常用试验仪器种类、工作原理及特点

1.试验仪器种类及其适用范围

铝合金电缆常规试验所需的主要仪器种类和适用范围见表2-5-7。

表2-5-7 铝合金电缆常规试验所需的主要仪器种类和适用范围

2.常用试验仪器的工作原理及特点

（1）试验变压器 试验变压器的工作原理与电力变压器的相同，但具有如下特点：

1）工作电压较高，容量较小。

2）使用时间较短，温升较低，不必采用复杂的冷却系统。

3）不会受到过电压的侵袭，绝缘的安全裕度较小。

4）由于绝缘裕度小，允许温升低，故在额定电压和额定功率下只允许短时运行。

5）短路阻抗较大。

6）对波形畸变率及局部放电量有较严格的要求。

7）通常通过调压供电，以输出可调节的工频高电压。

8）通常情况下其负载较小，且呈现为电容性负载。

试验变压器的容量一般取决于被试品的电容值和试验电压值，应根据试验工作所需的最大试验容量来选择。一般情况下，6～10kV电缆线路试验，采用200～220V/30～35kV、0.5kV·A试验变压器；35kV电缆线路，采用200V/50kV、1kV·A的试验变压器，并经倍压整流来进行耐压试验。

调压变压器用以调节试验变压器进出线电压。根据调压方式的不同可分为：自耦调压器、移圈式调压器和电动发电机组。现场多用自耦调压器调压，大容量被试品试验时常用移圈式调压器，当容量很大时也有用电动发电机组的。自耦调压器的容量一般是试验变压器的0.75～1倍。

（2）直流高压发生器 直流高压发生器是用交流高压整流的办法产生直流高压的试验装置，在电缆试验中的采用，一方面可减小试验设备对容量的较高要求，另一方面可避免交流高压在电缆试验中电容电流对试验产生的影响。

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图2-5-1 串联直流高压发生器

V₁～V_n，V₁′～V_n′—硅整流器 C₁～C_n，C₁′～C_n′—充电电容 T—试验电源变压器 D—接地点

产生直流高电压的方法主要有交流高压整流和静电发电机两种。前者在现场实际中使用的最为广泛，容量也较大，目前交流高压整流有三种：一是简单的整流电路，包括半波整流电路和全波整流电路；二是串级直流高压发生器，是将倍压整流电路多级串联起来，升高电压；三是高压硅堆整流器，是利用若干个高压硅堆（或称为硅棒、硅柱）串联组成电压较高的高压硅整流器。

当简单的整流电路产生的直流高压无法满足要求时，需采用多级串联组成的串联直流高压发生器，如图2-5-1所示。其原理是：变压器高压绕组右端为正时，硅整流器V′_n导通，给电容器C_n′充电到电压峰值U_M。当高压绕组左端为正时，硅整流器V_n导通，电容器C_n′及变压器绕组对电容器C_n充电到2U_M，n点电位升为2U_M，当变压器绕组右端再为正时，电容器C_n′上的2U_M经整流器V′_n-1给C′_n-1充电至2U_M。另一端为正时电容C′_n-1上的2U_M经硅整流器V_n-1给电容C_n-1充电至2U_M，这时n点电压为2U_M，n-1点电位为4U_M，如果是N级串联发生器，则其输出端电压可达2NU_M幅值的直流高压。如果是4级，即N=4，输出直流电压为8U_M。

（3）电缆故障测试仪 它一般由闪络测试仪（简称闪测仪）、路径仪和定点仪三部分组成。其基本工作原理是：先在故障电缆一端对故障相加高电压，用闪测仪进行粗测，故障点一旦被击穿，屏幕上将显示故障点电缆到测试端的距离波形。然后由路径仪查明故障电缆的路径或走向，最后根据粗测结果，用定点仪精确测定出故障点的具体位置。

下面介绍DGC-711型电缆故障闪络测试仪的工作原理。其面板布置图如图2-5-2所示。闪测仪电路原理基本结构框图和基本波形如图2-5-3和图2-5-4所示。用低压脉冲、直流高压闪络、冲击高压闪络等方法分别对低阻、短路、开始故障时进行测量；对闪络性故障和高阻故障进行测量；对高阻泄漏故障和一般高阻故障进行测量。根据取得的信号，经分压器后加到贮能示波器的Y偏转板，另一方面用来启动主控脉冲产生器，产生三个相隔为5ms的主控触发脉冲。其中一个送到锯齿波产生器，从而发出锯齿波扫描电压，送X偏转板记录被测信号。后两个主控触发脉冲相继送到刻度波产生器，产生两组时隔5ms的时标刻度波。大刻度波之间的间隔为5μs，小刻度波间的间隔为1μs。

图2-5-2 DGC-711型电缆故障闪测仪面板布置图

图2-5-3 闪测仪电路原理基本结构框图

DGC-711型电缆故障路径仪的电气原理框图如图2-5-5所示。它是根据感应法（音频法）定点的原理输入一个频率为15kHz的音频电源，由文氏振动器产生、经射极跟随器及推动级放大后送至推挽功率放大器输出。通过输出变压器抽头的变换来使输出阻抗与被测电缆相匹配，为使耳机中得到明显的辨认信号，由方波发生器产生间隔为0.5s的方波信号控制15kHz振荡器，使其成为15kHz的断续信号，便于寻测电缆故障走向。

图2-5-4 闪测仪基本波形

图2-5-5 DGC-711型电缆故障路径仪的电气原理框图

DGC-711型电缆故障定点仪主要是采用冲击放电声测法的原理制成的。在故障电缆一端的故障相上加直流高压或冲击高压，使故障点放电，利用压电晶体探头接收故障点的放电声波并把它变成电信号，经几级放大后，再用耳机还原成声音。找出声音最大位置，即为故障点位置。