เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงกระชากฟ้าผ่า

ขอบเขตการใช้งาน

ระบบทดสอบเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระชากนี้เหมาะสำหรับการทดสอบแรงดันไฟฟ้ากระชากคลื่นเต็มรูปแบบของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าระดับ 35 กิโลโวลต์และต่ำกว่า โดยสามารถใช้สำหรับการทดสอบผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้ากระชากได้เช่นกัน

เงื่อนไขการใช้งานทั่วไป

ความสูงจากระดับน้ำทะเล: 1000 เมตร

อุณหภูมิแวดล้อม: -5°C ถึง +40°C

ความชื้นสัมพัทธ์: 90%

ช่วงอุณหภูมิรายวันสูงสุด: 25°C

สภาพแวดล้อมในการใช้งาน: ภายในอาคาร

ปราศจากฝุ่นที่นำไฟฟ้า

ไม่มีอันตรายจากไฟไหม้หรือการระเบิด

ไม่มีก๊าซที่กัดกร่อนโลหะหรือฉนวน

รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าจ่ายต้องเป็นคลื่นไซน์แท้ โดยมีอัตราการบิดเบือนรูปคลื่นต่ำกว่า 5%

มาตรฐานที่ปฏิบัติตาม

GB/T 311.1 ฉนวนและการประสานฉนวนของอุปกรณ์ส่งและแปลงแรงดันสูง

GB/T 16927.1 เทคโนโลยีการทดสอบแรงดันสูง - ตอนที่ 1 - ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับการทดสอบ

GB/T 16927.2 เทคโนโลยีการทดสอบแรงดันสูง - ตอนที่ 2 - ระบบการวัด

GB/T 16896.1 เครื่องบันทึกดิจิทัลสำหรับการทดสอบแรงดันกระชากสูง

JB/T 7616 การทดสอบความทนทานต่อแรงดันกระชากแบบคลื่นชันสำหรับฉนวนสายไฟแรงดันสูง

DL/T 557 การทดสอบแรงดันกระชากแบบคลื่นชันสำหรับฉนวนสายไฟแรงดันสูง: คำจำกัดความ วิธีการทดสอบ และเกณฑ์

BF 24001 รายละเอียดการดำเนินการทดสอบแรงดันกระชาก

ค่าพารามิเตอร์เรทติ้ง

1. แรงดันไฟฟ้าตามชื่อ: 400 กิโลโวลต์

2. แรงดันขั้นตอนที่กำหนด: 100 กิโลโวลต์

3. ความจุรวมของแรงกระแทก: 0.25 ไมโครฟารัด (ตัวเก็บประจุแบบพัลส์เดี่ยว 2 ไมโครฟารัด/50 กิโลโวลต์ จำนวนรวม 8 หน่วย)

4. จำนวนขั้นตอนทั้งหมด: 4 ขั้นตอน

5. พารามิเตอร์ของคลื่นมาตรฐาน:

คลื่นแรงดันกระแทกมาตรฐานแบบเต็มคลื่น 1.2/50 วินาที อัตราการใช้แรงดันมากกว่า 85% (มากกว่า 90% เมื่อไม่มีโหลดที่ 300 เปคฟาเรด)

พารามิเตอร์ของคลื่นแรงดันกระแทกและความเบี่ยงเบนของมันเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้อง GB311 และ GB16927

6. แรงดันขาออกต่ำสุดมากกว่า 10% ของแรงดันตามชื่อ

7. ระยะเวลาการใช้งาน: สูงกว่า 70% ของแรงดันที่กำหนด สามารถทำงานต่อเนื่องได้โดยทำการชาร์จและคายประจุทุกๆ 120 วินาที; ต่ำกว่า 70% ของแรงดันที่กำหนด สามารถทำงานต่อเนื่องได้โดยทำการชาร์จและคายประจุทุกๆ 60 วินาที

องค์ประกอบหลัก

1. ส่วนการชาร์จ

(1) ใช้อุปกรณ์ชาร์จแบบกระแสคงที่;

(2) ใช้หม้อแปลงชาร์จน้ำมันแข็ง แรงดันขดต่อลดเป็น 85 กิโลโวลต์ ความจุเรตติ้ง 5 กิโลโวแอมแปร์;

(3) ใช้ไดโอดซิลิคอนสแต็คแบบรับแรงดันสูง 2DL-200kV/200mA แรงดันย้อนกลับทนได้ 200 กิโลโวลต์ กระแสเฉลี่ย 0.2 แอมแปร์ ติดตั้งไดโอดซิลิคอนสแต็คแรงดันสูงไว้ข้างๆ หม้อแปลงชาร์จ และสามารถสลับขั้วไฟฟ้าแรงดันชาร์จได้อัตโนมัติด้วยกลไกส่งผ่าน มีปุ่มสวิตช์เปลี่ยนขั้วบนแผงควบคุม;

(4) ใช้ลวดต้านทานเคลือบฉนวนพันแบบเหนี่ยวนำบนหลอดฉนวน เป็นตัวต้านทานป้องกันไดโอดซิลิคอนสแต็คแรงดันสูง;

(5) ใช้วิธีการชาร์จแบบกระแสคงที่สมมาตรสองข้าง;

(6) ในระหว่างการควบคุมอัตโนมัติ อุปกรณ์ชาร์จแบบกระแสคงที่จะต้องมีค่าเบี่ยงเบนจากแรงดันที่ตั้งไว้ไม่เกิน ±1% ในช่วง 10% ถึง 100% ของแรงดันชาร์จเรตติ้ง และความไม่เสถียรของแรงดันชาร์จจะต้องไม่เกิน ±1% ความแม่นยำในการปรับแรงดันชาร์จจะต้องอยู่ที่ 1%;

(7) ต้องใช้ตัวแบ่งแรงดันกระแสตรงสองชุด โดยใช้ความต้านทานแบบฟิล์มโลหะจุ่มน้ำมันขนาด 50 กิโลโวลต์ 300 เมกะโอห์ม ตัวต้านทานแขนแรงดันต่ำจะติดตั้งอยู่ที่ข้อต่อฝาครอบด้านล่างของตัวแบ่งแรงดัน และสัญญาณแรงดันที่แขนแรงดันต่ำจะถูกนำเข้าไปยังแผงควบคุมโดยใช้สายเคเบิลแบบมีฉนวนหุ้มป้องกัน

(8) สวิตช์ต่อศูนย์อัตโนมัติจะต้องใช้กลไกการต่อพื้นด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถลัดวงจรตัวเก็บประจุหลักและต่อพื้นผ่านตัวต้านทานป้องกันได้อัตโนมัติเมื่อหยุดการทดสอบ;

(9) ตัวเหนี่ยวนำการชาร์จแบบกระแสคงที่ ตัวเก็บประจุ หม้อแปลงเครื่องชาร์จ (รวมถึงไดโอดซิลิคอนรีคทิฟายเออร์แรงดันสูงและอุปกรณ์เปลี่ยนขั้ว) และตัวต้านทานป้องกัน สวิตช์ต่อพื้นอัตโนมัติ และฉนวนรองรับ ติดตั้งอยู่บนแชสซีเดียวกัน;

2. ตัวถังหลัก

(1) โครงสร้างหลักใช้โครงสร้างสี่เสา โดยมีโครงเหล็กประกอบด้วยแผ่นแปลนสี่ชิ้นและตัวเก็บประจุสองตัวติดตั้งแบบขนานกัน ทำให้เกิดโครงสร้างระดับเดียวที่มีความมั่นคง อุปกรณ์หลักมีทั้งหมดสี่ระดับ จัดเป็นโครงสร้างรูปหอคอยแบบรวมกัน แต่ละระดับวางซ้อนกันทีละขั้นตอน ทำให้ถอดประกอบและตรวจสอบได้ง่าย และโครงสร้างโดยรวมมีความมั่นคง;

(2) ตัวถังหลักใช้วิธีการชาร์จแบบกระแสคงที่แบบไม่สมมาตร ควบคุมแรงดันแบบกระแสคงที่ สามารถปรับแรงดันได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ศูนย์จนถึงแรงดันที่ตั้งไว้ และตัดไฟเครื่องชาร์จอัตโนมัติในทันทีเมื่อเกิดการปล่อยประจุจุดระเบิด แรงดันเรตติ้งของแต่ละระดับคือ 100 กิโลโวลต์;

(3) โครงสร้างรองรับฉนวนตัวหลักมีลักษณะเป็นหอคอยสี่ชั้น แต่ละชั้นประกอบด้วยตัวเก็บประจุพัลส์ชนิด MWF50-0.6 แบบเปลือกเหล็กจุ่มน้ำมันจำนวนสองตัว ตัวต้านทานสำหรับการชาร์จ ตัวต้านทานหน้าคลื่น ตัวต้านทานท้ายคลื่น และช่องว่างลูกบอลจุดระเบิด เป็นต้น ลูกบอลปล่อยกระแสแบบซิงโครนัสทั้งหมดติดตั้งอยู่ภายในฉนวนที่ปิดสนิท และสามารถปรับระยะช่องว่างลูกบอลได้ทั้งแบบแมนนวลหรืออัตโนมัติผ่านแผงควบคุม

(4) ตัวเก็บประจุพัลส์เดี่ยวมีค่า 2.00.05F แรงดันไฟฟ้าทำงานแบบ DC อยู่ที่ 50kV ความเหนี่ยวนำของตัวเก็บประจุอยู่ที่ 0.2H โดยใช้ฉนวนแบบฟิล์มคอมโพสิตจุ่มน้ำมัน ภายใต้สภาวะการทำงานปกติและสภาพแวดล้อมในการทำงาน ขั้วต่อออกของตัวเก็บประจุสามารถทนต่อแรงดึงในแนวตั้งได้ 15 กิโลกรัม โดยยังคงรับประกันว่าจะไม่เกิดความเสียหายหรือรั่วไหลของน้ำมัน

(5) ตัวต้านทานหัวคลื่น (ด้านหน้า) และตัวต้านทานหางคลื่นมีลักษณะเป็นแผ่นและพันแบบไม่มีเหนี่ยวนำ โดยมีค่าความเหนี่ยวนำภายใน 2.5H (จุดประสงค์ของการลดความเหนี่ยวนำคือเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับภาระโหลด สำหรับภาระที่มีขนาดใหญ่มาก เช่น มากกว่า 5000PF สามารถทำได้โดยการใช้ชุดของตัวเก็บประจุปรับโหมดและตัวต้านทานปรับโหมดภายนอกที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มภาระโหลด) ขั้วต่อทั้งหมดเป็นแบบสปริงโหลด;

(6) ขาตั้งตัวต้านทานหัวคลื่น (ด้านหน้า) และตัวต้านทานหางคลื่นสามารถต่อแบบขนานกันได้พร้อมกันด้วยตัวต้านทานสี่ตัว ตัวต้านทานหัวคลื่น (ด้านหน้า) และตัวต้านทานหางคลื่นมีความยาวเท่ากันและสามารถใช้แทนกันได้ ในแต่ละระดับจะมีตำแหน่งสำหรับเก็บตัวต้านทานปรับโหมดส่วนเกินและแท่งลัดวงจร เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถทำงานแบบอนุกรมได้อย่างง่ายดายโดยการเสียบแท่งลัดวงจรเข้าไป;

(7) ชุดเต็มประกอบด้วย

7.1 ชุดตัวต้านทานหัวคลื่นฟ้าผ่า 2 ชุด;

7.2 ชุดตัวต้านทานหางคลื่น 2 ชุด;

7.3 ชุดตัวต้านทานการชาร์จ 1 ชุด (1 ชุดสำรอง);

(8) ช่องว่างลูกบอลขั้นตอนแรกใช้ระบบจุดระเบิดแบบขั้วไฟฟ้าสองด้าน ส่วนช่องว่างลูกบอลขั้นตอนที่สองถึงขั้นตอนที่สี่ ใช้ระบบจุดระเบิดลูกบอลสามช่อง อัตราความผิดพลาดในการทำงานพร้อมกันหรืออัตราการปฏิเสธไม่เกิน 2%; ช่วงการทำงานแบบซิงโครไนซ์ ≥20%

(9) ระยะห่างของแต่ละช่องว่างลูกบอลปรับได้แบบเชิงเส้นโดยใช้มอเตอร์ขับเคลื่อน ระบบควบคุมจะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการชาร์จที่สัมพันธ์กับระยะห่างของลูกบอล โครงสร้างการส่งกำลังมีสวิตช์จำกัดตำแหน่งด้านบนและด้านล่าง;

(10) สามารถปรับระยะห่างช่องว่างลูกบอลได้ทั้งแบบแมนนวลและแบบอัตโนมัติผ่านระบบควบคุม;

(11) ตัวหลักสามารถใช้งานแบบขนานได้ 2 หรือ 3 ขั้นตอน คันต่อแบบขนานใช้ขั้วต่อแบบรวมศูนย์เพื่อให้เปลี่ยนได้ง่าย อุปกรณ์สามารถวางตัวต้านทานปรับคลื่นเพิ่มเติมได้โดยไม่กระทบต่อสมรรถนะทางไฟฟ้า;

(12) การทดสอบแต่ละขั้นมีขาตั้งสำหรับเก็บตัวต้านทานปรับคลื่นและคันต่อ

(13) แต่ละขั้นตอนใช้ท่อฉนวนแบบปิดผนึกสองด้านที่มีสมรรถนะการปิดผนึกที่ดี;

(14) มีการดำเนินมาตรการป้องกันการเกิดโคโรนา (corona) ระหว่างแต่ละขั้นตอน ไม่ปรากฏโคโรนาอย่างชัดเจนตลอดกระบวนการชาร์จ

(15) ฉนวนระหว่างขั้นตอนและการรองรับเชิงกลสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 100 กิโลโวลต์ โดยไม่เกิดการปล่อยประจุ

(16) ติดตั้งฝาครอบเท่าศักย์แรงดันไว้ที่ด้านบนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

3. ตัวแบ่งแรงดันแบบคาปาซิเตอร์ลดแรงสั่นสะเทือนต่ำ 400 กิโลโวลต์

คาปาซิเตอร์แขนแรงดันสูงประกอบด้วย 1 ส่วน พารามิเตอร์เรตติ้ง 400 กิโลโวลต์/600 พิโคฟารัด และแรงดันทนต่อคลื่นฟ้าผ่าเรตติ้ง 400 กิโลโวลต์ ตัวแบ่งแรงดันติดตั้งคาปาซิเตอร์แขนแรงดันต่ำ อัตราส่วนการแบ่งแรงดัน 1000 และความแม่นยำของอัตราส่วนการแบ่งแรงดันน้อยกว่า ±1%

ระบบควบคุมเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบอิมพัลส์และระบบวิเคราะห์คลื่นสัญญาณด้วยคอมพิวเตอร์

1.ภาพรวม

2. หน้าที่หลักของระบบควบคุม: การควบคุมและการวัดผลด้วยคอมพิวเตอร์

• โหมดการชาร์จแบบแมนนวล/อัตโนมัติ: ปรับแรงดันชาร์จได้ด้วยตนเอง
• ประสานการตั้งค่าแรงดันชาร์จของช่องว่างบอลกับการปรับระยะห่างของช่องว่างด้วยตนเอง และแสดงค่าระยะทางที่แท้จริง
• การเลือกความเร็วในการชาร์จ: ผู้ใช้สามารถเลือกความเร็วการชาร์จสองระดับตามความต้องการของการทดสอบ
• ระบบการแก้ไขคลื่นรูปแบบมาตรฐาน ช่วยให้วัดคลื่นได้โดยการลากและวางด้วยเมาส์ และสามารถซูมเข้าหรือซูมออกของคลื่นได้อย่างง่ายดาย
• ระบบป้องกันแรงดันเกินและกระแสเกิน พร้อมการต่อพื้นอัตโนมัติ
• การจุดระเบิดอัตโนมัติ: ควบคุมด้วยมือ
• การตัดฉุกเฉิน: ต่างจากการตัดด้วยมือ การตัดฉุกเฉินจะตัดแหล่งจ่ายไฟหลักโดยตรงทันทีเพียงกดปุ่มเดียว ใช้ในสถานการณ์ฉุกเฉิน เช่น การไฟดับในห้องควบคุม

3. โครงสร้างของระบบ

แผนผังโครงสร้างของระบบแสดงไว้ในรูปที่ 2:

พื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยเส้นสีเขียวในรูปที่ 2 แสดงถึงระบบการวัดและการควบคุมแบบบูรณาการ คอมพิวเตอร์ชั้นล่างเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดแรงดันอิมพัลส์ อุปกรณ์จ่ายไฟ และช็อปเปอร์ การดำเนินการระดับต่ำทั้งหมด เช่น การเปิดและปิดรีเลย์ จะถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ชั้นล่าง คอมพิวเตอร์ชั้นบนเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ชั้นล่างผ่านสายไฟเบอร์ออปติก และส่งคำสั่งไปยังคอมพิวเตอร์ชั้นล่างเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์จ่ายไฟ และช็อปเปอร์ คอมพิวเตอร์ชั้นล่างจะรวบรวมข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ตรวจสอบสถานะปัจจุบัน และส่งข้อมูลที่รวบรวมไปยังคอมพิวเตอร์ชั้นบนอย่างต่อเนื่อง สัญญาณแรงดันและกระแสไฟฟ้าจากตัวแบ่งแรงดันจะถูกเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ชั้นบนผ่านโมดูลการเก็บข้อมูล

4. ข้อมูลทางเทคนิค

ชุดสมบูรณ์แบบละเอียด