超低频高压发生器的特点及原理

发布时间:2026-01-28 15:29

  超低频高压发生器(VLF High Voltage Generator)是一种专用于电力设备绝缘试验的测试装置,尤其适用于中压交联聚乙烯(XLPE)电缆等容性负载的现场耐压试验。其核心在于以0.1 Hz超低频交流高压替代传统的工频(50/60 Hz)或直流高压,兼顾测试有效性与设备便携性。本文接下来介绍超低频高压发生器的特点及原理。
  一、主要特点
  1.体积小、重量轻
  因输出电流极小,无需大型调压器或电抗器,整机可做到便携式(通常<50 kg),适合野外或现场作业。
  2.功耗低,供电简便
  仅需普通220 V市电即可工作,无需三相大功率电源。
  3.对XLPE电缆更安全
  相比直流耐压(易在绝缘中积聚空间电荷,诱发水树老化),超低频交流电压更接近实际运行工况,不会造成绝缘损伤,已被IEEE 400.2和IEC 60502-2等标准推荐。
  4.测试效果等效工频
  0.1 Hz超低频耐压能有效激发绝缘缺陷(如气隙、水树、杂质),其检出能力与50 Hz工频相当。
  5.集成化功能强
  高端机型可同步测量介质损耗角正切(tanδ)、局部放电量,实现“耐压+诊断”一体化。
  6.自动化与安全性高
  具备自动升压、定时、过流/过压保护、闪络自动断电、接地检测等功能,操作安全可靠。
  7.适用范围广
  不仅适用于电力电缆,还可用于发电机、电动机、电容器、GIS绝缘子等容性设备的绝缘测试。
  二、工作原理
  超低频高压发生器的工作过程分为以下几个关键步骤:
  1.整流滤波
  输入的工频交流电(220 V或380 V)首先通过整流桥和滤波电路,转换为稳定的直流高压。
  2.超低频逆变
  直流电经由IGBT或MOSFET构成的H桥逆变电路,按设定频率(通常为0.1 Hz)交替导通,生成极低频的方波交流信号。
  3.高压升压与波形整形
  该低频信号送入专为超低频设计的高压变压器进行升压(如至30 kV、60 kV或90 kV)。输出端常配有LC滤波或谐振电路,将方波整形为余弦方波或近似正弦波,以减少高次谐波,提高测试安全性。
  4.施加于被试品
  输出的超低频高压施加到电缆、电机绕组等被试设备上,通过监测泄漏电流、是否发生击穿或闪络,判断其绝缘性能。
  其理论基础是:容性负载的充电电流I=2πfCU与频率f成正比。当频率从50 Hz降至0.1 Hz,电流减小至约1/500,从而大幅降低电源容量需求。
  综上,超低频高压发生器通过降低频率来减小容性电流,在保证绝缘考核有效性的同时,实现了设备的小型化、节能化和现场适用性,已成为现代中压电缆预防性试验和交接试验的主流工具。

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