[发明专利]一种超低频高压电源

说明书

技术领域

本发明涉及一种超低频高压电源，属于电气产品领域。

背景技术

近30年来，国内外研究机构和实验室提出了众多电缆绝缘性能试验方法和检测手段，包括直流耐压、工频耐压、0.1Hz超低频耐压、变频谐振耐压、kHz振荡波耐压等测试手段。直流耐压试验不适用于对电缆进行耐压测试，因为在直流电场下形成的空间电荷会保存在电缆绝缘层中，当试验完毕重新投入运行后，残存的空间电荷产生的电场会与运行电压的电场叠加，给实际仍能运行的电缆造成击穿；交流工频耐压试验最为有效，但由于电力电缆的电容很大，需要大功率试验设备，设备笨重，难以对电缆进行预防性耐压试验。1990年奥地利学者Kruger首次提出橡塑电力电缆经过直流耐压试验以后存在累计破坏效应，建议停止直流耐压试验，提出用0.1Hz超低频耐压试验代替的理论；国际大电网会议(CIGRE)专门成立了一个工作组研究取代直流耐压试验的可能性，经过十多年时间的研究，发现超低频0.1Hz正弦电压、超低频0.1Hz余弦方波电压、振荡波测试电压、50Hz交流谐振试验电压可以适应于电缆绝缘检测。柏林工业大学经过数年的研究发现，50Hz交流谐振试验只能测出对电缆造成直接威胁的缺陷，研究认为PE/XLPE电缆进行电压测试的最好电压形式是0.1Hz余弦方波电压，因为它可以提供相对低的局部放电起始电压和相对高的通道增长速度。

由于0.1Hz耐压试验装置容量理论上是工频(50Hz)的1/500，耐压效果与工频具有等效性。在欧美发达国家，广泛采用0.1Hz超低频耐压试验技术，极大提高了电缆供电的可靠性。1995年德国制定VDE DIN 0276Part 1001(May1995)《中压橡塑电缆交接试验工频交流耐压和0.1Hz耐压试验电压标准》；1996年美国电力研究所(EPRI)发布了《中压电力电缆0.1Hz现场试行导则》；我国2004年颁布了电力行业标准《超低频高压发生器通用技术条件DL/T849.4-2004》，为推广超低频技术起了关键作用；0.1Hz超低频耐压测试方法已成为是国内电缆绝缘检测试验方法的一种趋势。

由于需要产生超低频数百千伏的高压，而变压器不能通过超低频的基波分量，因此，现在正在使用的超低频高压交流电源都有设计复杂、故障率高、成本高等缺点。国内的超低频高压发生器多是进口产品，产自德国。其结构主要分为电子式和机械式两种。电子式超低频电源主要通过谐振产生高压电，并通过开关管级联的方式进行极性转换，这个方法的缺点是多管级联控制电路复杂，成本高，一旦一个器件损坏，整个桥臂都会损坏；代替级联的方法就是使用氢闸管，但是现在氢闸管技术不很成熟，单管造价昂贵，驱动电路复杂，不适合大规模的生产和使用。另外一种电子式的方法，采用光控开关实现能量的双向传递，取代了机械式的极性转换开关，并且使用了单片机对整个电源进行控制，提高系统的自动化程度，其缺点是仍然采用50Hz的工频变压器进行升压，整个电源的体积大、质量重，其次，高压光控开关造价昂贵，设计过程复杂，不适合大规模工业生产。机械式装置有两种，一种是以每5s的间隔定期变换极性，从而得到0.1Hz频率为基础的电压，再通过一个能动的整流器，一个扼流线圈(电感)和一个由0.5uF的系统电容器和电缆本身的电容组成的电容器，产生了从一个极到另一个极的转换。这个装置基本上是一个大功率谐振回路。这种方法使用谐振方法产生超低频电压，调制波的频率相差0.2Hz，控制难度大，使输出电压和频率不易精确控制。另一种是通过接入幅值可以改变的变压器，变压器输出以正弦波模式周期性的增加或者减少，频率是两倍的输出频率，该调制工频电压经过高压变压器逐渐升压，该高压变压器的输出通过一个能产生单极电压的全波整流器来整流。最后，整流器与终端之间的一个极性开关每隔半个周期就会将整流后的电压的极性颠倒一下得到需要的高压超低频正弦波。这样方法由于使用工频变压器，变压器的体积很大，导致整个电源装置体积庞大，不利于便携式的要求。另外，幅值可以调节的变压器需要配有专用的电机实现，增加的设计的复杂性，故障率高。

发明内容

为了克服现有的超低频电源设备笨重，成本高、故障率高的缺点，本发明提供一种结构简单、智能化控制、便携式、低成本、故障率低的超低频高压交流电源，主要针对35kV及其以下电压等级的电力电缆进行耐压测试。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种电缆检测用超低频高压电源装置，包括主电路和控制电路。所述的主电路，包括整流滤波电路、LCC谐振逆变器、高频升压变压器和飞盘式旋转整流装置。