Generator impulsów udarowych

Zakres zastosowania

Ten system testowy generatora napięcia impulsowego jest głównie przeznaczony do badań pełnofalowym napięciem udarowym odgromowym wyrobów energetycznych do 35 kV. Może być również stosowany do badań impulsowych innych produktów.

Ogólne warunki pracy

Wysokość nad poziomem morza: 1000 m

Temperatura otoczenia: -5°C do +40°C

Wilgotność względna: 90%

Maksymalny dzienne zakres temperatury: 25°C

Środowisko pracy: wnętrzowe

Bez przewodzącej kurzu

Brak zagrożenia pożarem lub wybuchem

Brak gazów korozyjnych dla metali lub izolacji

Krzywa napięcia zasilania musi być prawdziwą falą sinusoidalną z współczynnikiem zniekształcenia kształtu fali <5%

Zgodność ze standardami

GB/T 311.1 Izolacja i koordynacja naprężeń w urządzeniach wysokonapięciowych do transmisji i transformacji

GB/T 16927.1 Technologia badań wysokonapięciowych - Część 1 - Ogólne wymagania dotyczące badań

GB/T 16927.2 Technologia badań wysokonapięciowych - Część 2 - Systemy pomiarowe

GB/T 16896.1 Cyfrowy rejestrator do badań impulsowych wysokonapięciowych

JB/T 7616 Badanie odporności na stromofalowy impuls napięciowy dla izolatorów linii wysokonapięciowych

DL/T 557 Badanie stromofalowym impulsem napięciowym dla izolatorów linii wysokonapięciowych: Definicje, metody badań i kryteria

Szczegóły implementacji testu napięciem impulsowym BF 24001

Wartości parametrów znamionowych

1. Napięcie znamionowe: 400 kV

2. Znamionowe napięcie skokowe: 100 kV

3. Całkowita pojemność impulsowa: 0,25 mikrofarada (pojedynczy kondensator impulsowy 2 mikrofarady/50 kV, razem 8 jednostek).

4. Całkowita liczba stopni: 4 stopnie

5. Parametry standardowej fali:

Standardowa pełna fala napięcia udarowego od błyskawicy, współczynnik wykorzystania napięcia 1,2/50 s >85% (powyżej 90% przy obciążeniu bez ładunku 300 pF);

Parametry fali napięcia udarowego oraz ich odchylenia spełniają wymagania odpowiednich norm krajowych GB311 i GB16927.

6. Minimalne napięcie wyjściowe większe niż 10% napięcia znamionowego

7. Czas użytkowania: Przy napięciu powyżej 70% znamionowego możliwe jest działanie ciągłe z ładowaniem i rozładowaniem co 120 sekund; poniżej 70% napięcia znamionowego możliwe jest działanie ciągłe z ładowaniem i rozładowaniem co 60 sekund.

Główne składniki

1. Część ładowania

(1) Stosuje się urządzenie do ładowania prądem stałym;

(2) Stosuje się olejowy transformator ładowania, napięcie wtórne wynosi 85 kV, moc znamionowa to 5 kVA;

(3) Stosuje się wysokonapięciowy stack krzemowy prostownika 2DL-200kV/200mA, napięcie przebicia wsteczne wynosi 200 kV, prąd średni to 0,2 A; stack krzemowy prostownika wysokiego napięcia zamontowany jest obok transformatora ładowania, a polaryzacja napięcia ładowania może być automatycznie odwrócona za pomocą mechanizmu transmisyjnego. Na konsoli znajduje się przycisk przełączania polaryzacji;

(4) Rezystor ochronny stacka krzemowego prostownika wysokiego napięcia wykonany jest z emaliowanego drutu oporowego nawiniętego indukcyjnie na rurze izolacyjnej;

(5) Zastosowano dwustronną symetryczną metodę ładowania prądem stałym;

(6) Podczas sterowania automatycznego urządzenie do ładowania prądem stałym powinno mieć odchylenie nie większe niż ±1% od ustawionego napięcia w zakresie od 10% do 100% znamionowego napięcia ładowania, a niestabilność napięcia ładowania nie powinna przekraczać ±1%. Dokładność regulacji napięcia ładowania powinna wynosić 1%;

(7) Należy użyć dwóch dzielników rezystorowych prądu stałego, stosując rezystory olejowe z metalową folią o wartościach 50 kV, 300 MΩ. Rezystor ramienia niskiego napięcia powinien być zamontowany w dolnej kołnierzu dzielnika, a sygnał napięciowy z ramienia niskiego napięcia należy doprowadzić do pulpitu sterowniczego za pomocą kabla ekranowanego;

(8) Automatyczny wyłącznik uziemiający powinien wykorzystywać elektromagnetyczny mechanizm uziemiający, który może automatycznie zwierać główny kondensator i uziemiać go poprzez rezystor ochronny po zakończeniu testu;

(9) Cewka ładowania prądu stałego, kondensator, transformator ładowania (w tym wysokonapięciowy prostownik krzemowy i urządzenie do zmiany polaryzacji) oraz odpowiadający im rezystor ochronny, automatyczny wyłącznik uziemiający i podpory izolacyjne są zamontowane na jednym szkielecie;

2. Główne elementy

(1) Główna konstrukcja ma strukturę czterosłupową, z ramą stalową składającą się z czterech kołnierzy i dwóch równolegle zamontowanych kondensatorów, tworzącą stabilną konstrukcję jednopiętrową. Główne urządzenia mają cztery poziomy, tworzącce łącznie konstrukcję wieżową, każdy poziom jest stopniowo nakładany, co ułatwia demontaż i przegląd, a ogólna konstrukcja jest stabilna;

(2) Główne urządzenie wykorzystuje niestandardową metodę ładowania prądem stałym, regulację napięcia przy stałym prądzie, ciągłą regulację od zera do ustalonego napięcia oraz automatyczne wyłączenie zasilania ładowania w momencie wyładowania zapłonowego. Napięcie znamionowe każdego poziomu wynosi 100 kV;

(3) Główna izolacyjna podpora konstrukcji ma czteropoziomową budowę wieżową. Każdy poziom zawiera dwa impulsowe kondensatory olejowe MWF50-0,6 w obudowie żelaznej, oporniki ładowania, oporniki czoła fali, oporniki ogona fali oraz iskiernice zapłonowe itp. Wszystkie synchroniczne iskiernice rozładowcze są zamontowane w zamkniętej izolacji, a odstęp iskierniczy można ręcznie lub automatycznie regulować za pomocą pulpitu sterowniczego.

(4) Pojedynczy kondensator impulsowy ma pojemność 2,0±0,05 µF, napięcie robocze prądu stałego wynosi 50 kV, indukcyjność kondensatora to 0,2 µH, stosowana jest kompozytowa izolacja foliowo-olejowa. W normalnych warunkach pracy i środowisku roboczym wyjściowa część kondensatora może wytrzymać pionowe obciążenie rozciągające o wartości 15 kg, jednocześnie zapewniając, że nie dojdzie do uszkodzenia ani wycieku oleju;

(5) Rezystor czoła fali (przedni) i rezystor ogona fali mają kształt płyty i są nawinięte bez indukcyjności. Ich indukcyjność własna wynosi 2,5 µH (zmniejszenie indukcyjności ma na celu zwiększenie pojemności obciążenia. W przypadku bardzo dużych obciążeń (np. powyżej 5000 pF) można to osiągnąć poprzez zastosowanie odpowiedniego połączenia zewnętrznych kondensatorów modulacyjnych i rezystorów modulacyjnych w celu zwiększenia obciążenia). Złącza są wszystkie sprężynowe;

(6) Uchwyty rezystorów czoła fali (przednie) i ogona fali mogą być podłączone równolegle za pomocą czterech rezystorów jednocześnie. Rezystory czoła fali i ogona fali mają jednakową długość i mogą być stosowane uniwersalnie. Każdy stopień wyposażony jest w miejsce do przechowywania nadmiarowych rezystorów modulacyjnych i prętów zwierających. Generator może być łatwo łączony szeregowo poprzez włożenie prętów zwierających;

(7) Komplet zawiera

7.1 2 zestawy rezystorów czoła fali grzmotowej;

7.2 2 zestawy rezystorów ogona fali;

7,3 1 zestaw rezystorów ładowania (1 zapasowy);

(8) Dwustopniowa szczelina kulowa stosuje dwubiegunowe wyzwalanie biegunowe, a szczeliny kulowe od drugiego do czwartego stopnia stosują zapłon trójprzerwowy. Szybkość niewłaściwego działania lub odrzuceń nie przekracza 2%; zakres synchronizacji wynosi ≥20%.

(9) Odległość między poszczególnymi szczelinami kulkowymi jest liniowo regulowana napędem silnikowym. System sterowania wskazuje napięcie ładowania odpowiadające odległości kulek. Konstrukcja napędu wyposażona jest w łączniki krańcowe górne i dolne;

(10) Odległość szczeliny kulowej można regulować ręcznie lub automatycznie za pomocą systemu sterowania;

(11) Część główna może być używana równolegle w dwóch lub trzech stopniach. Pręt połączeniowy równoległy posiada ujednolicony złącz, ułatwiający wymianę. Urządzenie może pomieścić dodatkowe rezystory modulacji fali bez wpływu na właściwości elektryczne;

(12) Każdy etap testowy posiada wspornik do przechowywania rezystorów modulacji fali i prętów łączących;

(13) Każdy etap wyposażony jest w dwustronnie uszczelnioną rurę izolacyjną o dobrej wydajności uszczelnienia;

(14) Pomiędzy poszczególnymi etapami zastosowano środki zapobiegające koronowaniu. W całym procesie ładowania nie występuje widoczne koronowanie.

(15) Izolacja międzypokładowa i podparcie mechaniczne wytrzymują napięcie stałe 100 kV bez wywoływania wyładowań.

(16) Na szczycie generatora zamontowano pokrywę wyrównującą napięcie.

3. 400 kV słabo tłumiony dzielnik napięcia kondensatorowy

Kondensator ramienia wysokiego napięcia składa się z jednej sekcji, o parametrach znamionowych 400 kV/600 pF oraz znamionowej wytrzymałości udarowej na przepięcie od pioruna wynoszącej 400 kV. Dzielnik napięcia wyposażony jest w kondensator ramienia niskiego napięcia, z przełożeniem dzielenia napięcia równym 1000 i dokładnością przełożenia mniejszą niż ±1%;

System sterowania generatorem napięcia impulsowego i komputerowej analizy przebiegów

1. Przegląd

2. Główne funkcje systemu sterowania: sterowanie i pomiar komputerowy.

• Ręczny/Automatyczny tryb ładowania: Ręczna regulacja napięcia ładowania.
• Synchronizacja z ustawionym napięciem ładowania szczeliny kulkowej w celu ręcznego dostosowania odległości szczeliny oraz wyświetlanie rzeczywistej wartości odległości.
• Wybór prędkości ładowania: Użytkownicy mogą wybrać jedną z dwóch prędkości ładowania w zależności od potrzeb testowych.
• Znormalizowany system edycji przebiegów umożliwia pomiar przebiegów poprzez przeciąganie i upuszczanie myszą, a także łatwe powiększanie i pomniejszanie obrazu.
• Ochrona przed przepięciem i przeciążeniem prądowym z automatycznym uziemieniem.
• Zapłon automatyczny: sterowanie ręczne.
• Awaryjne wyłączenie: W odróżnieniu od ręcznego wyłączenia, awaryjne bezpośrednio przerywa zasilanie obwodu głównego po naciśnięciu przycisku. Służy do sytuacji awaryjnych, takich jak awaria zasilania w pomieszczeniu kontrolnym.

3. Struktura systemu

Schemat struktury systemu pokazano na Rysunku 2:

Obszar otoczony zieloną linią na Rysunku 2 przedstawia zintegrowany system pomiarowo-sterujący. Komputer dolny jest bezpośrednio podłączony do generatora napięcia impulsowego, zasilacza oraz przetwornicy. Wszystkie operacje niskiego poziomu, takie jak otwieranie i zamykanie przekaźników, są kontrolowane przez komputer dolny. Komputer górny jest połączony z komputerem dolnym za pomocą światłowodu i wysyła do niego polecenia w celu sterowania generatorem, zasilaczem oraz przetwornicą. Komputer dolny ciągle zbiera dane, uzyskuje bieżący stan układu i przekazuje zebrane dane do komputera górnego. Sygnały napięciowe i prądowe dzielnika są podłączone do komputera górnego poprzez moduł akwizycji.

4. Parametry techniczne

Szczegółowy kompletny zestaw