的测速发电机的指标要求较高；例如发电机的频率灵敏度指标；发电机的电压灵敏度指标以及轴误差指标等。文章对零速输出电压有所了解，以便生产厂家能在生产过程中加以控制和测量，使用方能在系统中加以补偿，以减小或消除其影响。零速输出电压可分为基波同相分量、基波正交分量、轴误差电压、位置误差电压等。文章对轴误差电压的概念和测量方法做一分析介绍。
1 交流测速发电机的轴误差电压的主要内容
在测速发电机中，轴误差电压主要是基波输出电压伴随着转子的180度范围旋转的电压变化而变化的电压。轴误差电压的数值为零速输出电压的基波有效值中的最大值以及最小值两者之差的一半。同相位的轴误差电压是最大的同相零速输出电压相位旋转180度之后的最大输出电压和最小输出电压之间差值的一半。关于正交位置过程中的误差电压数值是正交零速电压输出基波的相位最大输出零速电压和最小输出零速电压之间的差值的一半。如果发电机在运行过程中不存在这一位置，正交位置的误差电压的数值就指的是相同相位的最大输出零速电压同最小输出零速电压之间差值的一半。具体的计算公式为
2 交流测速发电机中的轴误差和速敏输出电压之间的关系
速敏输出电压主要指的是测速发电机输出电压只是转速函数的基波电压。根据美国的相关标准规定：发电机的轴误差电压在相同的转速以及试验条件下，是两个方向的同相位基波电压的代数和的一半。具体的计算公式为：
根据上述的公式我们可以得出，发电机的轴误差电压过大同时发电机的正转以及反转的输出电压的差值过大，会严重的影响发电机的运行效果。
3 交流测速发电机中的轴误差电压的主要测量方法
根据美军标MIL一-T2282lB对轴误差电压的定义和试验，可以分为以下两种测量方法。
（1）测量正、反转向时的输出电压的基波值求其代数和的二分之一。以同向轴误差电压为例：用精度试验台测量在相同转速和试验条件下（包括相同的电压频率温度等）两个旋转方向的同相基波输出电压。我们可以用以下公式表示：
（2）测量零速输出电压同相分量的最大幅值a和最小幅值b进行计算：当转子位置在0°-360°范围内改变时，用相敏电压表测出a和b来。若a和b的相位相差180时，则同相轴误差电压为：
在没有精度试验时，就可以用这种方法求同相轴误差电压。
4 交流测速发电机中的轴误差电压以及同相线性误差之间的关系
第一，根据美国的相关标准，在相同相位的情况下，速敏输出电压在数值上就等于同转速以及同试验条件下的正转以及反转测量得到同相位基波输出电压的数值之差的一半。第二，按照我国的相关标准规定，测量计算同相位线性误差电压的方法是：在线性上的最大转速以内测量正转以及反转五到六次，通过测量得出同相位下的基波输出电压的最大值以及最小值，同样也要取两者之差的一半。
5 交流测速发电机中的轴误差电压较小的具体方法
交流测速发电机的轴误差，经过现阶段的研究发现，主要的原因在于测速发电机在运行过程中的磁不对称导致的。所以我们在交流测速发电机的设计以及运行过程中都要对磁不对称现象给予充分的认识和关注。关于交流测速发电机中的轴误差电压较小的具体方法的阐述和分析，文章主要从两个方面进行分析。第一个方面是在发电机的结构上尽量采用调整磁的不对称结构。第二个方面是要在发电机的磁性材料上进行细致科学的而选择。下面进行详细的分析和论述。
5.1 在发电机的结构上尽量采用调整磁的不对称结构
在交流测速发电机的设计过程中，我们对于其中的相关结构要给予重新认识，在采用内定子以及外定子结构的过程中，我们应该将发电机中的铁心形状做成不对称的形式。我们通过调整发电机内部的铁心的具置以及相应的补偿绕组的方式来缩小发电机的磁不对称问题；同时我们还可以使用外转子的结构形式来进行不对称结构的调整。通过打磨定子的铁扼以及绕组补偿的方式来缩小发电机的磁不对称问题。
5.2 要在发电机的磁性材料上进行细致科学的选择
交流测速发电机在磁性材料的选择过程中，要充分的结合发电机的使用情况，同时还要根据发电机的主要使用功能来进行选择。在选择过程中，要选择质地匀称的磁性材料，同时要叠压，按照预定的标记进行槽错位置的选择。这些都是能够有效改善发电机磁不对称性的方式。通常情况下，我们不仅仅要选择合适的方式来减少发电机的磁不对称性，同时我们还要注意发电机的加工方式以及选择的加工材料，因为这些因素也能够在一定的程度上影响发电机的轴误差电压的产生。在要求较高的发电机系统当中，我们还可以采用相应的措施来改善或者消除发电机的轴误差电压的出现。
参考文献
[1]郭农生.对交流测速发电机轴误差电压的探讨[A].第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C].2006.
[2]程芳林.关于发电机轴电压的测量与保护[J].江苏电器，2002（4）.
[3]侯正纲.自并励汽轮发电机组轴电压分析及其防护对策[J].四川电力技术，2007（1）.
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1．1特性测试模型的建立
设置交流电源电压峰值为100V，电阻值为1Ω，脉冲发生器周期为0．02ms，设计晶闸管特性测试模型如图1所示。
1．2结果分析
调整晶闸管各项参数，运行图1所示程序，得到图2所示的运行结果。图中第1个波形是交流电压源产生的电压，可以看到它是一个正弦交流电压。第2个波形是脉冲发生器产生的脉冲，可以看出当交流电压源给电路提供正向交流电压时(即晶闸管上加正向电压时)，脉冲发生器给电路一个正向脉冲。第3个波形是通过晶闸管的电流波形，可以看出，当交流电压源给电路提供正向交流电压时(即晶闸管上加正向电压时，脉冲发生器产生正向脉冲)，通过晶闸管的电流等于电路中的电流，说明此时晶闸管处于导通状态;当电压源反向时(即晶闸管上加反向电压时，脉冲发生器停止产生脉冲)，流过晶闸管的电流为零，说明此时晶闸管不导通，电路中没有电流流过。第4个波形是负载电阻R两端的电压，可以看出当交流电压源给电路提供正向交流电压时(即晶闸管上加正向电压，脉冲发生器还没有产生脉冲时)，负载R两端电压等于交流电压源的电压(因为负载电阻阻值为1Ω)，说明此时晶闸管处于截止状态;当交流电压源给电路提供正向交流电压时，负载R两端的电压为0，说明此时晶闸管导通;当交流电压源由正变负(即二极管上加反向电压时，脉冲发生器停止产生脉冲)，负载R两端的电压等于交流电压源的电压，说明此时晶闸管处于截止状态。第5个波形是晶闸管两端电压波形，在交流电压源供给电路正向电压时(脉冲发生器还没有产生脉冲)，二极管两端电压为0;相应第3条波形中此时晶闸管两端的电压也为0，说明此时晶闸管不导通;当脉冲发生器产生脉冲时(即晶闸管上加正向电压，脉冲发生器产生脉冲)，晶闸管两端的电压等于交流电压源的电压，当电压源反向时(即晶闸管上加反向电压时，脉冲发生器停止产生脉冲)，晶闸管两端的电压为零，说明此时晶闸管导通电路中有电流流过，晶闸管处于导通状态。测试结果表明，晶闸管导通条件为:一是阳极、阴极间必须加正向电压;二是门极、阴极间必须加上适当的正向门极电压。晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。欲使晶闸管关断，必须使阳极电流减少到一定电流数值以下，这只有通过使阳极电压减少到零或反向的方法来实现。
2GTO的特性测试模型
GTO(Gate－Turn－OffThyristor)是门极可关断晶闸管的简称，它是晶闸管的一个衍生器件。但可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。
2．1特性测试模型的建立
设置直流电源电压值为90V，电阻值为1Ω，脉冲发生器周期为T=0．02ms，调整GTO各项参数，设计的GTO特性测试模型如图3所示。
2．2结果分析
运行图3所示程序，得到图4所示的运行结果，图4中第1个波形是脉冲发生器产生的脉冲，从图中可以看到它是间断性的供给电路脉冲。第2个波形是GTO两端的电压，可以看出当脉冲发生器产生脉冲时(即GTO上有电压，GTO上有脉冲)，GTO两端有电压，说明此时GTO处于导通状态;当脉冲发生器产生的脉冲消失时(即GTO上没有脉冲)，GTO两端的电压等于0，说明此时GTO处于截止状态。第3个波形是负载电阻R两端的电压，可以看出当直流电压源给电路提供电压，脉冲发生器产生脉冲时(即GTO上加正向电压，GTO上有脉冲)，负载R两端电压等于GTO两端的电压(因为负载电阻阻值为1Ω)，说明此时GTO处于导通状态;当脉冲发生器停止产生脉冲时(即晶闸管上加正向电压，GTO上没有脉冲)，负载R两端的电压等于0，说明此时GTO处于截止状态。第4个波形是流过GTO的电流，在直流电压源供给电路电压时，流过GTO的电流为0，相应第3个波形中此时负载两端电压等于电源电压，说明此时GTO导通，并且导通压降近似为0;当脉冲发生器停止产生电压时(即GTO上没有脉冲)，此时有流过GTO的电流，相应第3个波形中负载两端电压为零，说明此时GTO不导通。以上分析说明:门极可关断晶闸管GTO具有普通晶闸管的全部功能，且具有自关断能力。GTO既可以用门极正向触发信号使其触发导通，又可向门极加负向触发电压使其关断。
3P－MOSFET特性模型
金属－氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal－Oxide－SemiconductorField－EffectTransistor，MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field－effecttransistor)。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同，可分为“N型”与“P型”两种，通常又称为N－MOSFET与P－MOSFET。
3．1特性测试模型的建立
设置直流电源电压为90V，电阻为1Ω，脉冲发生器周期为0．02ms，MOSFET测试模型如图5所示。
3．2结果分析
运行图5所示的源程序得出图6所示的波形图，图中第1个波形是脉冲发生器产生的脉冲，从图中可以看到脉冲发生器在间断性的产生脉冲。第2个波形是负载电阻R两端的电压，可以看出脉冲发生器给电路提供脉冲时(即P－MOSFET上加脉冲时)，负载R两端有与脉冲同周期的电压(因为负载电阻阻值为1Ω)，说明此时P－MOSFET处于导通状态;当脉冲发生器停止产生脉冲时(即MOSFET上没有加脉冲时)，负载R两端的电压等于0，说明此时P－MOSFET处于截止状态。第3个波形是通过P－MOSFET的电流波形，从图中可看出:当脉冲发生器产生脉冲时(即MOS-FET上有脉冲时)，通过P－MOSFET的电流等于电路中的电流，说明此时二极P－MOSFET处于导通状态;当脉冲发生器没有脉冲时(即P－MOSFET上没有脉冲时)，流过P－MOSFET的电流为零，说明此时P－MOSFET不导通电路中没有电流流过。第4个波形是P－MOSFET两端电压波形，在脉冲发生器给电路脉冲时，P－MOSFET两端电压为0，相应第2个波形中此时负载两端有电压，说明此时P－MOSFET导通;当脉冲发生器产生的脉冲由有变没(即MOSFET上没有脉冲)，P－MOSFET两端的电压近似等于负载R导通时的电压，说明此时P－MOSFET不导通。
4结束语
篇10
A.图1表示交流电，图2表示直流电
B.两种电压的有效值相等
C.图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100πt V
D.图1所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后.频率变为原来的110
学生根据学过的知识较容易是可以选出正确答案是C.这条高考也就经常出现在了高考复习资料中了，有些学生练习后提出了这样的问题：图2中的交流电是一种什么波形交流电？其有效值等不等于Um2？如果不等，则如何求解？下面将高中几种较常出现的交流电有效值推导出来，供大家参考和批评.
1三角波式交流电
图2中所示的交流电是三角波式交流电，是一种非正弦式交流电，主要用在CRT作显示器件（如示波器、显像管、显示器等）的扫描电路中.
很多学生根据匀变速直线运动中的平均速度求法，想当然地认为其有效值等于Um2.对不对呢？
根据有效值的定义：“让交流与恒定直流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，我们就把I、U叫做这个交流的有效值.”因此在计算非正弦式交流电的有效值时，要根据电流热效应来求，也就是上述的定义，简称为“三同”（同电阻R、同周期T、同热量Q）.
三角波式交流的有效值就用上述方法来求.为了简化，按图3所示波形处理.由图3可知，在0～T4内，u=4UmTt，在纯电阻R上的所产生热量
从上面的分析可知，三角波式交流电的有效值显然不等于Um2，需要指出的是Um2等于其平均值，在计算通过电路的电量时可以用到.
2正弦式交流电
高中物理课本中，给出的正弦式交流电的有效值公式是U=Um2，未给出其推导过程.现从最简单的情况入手，过程推导如下：
如图4所示的正弦式交流电u=Umsinωt，在0～T4内，通过纯电阻R所产生的热量Q1，则
一个电压为U的恒定直流在一个周期T内在纯电阻R上产生的热量Q直=U2TR.若Q直=Q交，则有U=Um2，即正弦式交流电的有效值U=Um2.
3矩形脉冲电流
矩形脉冲电流如图5所示，也叫方波电流.方波是一种非正弦曲线的波形，通常会于电子和讯号处理时出现.以理想的矩形脉冲电流研究，其有效值推导过程较简单，如下：
在一个周期T内，矩形脉冲电流在纯电阻R上产生的热量Q交=U21R・T2+U22R・T2.
一个电压为U的恒定直流在一个周期T内在纯电阻R上产生的热量Q直=U2TR.若Q直=Q交，则有U=U21+U222，即矩形脉冲电流的有效值U=U21+U222.若U1=U2=Um，则矩形脉冲电流的有效值U=Um，从电流热效应角度来说，矩形脉冲电流跟直流是一样的了.
4锯齿波式交流
锯齿波式交流如图6所示，可作为显示器和示波器的扫描电压.锯齿波式交流与三角波式交流有类似，也有不同.三角波电压先是线性上升的形式，然后是电压线性下降，呈现出对称状态，如图3；而锯齿波式电压先是线性上升后即刻变为零，再线性上升，再即刻变为零，如此反复.它们的有效值推导过程基本一样，参考上述三角波式交流有效值的推导过程，即锯齿波式交流电有效值U=Um3.
