频率振荡技术替补高电压试验探索设计

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1、频率振荡技术替补高电压试验探索设计　　【摘要】电压频率是完全不同的两个概念，但在电器设备检测试验中能够互换应用吗？尤其在强电试验受阻时，能够用弱电技术替补吗？它们之间的理论关系是什么？怎样才能跨越？本文将以高压验电器为例，进行相关讨论分析，并经数学推导，找到转换依据，再以此为指导，开展高压信号发生器的设计研制工作。【关键词】高压试验；比例关系；频率振荡；电路设计1.试验受阻根据电力安全规程，所有输电线路和电气设备停电检修前，必须进行验电测试，而实施检测的高压验电器，使用前又必须先在同级带电体上作预试

2、，确认正常后，方可转到停电体上作检测，以判断是否还有危险电量存在。但是，当前端线路检修或突然故障，使后续电路无高电压做试验，给验电器的预试工作造成阻碍，甚至无法进行，那么应该怎么处理呢？针对上述问题，我们从电压、频率两个电气参数的相互关系入手，进行分析推导，找到了强弱电转换的理论依据，从而利用电子振荡技术开展了10～500KV高压验电器试验仪的设计研制，用以替补高压失电的检测试验工作。2.压频转换原理探索72.1高压验电器工作原理高压验电器使用中，是由电气工人手持验电器绝缘手柄，使前端金属头接触带电

3、体，看能否发出声光信号进行判断。能发声光，证明高压验电器正常，方可转到停电体上做试验，否则，说明高压验电器存在问题，不可再用。由于金属头是单极接触带电体，故该试验借用了人体—大地—电场感应成回路的测试原理。再者，能否发出声光信号又有量值问题。高压验电器内部设有降压电阻等参数，与人体对地电容形成阻抗。在触发电流间有如下关系：?=?/Ζ注：?：高压验电器触发电流；?：系统电压；Ζ：验电器综合阻抗由于系统电压为50Hz频率，同等级电压下电阻配置已固定，人体对地电容Cr也基本不变，所以，此时触发电流主要取决

4、于被试体电压值的大小。按照规程规定，当残余电压达到被试电压的15-40%时，高压验电器应发出声光信号，表示该停电体带有不安全电量，不能立即进行检修工作；若未发出声光信号，方表明安全，才能开展相关工作。2.2频率电压转换推论7高压验电器预试工作是在高电压上完成的，但是，在高压失电及所有不能做预试工作的状态下，又该怎样测量验电器的好坏呢？对上述问题，我们将对验电器内部结构和工作原理做进一步分析。先把前面启动电流计算式展开，其中因降压电阻选定，又是线性元件，对电路影响不大，故不多议。但对阻抗Z中的人体电容

5、Cr的容抗却有必要着重分析和讨论。它们之间有如下关系：XCr=1/jωCr?=?/Ζ=?/XCr=jωCr=2jлfCr?注：XCr：对地电容容抗；Cr：对地电容；J：正弦波直角坐标的虚数单位；ω：角频率；f：频率参数从式中可以看到，2jл是常数，而在同一电场中，包括人体在内的对地电容Cr也将基本保持不变，由此，阻抗电流的大小便主要取决于电压值?和频率值f间的反比关系，即当频率升高时，电压可以降低，不断调整改变，则可将数十到几百千伏的高压电降到安全电压以内。这样，我们便把条件局限的系统高压试验，变为

6、了方便灵活的频率调节试验。由此找到了用电子技术代替高电压做试验的理论依据。2.3报警值的确定根据上面推论，我们可以按下式进一步求出各等级电压报警值Unb：Unb=Un*（15～40%）式中：Un：10、35、110、220、500（kV）7现以35kV为例：U35=35×（15%～40%）=5.25～14（kV）据前面启动电流?的计算式，推导出对应频率报警值为：?35=jωCr=2jлfCr?35在基波范围有：?=2jлCr*50*U35=2jлCr*[50*（5.25～14）]=2jлCr*[26

7、2.5～700]（A）在方括弧内，电压有多少，便与基波全数相乘，由此得到一个参考数据，因现场中已高压失电，只有电场感应电压，测试为1V左右，所以，启动电流?的数据在公式中2jлCr基本不变，则需要占同等地位的频率f值来填充，我们把它提出来，便是：f35=[50*（5.25～14）]=262.5～700（kKHz）但实际制作中，因高压验电器试验仪内部振荡、功放等需工作电压，外部试验还需触发电压等，为此，我们将其设计为10V。在前面高压失电已全额相乘的数据中，此处则应反运算而除以该部分电压值（亦乘以1/

8、10），所以有：f35=[50*（5.25～14）]*1/10=26.25～70（kKHz）再将U35扩展为各次电压Unb，则启动电流计算式被整理为：?nb=2jлCr*[50*Unb*1/10]7同样，将上式方括弧中的电压报警值Unb相关的数据乘积转变为对应的频率fnb报警数据，写出表达式为：fnb=Unb*50*1/10（kKHz）后面，再按安全规程将10-500kV代入式中，计算出对应电压、频率的报警值。3.电路设计根据理论推导和相关数据，我们实施了电路设计，将