超低頻耐壓裝置主要關(guān)鍵技術(shù)

超低頻耐壓裝置主要關(guān)鍵技術(shù)一、產(chǎn)品及選用

1、命名說明

2、超低頻系列產(chǎn)品                         表1

3、根據(jù)被試對(duì)向選擇適當(dāng)規(guī)格的產(chǎn)品。

使用時(shí)，試品電容量不得超過儀器的額定容量。試品電容量過小，會(huì)影響輸出波形。若小于0.05μF，儀器將不能正常輸出。可并聯(lián)0.1 μF的電容輔助輸出。下面是一些設(shè)備的電容量，供用戶參考。

不同發(fā)電機(jī)的單相對(duì)地電容量                          表2

交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(μF/km)    表3

4、試品電流的估算方法：

計(jì)算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

超低頻耐壓裝置主要關(guān)鍵技術(shù)二、絕緣耐壓試驗(yàn)原理

超低頻絕緣耐壓試驗(yàn)實(shí)際上是工頻耐壓試驗(yàn)的一種替代方法。我們知道，在對(duì)大型發(fā)電機(jī)、電纜等試品進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容量，所以需要很大容量的試驗(yàn)變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設(shè)備，不但笨重，造價(jià)高，而且使用十分不便。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗(yàn)頻率，從而降低了試驗(yàn)電源的容量。從國(guó)內(nèi)外多年的理論和實(shí)踐證明，用0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)替代工頻耐壓試驗(yàn)，不但能有同樣的等效性，而且設(shè)備的體積大為縮小，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗(yàn)程序大大地減化，與工頻試驗(yàn)相比優(yōu)越性更多。這就是為什么發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用這一方法的原因。我國(guó)電力部以委托武漢高壓研究所起草了《35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗(yàn)方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)正在推廣這一方法，本儀器是根據(jù)我國(guó)這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電力電容器的交流耐壓試驗(yàn)之中。

超低頻耐壓裝置主要關(guān)鍵技術(shù)三、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

本產(chǎn)品接合了現(xiàn)代數(shù)字變頻先進(jìn)技術(shù)，采用微機(jī)控制，升壓、降壓、測(cè)量、保護(hù)完全自動(dòng)化，并且在自動(dòng)升壓過程中能進(jìn)行人工干預(yù)。由于全電子化，所以體積小重量輕、大屏幕液晶顯示，清晰直觀、打印機(jī)輸出試驗(yàn)報(bào)告。設(shè)計(jì)指標(biāo)完全符合《電力設(shè)備專用測(cè)試儀器通用技術(shù)條件，第4部分：超低頻高壓發(fā)生器通用技術(shù)條件》電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用十分方便。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外均采用機(jī)械式的辦法進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)產(chǎn)生超低頻信號(hào)，所以存在正弦波波形不標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量誤差大，高壓部分有火花放電，設(shè)備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進(jìn)行放電整形，所以設(shè)備的整體功耗較大。本產(chǎn)品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點(diǎn)需要特別說明：

電流、電壓數(shù)據(jù)均直接通過高壓側(cè)采樣獲得，所以數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。

過壓保護(hù)：當(dāng)輸出超過所設(shè)定的限壓值時(shí)，儀器將停機(jī)保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間小于２０ms。

過流保護(hù)：設(shè)計(jì)為高低壓雙重保護(hù)，高壓側(cè)可按設(shè)定值進(jìn)行精準(zhǔn)停機(jī)

保護(hù)；低壓側(cè)的電流超過額定電流時(shí)將進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間都小于２０ms。

★ 高壓輸出保護(hù)電阻設(shè)計(jì)在升壓體內(nèi)，所以外面不需另接保護(hù)電阻。

由于采用了高低壓閉環(huán)負(fù)反饋控制電路，所以輸出無容升效應(yīng)。

超低頻耐壓裝置主要關(guān)鍵技術(shù)四、技術(shù)參數(shù)

1、輸出額定電壓：參見表1

2、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力：參見表1    0.1  Hz  *大1.1μF

0.05 Hz  *大2.2μF

0.02 Hz  *大5.5μF

4、測(cè)量精度：３%

5、電壓正，負(fù)峰值誤差：≤３％

6、電壓波形失真度：≤５％

7、使用條件：戶內(nèi)、戶外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、電源：交流50 Hz，220V ±5%

9、電源保險(xiǎn)管：參見表1

超低頻耐壓裝置主要關(guān)鍵技術(shù)五、結(jié)構(gòu)說明

1、控制器面板示意圖  

                             圖1

圖1中各部件示意以及功能說明：

(1)“地”：接地端子，使用時(shí)與大地相連。

(2)“控制輸出”：輸出多芯插座，使用時(shí)與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對(duì)比度”：對(duì)比度調(diào)節(jié)旋扭，用于調(diào)節(jié)液晶顯示器的對(duì)比度。

(4)“功能鍵”：其功能由顯示器提示欄對(duì)應(yīng)位置提示。

(5)“AC220V”：電源輸入插座，內(nèi)藏保險(xiǎn)管。

(6)“開關(guān)”：電源開關(guān)。內(nèi)藏指示燈，開時(shí)亮，關(guān)時(shí)熄。

(7)“打印機(jī)”：打印測(cè)試報(bào)告。

(8)“液晶顯示器”：顯示測(cè)試數(shù)據(jù)。

2、升壓器結(jié)構(gòu)示意圖

主要關(guān)鍵技術(shù)

超低頻通信系統(tǒng)天線效率很低，遠(yuǎn)在幾千公里以外的水下潛艇接收到的信號(hào)非常微弱，這個(gè)信號(hào)還必須與頻段內(nèi)的電磁噪聲和潛艇機(jī)動(dòng)引起的噪聲進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，所以超低頻收信機(jī)接收的信號(hào)信噪比非常低。現(xiàn)有的一些通信技術(shù)已不能滿足超低頻對(duì)潛通信的可靠性要求，必須在以下的主要關(guān)鍵技術(shù)上尋找突破。

1.發(fā)射天線設(shè)計(jì)技術(shù)

美國(guó)在超低頻通信研究的初期，曾考慮利用現(xiàn)有的甚低頻天線輻射超低頻信號(hào)。通過估算和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，天線輸入為兆瓦級(jí)的功率，其輻射功率只有幾十毫瓦，無法滿足超低頻通信要求。之后，美國(guó)對(duì)多種天線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研究和探索，只有中間饋電兩端接地的接地天線達(dá)到了實(shí)用價(jià)值。

2.大功率合成技術(shù)

由于超低頻天線輻射效率十分低下，要求發(fā)射機(jī)能提供兆瓦級(jí)的功率。為了提高發(fā)射機(jī)電源使用效率，上世紀(jì)七、八十年代開始研究利用大功率開關(guān)管進(jìn)行信號(hào)"放大"技術(shù)。俄羅斯利用晶閘管的開關(guān)作用實(shí)現(xiàn)了大功率"放大"。開關(guān)管"放大"的基本思路是:它從輸入信號(hào)的波形采集有關(guān)信息(如相位)，利用這些信息去分別控制各功率開關(guān)，輸出幅度相同且含有特定相位的矩形脈沖，把這些相位按特定要求的矩形脈沖有序地疊加起來，經(jīng)濾波而得到與輸入波形相似、但功率非常大的輸出。主要難題是開關(guān)速度高、功率大的開關(guān)管的制造技術(shù)需要突破，另外，開關(guān)管的**防護(hù)、波形合成技術(shù)需要進(jìn)一步完善。

3.通信抗干擾技術(shù)

一方面由于超低頻頻率低，可用的頻率資源有限，工作頻率實(shí)際上是公開的，為敵方實(shí)施干擾創(chuàng)造了更多的機(jī)會(huì);另一方面，潛艇接收超低頻信號(hào)時(shí)環(huán)境惡劣，接收信號(hào)的信噪比非常低下;這些都使通信的可靠性遭受到了致命的傷害。為了提高通信的可靠性，除了增大發(fā)射功率外，還要選取適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)和糾錯(cuò)編碼譯碼方式，在有限的帶寬里使用擴(kuò)頻技術(shù)，從軟件和硬件上對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理等措施。另外，在低噪聲放大技術(shù)、脈沖干擾削波技術(shù)、工頻(50Hz或60Hz交流)干擾抑制技術(shù)、海洋和大氣噪聲抑制技術(shù)、潛艇自噪聲抑制技術(shù)方等面需要進(jìn)一步的研究。

4.提高通信速率技術(shù)

超低頻通信的信息速率由于受到發(fā)信天線帶寬的限制十分低，再使用糾錯(cuò)編碼、擴(kuò)頻通信等抗干擾技術(shù)后信息速率會(huì)變得更低，通信可靠性的提高是以犧牲信息速率為代價(jià)的，如美國(guó)早期的超低頻對(duì)潛艇通信系統(tǒng)信息速率的建議值是0.01bps，即發(fā)送一個(gè)字符需要五至十分鐘的時(shí)間，如此低的信息速率難以滿足通信實(shí)時(shí)性要求。

既要使通信可靠性提高，又要使通信速率不至于下降太低，需要解決和攻克的主要技術(shù)有兩個(gè):一是在提高天線輻射效率的同時(shí)需提高天線帶寬的天線設(shè)計(jì)技術(shù);二是提高信源和信道編碼效率的技術(shù) 。