Генератор грозовых импульсов

Область применения

Система испытания генератора импульсного напряжения предназначена в первую очередь для испытаний полной волной импульсного напряжения молнии силовых изделий на напряжение до 35 кВ. Ее также можно использовать для импульсных испытаний других изделий.

Общие условия эксплуатации

Высота над уровнем моря: 1000 м

Температура окружающей среды: от -5 °C до +40 °C

Относительная влажность: 90 %

Максимальный суточный перепад температур: 25 °C

Условия эксплуатации: внутри помещения

Отсутствие токопроводящей пыли

Отсутствие опасности возгорания или взрыва

Отсутствие газов, коррозионно-активных по отношению к металлам или изоляции

Форма кривой напряжения источника питания должна быть чистой синусоидой с коэффициентом искажения формы волны <5%

Стандарты соответствия

GB/T 311.1 Изоляция и координация изоляции высоковольтного передающего и преобразующего оборудования

GB/T 16927.1 Технология высоковольтных испытаний — Часть 1 — Общие требования к испытаниям

GB/T 16927.2 Технология высоковольтных испытаний — Часть 2 — Системы измерения

GB/T 16896.1 Цифровой регистратор для импульсных испытаний высокого напряжения

JB/T 7616 Испытание на стойкость к крутонарастающему импульсу для высоковольтных линейных изоляторов

DL/T 557 Импульсные испытания с крутым фронтом для высоковольтных линейных изоляторов: определения, методы испытаний и критерии

BF 24001 Руководящие указания по проведению испытаний на импульсное напряжение

Номинальные параметры

1. Номинальное напряжение: 400 кВ

2. Номинальное ступенчатое напряжение: 100 кВ

3. Общая импульсная ёмкость: 0,25 мкФ (одиночный импульсный конденсатор 2 мкФ/50 кВ, всего 8 штук).

4. Общее количество ступеней: 4 ступени

5. Параметры стандартной формы волны:

Стандартная полная волна грозового импульса напряжения, коэффициент использования напряжения 1,2/50 мкс >85% (более 90% на холостом ходу при 300 пФ);

Параметры формы волны импульсного напряжения и их отклонения соответствуют требованиям соответствующих национальных стандартов GB311 и GB16927.

6. Минимальное выходное напряжение более 10% от номинального напряжения

7. Режим работы: при напряжении выше 70% от номинального — непрерывная работа с зарядом и разрядом каждые 120 секунд; при напряжении ниже 70% от номинального — непрерывная работа с зарядом и разрядом каждые 60 секунд.

Основные компоненты

1. Часть зарядки

(1) Используется устройство постоянного тока;

(2) Используется масляный зарядный трансформатор, вторичное напряжение 85 кВ, номинальная мощность 5 кВА;

(3) Используется высоковольтный выпрямительный кремниевый столб 2DL-200 кВ/200 мА, обратное выдерживаемое напряжение 200 кВ, средний ток 0,2 А; высоковольтный выпрямительный кремниевый столб установлен рядом с зарядным трансформатором, а полярность зарядного напряжения может автоматически изменяться с помощью передаточного механизма. На панели управления имеется кнопка переключения полярности;

(4) Сопротивление защиты высоковольтного выпрямительного кремниевого столба выполнено из эмалированного сопротивления провода с индуктивной намоткой на изоляционной трубке;

(5) Применяется двусторонний симметричный метод зарядки постоянным током;

(6) В режиме автоматического управления устройство зарядки при постоянном токе должно иметь отклонение не более ±1% от установленного напряжения в диапазоне от 10% до 100% от номинального зарядного напряжения, а нестабильность зарядного напряжения должна быть не более ±1%. Допустимая погрешность регулировки зарядного напряжения составляет 1%;

(7) Должны использоваться два резистивных делителя постоянного тока с применением масляных металлических пленочных резисторов на 50 кВ, 300 МОм. Резистор низковольтного плеча должен быть установлен во фланце основания делителя, а сигнал напряжения с низковольтного плеча должен подаваться в пульт управления с помощью экранированного кабеля;

(8) Автоматический заземляющий выключатель должен использовать электромагнитный механизм заземления, который может автоматически закорачивать главный конденсатор и заземлять его через защитный резистор при остановке испытания;

(9) Дроссель индуктивности постоянного тока, конденсатор, зарядный трансформатор (включая высоковольтный выпрямительный кремниевый блок и устройство преобразования полярности) и его защитный резистор, автоматический заземляющий переключатель и изолирующая опора установлены на одном шасси;

2. Основная часть

(1) Основная конструкция выполнена по четырехколонной схеме, стальной каркас состоит из четырех фланцев и двух параллельно установленных конденсаторов, образуя устойчивую одноступенчатую конструкцию. Основное оборудование — четыре ступени, образующие комбинированную башенную конструкцию, каждая ступень последовательно устанавливается одна на другую, что обеспечивает удобство разборки и осмотра, а общая конструкция является устойчивой;

(2) Основная часть использует асимметричный метод постоянного тока для зарядки, стабилизацию напряжения при постоянном токе, плавную регулировку от нуля до заданного напряжения и автоматическое отключение источника зарядки в момент импульсного разряда. Номинальное напряжение каждой ступени составляет 100 кВ;

(3) Основной изолирующий корпус имеет четырехступенчатую башенную конструкцию. Каждый уровень включает два импульсных конденсатора MWF50-0,6 с масляной пропиткой в железном корпусе, зарядные резисторы, резисторы формирования переднего фронта, резисторы формирования заднего фронта и искровые промежутки зажигания и т.д. Все синхронные разрядные шаровые промежутки установлены в закрытом изоляторе, а зазор между шарами может регулироваться вручную или автоматически с помощью пульта управления.

(4) Емкость одиночного импульсного конденсатора составляет 2,0±0,05 мкФ, рабочее постоянное напряжение — 50 кВ, индуктивность конденсатора — 0,2 мкГн, используется композитная пленка с масляной пропиткой для изоляции. При нормальных условиях эксплуатации и в стандартной рабочей среде выводная изоляция конденсатора способна выдерживать вертикальное тяговое усилие 15 кг, при этом гарантируется отсутствие повреждений или утечки масла;

(5) Резистор фронта волны (головной резистор) и резистор хвоста волны выполнены в виде пластин, намотанных без индуктивности. Их собственная индуктивность составляет 2,5 мкГн (цель снижения индуктивности — увеличение нагрузочной способности. Для чрезвычайно больших нагрузок (например, более 5000 пФ) это может быть достигнуто путем использования подходящей комбинации внешних модулирующих конденсаторов и модулирующих резисторов для увеличения нагрузки). Все разъемы — пружинного типа;

(6) Кронштейны резисторов фронта (головного) и хвоста волны могут одновременно подключаться параллельно с помощью четырех резисторов. Резисторы фронта и хвоста волны имеют одинаковую длину и могут использоваться взаимозаменяемо. На каждом уровне предусмотрено место для хранения избыточных модулирующих резисторов и шунтирующих стержней. Генератор может легко работать последовательно путем вставки шунтирующих стержней;

(7) Полный комплект оснащен

7.1 2 комплекта резисторов головного импульса молнии;

7.2 2 комплекта резисторов хвоста волны;

7,3 1 комплект зарядных резисторов (1 запасной);

(8) Искровой промежуток первой ступени использует двухстороннюю полярную активацию, а искровые промежутки второй–четвёртой ступеней — зажигание трёхзазорного шарового промежутка. Скорость несинхронной работы или отказа не превышает 2 %; диапазон синхронизации составляет ≥20 %;

(9) Расстояние между каждым искровым шаровым промежутком линейно регулируется с помощью электропривода. Система управления отображает напряжение заряда, соответствующее расстоянию между шарами. В конструкции передачи предусмотрены верхний и нижний концевые выключатели;

(10) Расстояние искрового промежутка можно регулировать вручную или автоматически через систему управления;

(11) Основной блок может использоваться параллельно для двух или трёх ступеней. Параллельный шатун оснащён унифицированным соединителем для удобной замены. Оборудование может размещать дополнительные модулирующие резисторы без влияния на электрические характеристики;

(12) Каждая ступень испытаний имеет кронштейн для хранения модулирующих резисторов и соединительных стержней;

(13) Каждая ступень оснащена двухконцевой герметичной изолирующей трубкой с высокими показателями герметичности;

(14) Между ступенями приняты меры защиты от короны. В процессе всего заряда явная корона не появляется.

(15) Межступенчатая изоляция и механическая опора способны выдерживать постоянное напряжение 100 кВ без возникновения разряда.

(16) На верхней части генератора установлен экран для выравнивания напряжения.

3. Слаботочный демпфирующий конденсаторный делитель напряжения 400 кВ

Конденсатор высоковольтного плеча состоит из одной секции, с номинальными параметрами 400 кВ/600 пФ и номинальным импульсным напряжением от грозового разряда 400 кВ. Делитель напряжения оснащен конденсатором низковольтного плеча, коэффициент деления напряжения составляет 1000, точность коэффициента деления — менее ±1%;

Система управления импульсным генератором напряжения и компьютерного анализа формы сигнала

1.Обзор

2. Основные функции системы управления: управление и компьютерное измерение.

• Ручной/автоматический режим зарядки: ручная регулировка напряжения зарядки.
• Синхронизация с установленным зарядным напряжением шарового разрядника для ручной регулировки расстояния зазора и отображение фактического значения расстояния.
• Выбор скорости зарядки: пользователи могут выбрать одну из двух скоростей зарядки в зависимости от требований испытания.
• Стандартизированная система редактирования формы сигнала позволяет измерять форму сигнала путем перетаскивания с помощью мыши, а также легко масштабировать изображение формы сигнала.
• Защита от перенапряжения и перегрузки по току с автоматическим заземлением.
• Автоматический розжиг: управляется вручную.
• Аварийное отключение: в отличие от ручного отключения, аварийное отключение мгновенно прекращает подачу питания на основную цепь нажатием кнопки. Используется в чрезвычайных ситуациях, например, при отключении питания в помещении управления.

3. Структура системы

Диаграмма структуры системы показана на рисунке 2:

Область, ограниченная зеленой линией на рисунке 2, представляет собой интегрированную систему измерения и управления. Нижний компьютер напрямую подключен к генератору импульсного напряжения, источнику питания и прерывателю. Все низкоуровневые операции, такие как открытие и закрытие реле, управляются нижним компьютером. Верхний компьютер соединен с нижним посредством оптоволокна и отправляет команды нижнему компьютеру для управления генератором, источником питания и прерывателем. Нижний компьютер постоянно собирает данные, определяет текущее состояние и непрерывно передает собранные данные верхнему компьютеру. Сигналы напряжения и тока делителя напряжения подключены к верхнему компьютеру через модуль сбора данных.

4. Технические параметры

Подробный полный комплект