Générateur d'impulsions de foudre

Domaine d'application

Ce système de test de générateur d'impulsions de tension est principalement adapté aux essais de tension d'impulsion de foudre en onde complète sur des produits électriques de 35 kV et moins. Il peut également être utilisé pour les tests d'impulsion d'autres produits.

Conditions générales de fonctionnement

Altitude : 1000 m

Température ambiante : -5 °C à +40 °C

Humidité relative : 90%

Écart maximal de température journalier : 25 °C

Environnement d'utilisation : Intérieur

Absence de poussière conductrice

Aucun risque d'incendie ou d'explosion

Absence de gaz corrosifs pour les métaux ou pour l'isolation

La forme d'onde de la tension d'alimentation doit être une sinusoïdale pure avec un taux de distorsion d'onde inférieur à 5 %

Normes de conformité

GB/T 311.1 Isolation et coordination de l'isolement des équipements de transmission et de transformation haute tension

GB/T 16927.1 Technique des essais haute tension - Partie 1 - Exigences générales pour les essais

GB/T 16927.2 Technique des essais haute tension - Partie 2 - Systèmes de mesure

GB/T 16896.1 Enregistreur numérique pour les essais aux impulsions haute tension

JB/T 7616 Essai de tenue aux impulsions à front raide pour isolateurs de ligne haute tension

DL/T 557 Essai d'impulsion à front raide pour isolateurs de ligne haute tension : Définitions, méthodes d'essai et critères

BF 24001 Détails de mise en œuvre des essais en tension impulsionnelle

Valeurs nominales des paramètres

1. Tension nominale : 400 kV

2. Tension de niveau assignée : 100 kV

3. Capacité totale d'impulsion : 0,25 microfarad (condensateur à impulsion unique de 2 microfarads/50 kV, 8 unités au total).

4. Nombre total de niveaux : 4 niveaux

5. Paramètres de forme d'onde normalisés :

Onde complète d'impulsion de foudre normalisée, facteur d'utilisation de tension 1,2/50 s > 85 % (supérieur à 90 % à vide avec 300 pF) ;

Les paramètres de la forme d'onde de tension d'impact et leurs écarts répondent aux exigences des normes nationales pertinentes GB311 et GB16927.

6. Tension de sortie minimale supérieure à 10 % de la tension nominale

7. Durée d'utilisation : Au-dessus de 70 % de la tension assignée, un fonctionnement continu est possible avec charge et décharge toutes les 120 secondes ; en dessous de 70 % de la tension assignée, un fonctionnement continu est possible avec charge et décharge toutes les 60 secondes.

Composants principaux

1. Partie de charge

(1) Un dispositif de charge à courant constant est utilisé ;

(2) Un transformateur de charge immergé dans l'huile est utilisé, la tension secondaire est de 85 kV, la puissance nominale est de 5 kVA ;

(3) Une pile au silicium redresseuse haute tension 2DL-200kV/200mA est utilisée, la tenue en inverse est de 200 kV, le courant moyen est de 0,2 A ; la pile au silicium redresseuse haute tension est installée à côté du transformateur de charge, et la polarité de la tension de charge peut être inversée automatiquement par le mécanisme de transmission. Il y a un bouton d'inversion de polarité sur la console ;

(4) La résistance de protection de la pile au silicium redresseuse haute tension utilise un fil résistif émaillé bobiné inductivement sur un tube isolant ;

(5) Une méthode de charge à courant constant symétrique bilatérale est utilisée ;

(6) Pendant le contrôle automatique, le dispositif de charge à courant constant doit présenter un écart maximal de ±1 % par rapport à la tension réglée dans la plage de 10 % à 100 % de la tension de charge nominale, et l'instabilité de la tension de charge ne doit pas dépasser ±1 %. La précision ajustable de la tension de charge doit être de 1 % ;

(7) Deux diviseurs résistifs à courant continu doivent être utilisés, composés de résistances en film métallique immergées dans l'huile de 50 kV, 300 MΩ. La résistance du bras basse tension doit être installée dans la bride inférieure du diviseur, et le signal de tension du bras basse tension doit être introduit dans la console de commande au moyen d'un câble blindé ;

(8) L'interrupteur de mise à la terre automatique doit utiliser un mécanisme électromagnétique de mise à la terre, capable de court-circuiter automatiquement le condensateur principal et de le mettre à la terre via la résistance de protection lorsque l'essai est arrêté ;

(9) L'inductance de charge à courant constant, le condensateur, le transformateur de charge (y compris le bloc redresseur haute tension et le dispositif de conversion de polarité) ainsi que sa résistance de protection, son interrupteur de mise à la terre automatique et ses supports isolants sont installés sur un châssis ;

2. Corps principal

(1) La structure principale adopte une configuration à quatre colonnes, avec un bâti en acier composé de quatre brides et de deux condensateurs montés en parallèle, formant une structure stable en un seul niveau. L'équipement principal comporte quatre niveaux, formant une structure en tour combinée, chaque niveau étant empilé progressivement, ce qui facilite le démontage et l'inspection, et garantit une stabilité globale élevée ;

(2) Le corps principal utilise une méthode de charge à courant constant asymétrique, avec régulation de tension à courant constant, ajustable en continu depuis zéro jusqu'à la tension réglée, et un arrêt automatique de l'alimentation de charge au moment de la décharge d'allumage. La tension nominale de chaque niveau est de 100 kV ;

(3) Le support isolant du corps principal possède une structure en tour à quatre niveaux. Chaque niveau comprend deux condensateurs impulsionnels immergés dans l'huile à enveloppe métallique MWF50-0,6, des résistances de charge, des résistances de front d'onde, des résistances de queue d'onde et des intervalles de déclenchement par boule, etc. Tous les sphères de décharge synchrones sont installées dans une isolation fermée, et l'entrefer peut être ajusté manuellement ou automatiquement via la console de commande.

(4) Le condensateur individuel a une capacité de 2,00 ± 0,05 F, une tension de travail continue de 50 kV, une inductance du condensateur de 0,2 µH, et utilise une isolation immergée dans l'huile avec film composite. Dans des conditions et un environnement de travail normaux, la borne de sortie du condensateur peut supporter une traction verticale de 15 kg, tout en garantissant qu'elle ne sera ni endommagée ni sujette à une fuite d'huile ;

(5) La résistance de tête d'onde (avant) et la résistance de queue d'onde sont toutes deux en forme de plaques et bobinées sans inductance. Leur auto-inductance est de 2,5 H (l'objectif de réduction de l'inductance est d'augmenter la capacité de charge. Pour des charges extrêmement élevées (par exemple supérieures à 5000 pF), cela peut être réalisé en utilisant une combinaison appropriée de condensateurs de modulation externes et de résistances de modulation afin d'augmenter la charge). Les connecteurs sont tous à ressort ;

(6) Les supports des résistances de tête d'onde (avant) et de queue d'onde peuvent être connectés en parallèle par quatre résistances simultanément. Les résistances de tête d'onde (avant) et de queue d'onde ont la même longueur et sont interchangeables. Chaque niveau est équipé d'un emplacement pour le rangement des résistances de modulation excédentaires et des barres de court-circuit. Le générateur peut être facilement mis en série en insérant les barres de court-circuit ;

(7) L'ensemble complet est équipé de

7.1 2 jeux de résistances de tête d'onde de foudre ;

7.2 2 jeux de résistances de queue d'onde ;

7.3 1 jeu de résistances de charge (1 pièce de rechange) ;

(8) L'entrefer à billes de première étape adopte un déclenchement polaire bilatéral, et les entrefer à billes des deuxième à quatrième étapes utilisent tous une inflammation à trois fentes. Le taux de mauvais fonctionnement ou de rejet synchrone n'est pas supérieur à 2 % ; la plage de synchronisation est ≥20 %.

(9) La distance entre chaque entrefer à billes est ajustée linéairement par entraînement motorisé. Le système de contrôle indique la tension de charge correspondant à l'écartement des billes. La structure de transmission est équipée de commutateurs de fin de course haut et bas ;

(10) L'écartement des entrefer à billes peut être ajusté manuellement ou automatiquement via le système de contrôle ;

(11) Le corps principal peut être utilisé en parallèle sur deux ou trois étages. La bielle de couplage parallèle utilise un connecteur universel pour un remplacement facile. L'appareil peut accueillir des résistances de modulation d'onde supplémentaires sans affecter les performances électriques ;

(12) Chaque test d'étage dispose d'un support pour ranger les résistances de modulation d'onde et les bielles ;

(13) Chaque étage adopte un tube d'isolation scellé aux deux extrémités offrant une bonne performance d'étanchéité ;

(14) Des mesures anti-couronne sont prises entre chaque étage. Aucune couronne évidente n'apparaîtra pendant tout le processus de charge.

(15) L'isolation inter-étages et le support mécanique peuvent supporter une tension continue de 100 kV sans générer de décharge.

(16) Un couvercle égaliseur de tension est installé sur le dessus du générateur.

3. Diviseur capacitif à faible amortissement 400 kV

Le bras haute tension du condensateur se compose d'une section, avec des paramètres nominaux de 400 kV/600 pF et une tenue au choc de foudre nominale de 400 kV. Le diviseur de tension est équipé d'un bras basse tension capacitif, avec un rapport de division de 1000 et une précision du rapport de division inférieure à ±1 % ;

Système de contrôle du générateur de tension impulsionnelle et d'analyse informatique des formes d'onde

1. Aperçu

2. Fonctions principales du système de contrôle : commande et mesure par ordinateur.

• Mode de charge manuel/automatique : régler manuellement la tension de charge.
• Synchronisation avec la tension de charge réglée du jeu d'électrodes pour ajuster manuellement la distance d'entrefer, et affichage de la valeur réelle de la distance.
• Sélection de la vitesse de charge : les utilisateurs peuvent sélectionner deux vitesses de charge selon les besoins des tests.
• Un système normalisé d'édition de formes d'onde permet la mesure des signaux par glisser-déposer à l'aide de la souris, et les formes d'onde peuvent être facilement agrandies ou réduites.
• Protection contre les surtensions et les surintensités, avec mise à la terre automatique.
• Allumage automatique : contrôlé manuellement.
• Arrêt d'urgence : contrairement à l'arrêt manuel, l'arrêt d'urgence coupe directement l'alimentation du circuit principal au simple appui d'un bouton. Ce dispositif est utilisé en cas d'urgence, comme une panne de courant dans la salle de contrôle.

3. Structure du système

Le schéma de la structure du système est illustré à la figure 2 :

La zone entourée par la ligne verte dans la Figure 2 représente le système intégré de mesure et de contrôle. L'ordinateur inférieur est directement connecté au générateur de tension impulsionnelle, à l'alimentation électrique et au hacheur. Toutes les opérations de bas niveau, telles que l'ouverture et la fermeture des relais, sont contrôlées par l'ordinateur inférieur. L'ordinateur supérieur est relié à l'ordinateur inférieur via une fibre optique et envoie des commandes à ce dernier pour piloter le générateur, l'alimentation et le hacheur. L'ordinateur inférieur collecte continuellement des données, obtient l'état actuel et transmet en permanence les données recueillies à l'ordinateur supérieur. Les signaux de tension et de courant du diviseur de tension sont connectés à l'ordinateur supérieur via le module d'acquisition.

4. Paramètres techniques

Jeu complet détaillé