Система испытания импульсным напряжением ГИН предназначена для создания импульсного напряжения в диапазоне от 100 кВ до 7200 кВ, с имитацией грозового (LI, 1.2/50 мкс) и коммутационного (SI, 250/2500 мкс) перенапряжения. При применении дополнительного оборудования ГИН может формировать срезанные напряжения грозовых импульсов (LIC, срезанные по переднему фронту, пику или заднему фронту), колебательные импульсы, согласно ГОСТ 1516, МЭК 60060-1. Диапазон энергии импульса колеблется от 2,5 кДж до 1520 кДж.
ГИН соответствуют ГОСТ и МЭК , и отвечает национальным стандартам большинства стран.
Базовая испытательная система может быть модифицирована множеством способов для проведения специальных испытаний. Дополнительные цепи и оборудование позволяют оптимизировать систему импульсного испытания для испытаний:
Краткое описание и характеристики
- Все разрядники синхронного разряда со сферическими электродами установлены в герметичный изоляционный цилиндр. Каждый разрядник оборудован обзорными окнами. Отфильтрованный чистый воздух непрерывно подается в цилиндр разрядника во время работы оборудования. Разрядный промежуток подвергается незначительному влиянию при изменении окружающей среды, и пробивное напряжение остается стабильным. Все части являются целостной герметичной разрядной системой.
- Каждый каскад конденсаторов подключен параллельно разрядникам с межкаскадным сопротивлением 2.5кОм соединенным параллельно концевым волновым резисторам, что значительно улучшает синхронность разряда.
- Имеется автоматическое заземляющее устройство и защитная система заземления (серии L и серии H). Защитная система заземления должна быть включена, когда испытатель меняет волновое сопротивление или при проведении технических работ. Все емкостные сопротивления должны быть закорочены и заземлены в целях безопасности.
- Имеется лестница внутри генератора (серии L и серии H). Каждые три пролета оснащены отдельной площадкой (откидного типа) для демонтажа/монтажа сопротивления или для ремонтных работ. Вы можете выбрать для передвижения ГИН платформу на воздушной подушке. В этом случае он будет перемещен самым безопасным способом.
- Последовательные резисторы взаимозаменяемы, равно как и параллельные. Могут использоваться различные номиналы резисторов.
- Уникальная возможность расширения диапазона нагрузки (сглаживающая цепь, компенсация реактивной мощности, специальные наборы резисторов для испытаний трансформаторов, кабелей и элегазовых распределительных устройств).
Защита объектов и систем испытания
Система испытания должна быть выключена в случае возникновения аварийного перенапряжения, значительного увеличения силы тока и скачков напряжения. Испытательная система должна находиться под непрерывным наблюдением в течение всего цикла испытаний.
Модификации
Генератор импульсного напряжения ГИН является модульной системой. Генератор импульсного напряжения может быть модифицирован для создания более высоких значений напряжения (посредством добавления нескольких ступеней) или для создания импульса различных форм (путем добавления резисторов или других дополнительных цепей). Кроме того, диапазон нагрузки может быть расширен с помощью добавления сглаживающей цепи или компенсации реактивной мощности.
Состав и принцип работы системы испытания импульсным напряжением
- Генератор импульсного напряжения ГИН Испытательная система включает в себя следующие основные составляющие:
- Зарядное устройство
- Делитель напряжения
- Система управления
Комплектующие и устройства для дополнительных измерений, испытаний и анализа формы импульса:
- Шунты
- Срезающий разрядник
- Измерительная система
- Дополнения для испытания трансформаторов или для создания импульсного тока
Схема, приведенная ниже, демонстрирует основные функции системы. Импульсная испытательная система управляется с помощью системы контроля, которая заряжает конденсаторы ГИН с помощью зарядного устройства.
Это достигается путем параллельного соединения всех ступеней в генераторе импульсных напряжений через зарядные резисторы. Время и напряжение заряда могут быть выбраны согласно требованиям к форме и длительности импульса.
Как только достигается выбранное зарядное напряжение, запускающий импульс пробивает промежуток между электродами в первом разряднике импульсного генератора. Полученное при этом перенапряжение вызывает последовательный пробой остальных разрядников. Как только все разрядники пробьются , конденсаторы соединяются последовательно, увеличивая суммарное зарядное напряжение до испытательного напряжения. Делитель импульсного напряжения снижает напряжение импульса до значения, с которым могут работать приборы измерения и записи данных.
Структурная схема испытательной системы импульсного напряжения
Рабочий диапазон напряжений
Импульсные генераторы типа S, L, E имеют минимальное выходное напряжение 10 кВ положительной и отрицательной полярности полного Ll, и срезанного Sl импульса. Импульсные генераторы типа H имеют минимальное выходное напряжение 20 кВ положительной и отрицательной полярности полного Ll, и срезанного Sl импульса. Это достигается только при работе с одной ступенью. Остальные ступени закорочены или соединены параллельно. Максимальное получаемое напряжение колеблется между 85% (под нагрузкой) и 95% (без нагрузки) зарядного напряжения в целом.
Условия эксплуатации
- Высота над уровнем моря: ≤ 1000м
- Максимальные температуры для компонентов высокого напряжения: -5°С~+45°С
- Относительная влажность воздуха в рабочем помещении : ≤ 90% (при 25°С)
- Предназначены для размещения: снаружи/внутри
- Сейсмостойкость: ≤ 8 баллов
- Подключить к надежной системе заземления с сопротивлением заземления: < 0,5Ом
Устойчивость к электромагнитным помехам
Электромагнитные помехи неизбежны во время импульсных испытаний. Система испытания спроектирована так, чтобы свести к минимуму влияние электромагнитных полей и обеспечить точную работу контрольных и измерительных электронных приборов.
Измерительные и контрольные линии защищены и надежно заземлены. Все входы и выходы защищены от перенапряжения. Все компоненты системы заземлены соответствующим материалом: медной оплеткой или фольгой, чтобы поддерживать электрический потенциал грунта на безопасном уровне. Измерительный сигнал от делителя высокого напряжения колеблется от 100в до 1600в для обеспечения высокого соотношения сигнал/шум.
Генератор импульсного напряжения ГИН
Генератор импульсного напряжения является главной частью испытательной системы импульсного напряжения.
Генераторы импульсного напряжения конструкции E, H состоят из двух параллельных импульсных конденсаторов, способных создавать максимальное напряжение в 100кВ/150кВ/200кВ для L.l. Генераторы импульсного напряжения конструкции S, Lсостоят из одного импульсного конденсатора, способного формировать максимальное напряжение в 200 кВ/300 кВ. Когда заданное зарядное напряжение достигнуто, ряд разрядников пробивается, последовательно соединяя конденсаторы, и выходное напряжение подается через формирующие импульс резисторы на объект испытаний. Рисунок ниже изображает эквивалентную схему для одноступенчатого генератора импульсного напряжения (так же можно упрощено представить многоступенчатый генератор импульсного напряжения).
Конструкция
В основе Импульсного генератора лежит схема «Маркса» . Конструкция генераторов является результатом многолетнего опыта в проектировании испытательных импульсных систем. Основные элементы импульсной цепи, такие как конденсаторы и резисторы расположены оптимальным образом, чтобы одновременно удовлетворять двум основным требованиям: созданию наименьшего внутреннего индуктивного сопротивления и удобству управления. Конструкция достаточно надежна для установки в зонах повышенной сейсмической активности. Для увеличения мощности импульса ступени генератора могут быть соединены в параллель и в группы, которые в дальнейшем могут быть объединены в серии. Общее зарядное напряжение определяется напряжением на этапе зарядки и количеством сформированных групп.
Импульсный генератор может быть легко модифицирован для формирования более высоких пиковых значений путем добавления нескольких ступеней. Импульсные генераторы разработаны для стационарной работы. Для перемещения внутри испытательной лаборатории имеются платформы на воздушной подушке. Привод разрядника с искровым промежутком, естественная вентиляция разрядного промежутка, система заземления, блок запуска, зарядный выпрямитель входят в базовую комплектацию.
Запуск генератора импульсного напряжения
Высокий уровень надежности и точности системы запуска генератора, большая емкость ступени и длительность импульса достигаются благодаря малой индуктивности в резисторах и в конденсаторах и дополнительного пробоя разрядного промежутка на нижних ступенях. Генератор запускается пусковым импульсом, который возникает на запускающем электроде в разряднике первой ступени через пусковой конденсатор. Все остальные разрядники ступеней после этого последовательно срабатывают с высокой надежностью и очень малой задержкой времени благодаря высокому уровню естественного перенапряжения, без необходимости использования комплексной электронной системы запуска на каждой отдельной ступени. Герметизация разрядных промежутков и непрерывный поток отфильтрованного воздуха предотвращают воздействие пыли и других посторонних частиц на пробивное напряжение.
Резисторы
Все резисторы, используемые нами в генераторе импульсного напряжения, имеют форму пластины, безиндуктивную систему обмотки. Их индуктивность ≤2.5 мГн (снижение индуктивности увеличивает уровень нагрузки). Фронтальный и концевой волновые резисторы имеют одинаковую длину, что позволяет использовать их вместе. Все формирующие импульс резисторы встроены в импульсный генератор. Это высоконадежные проволочные резисторы с эпоксидным покрытием, для высоких импульсных нагрузок. Каждый тип резистора имеет свой цвет. Эти резисторы имеют штепсельное соединение для быстрого и легкого монтажа. Базовая система включает в себя набор резисторов для грозовых и коммутационных импульсных напряжений в соответствии с ГОСТ и МЭК 60060-1.
Пусковой диапазон
Пусковой диапазон начинается на нижнем пороге запуска и заканчивается на статическом напряжении пробоя разрядника. Пусковой диапазон выражается в процентах от напряжения статического пробоя. Чем больше его степень, тем выше надежность запуска генератора. Большой пусковой диапазон обычно в 20% и более получают независимо от энергии генератора и практически независимо от конфигурации резистора. В подобных импульсных генераторах без пускового конденсатора, пусковой диапазон может снизиться до величин ниже 10%, в таком случае надежный запуск не может быть гарантирован.
Лестница для обслуживания
В генераторах импульсного напряжения конструкции H основный корпус оснащен изолированной лестницей, каждые три пролета которой оборудованы изолированной платформой, они выдерживают до 250 кг нагрузки, что позволяет персоналу легко заменять или изменять резисторы, корректировать волновое сопротивление на каждом уровне.
Герметичные разрядники
Электроды разрядников генератора выполнены в форме медных сфер с диаметром 250мм с вольфрамовыми вставками, уменьшающими нагар. Точный линейный редуктор используется для регулировки расстояния разрядного промежутка. Работа привода автоматически контролируется с пульта управления. Оптимальный зазор разрядного промежутка, предварительно выбранный для конкретного пускового напряжения, регулируется автоматически. Защитный армированный цилиндр из эпоксидной смолы защищает все разрядные промежутки от воздействия пыли и других случайных частиц. Таким образом, надежный запуск гарантирован даже в запыленной среде. Смотровые окна для обслуживания защищены прозрачными крышками из оргстекла. В защитный цилиндр поступает отфильтрованный воздух от вентилятора с системой фильтрации и осушки. Под давлением воздух поступает снизу вверх через искровые промежутки с небольшим избыточным давлением. Это деионизирует воздух между сферами между циклами запуска , даже при частых срабатываниях. Ранний пробой при этом практически исключен. Защитный цилиндр из эпоксидной смолы также значительно уменьшает шум, производимый во время искрового разряда.
Импульсные конденсаторы
Каждый импульсный конденсатор состоит из пластин, находящихся в стальном герметичном корпусе с конденсаторным маслом. Стенки корпуса пластичны, поэтому масло может расширяться. Индуктивность конденсатора ниже 0.2мГн. Многолетний опыт использования конденсаторного масла гарантирует 100000 циклов перезарядки конденсатора при полном напряжении. Конденсаторное масло полностью отвечает требованиям безопасности и влияния на на окружающую среду (не содержит полихлорированных бифенил). Импульсные конденсаторы 50 кВ/75 кВ/100 кВ/150 кВ/200 кВ используемые в наших генераторах импульсного напряжения, поставляются производителем – поставщиком Haefely, при этом НПП «ЭЛЕКТРОМАШ» предоставляет такие же технические характеристики, как у Haefely.
Система заземления
Два выключателя автоматически заземляют ГИН на первой ступени. В связи с большим постоянным временем разряда ГИН, дополнительный высокоскоростной заземлительный электрод помещается на все ступени (для 15-ступенчатого генератора время заземления составляет около 30 сек), и является общим для всех конденсаторов. Мы отказались от использования провода для заземления из стали, и применяем стальные ленты, которые при длительном использовании остаются более надежными, чем традиционные конструкции.
Опции
Компенсация реактивной мощности
Система компенсации реактивной мощности позволяет испытывать объекты с очень большой емкостью (например, длинный кабель, большой трансформатор и др.) в соответствии со стандартными формами импульса.
Разработанная и запатентованная система компенсации реактивной мощности, создана как дополнительная цепь, которая может быть интегрирована на любой ступени импульсного генератора напряжения ГИН.
Сглаживающая цепь
Для испытания обмотки низкого напряжения трансформатора в качестве опции используется дополнительный набор. Эта внешняя цепь позволяет испытывать объекты с очень низкой индуктивностью.
![]()
Защитные экраны
Использование защитных экранов позволяет увеличить первоначальное напряжение разряда до очень высоких значений. Имеются несколько моделей защитных экранов, выполненных из алюминиевых колец или дисков (конструкция Polycon). Они выбираются в зависимости от уровня грозового и коммутационного импульса напряжения и расстояния до стен и потолка.
Обычные модели генераторов имеют простые трубчатые экраны сверху. В большинстве случаев это приемлемо, особенно если испытательный зал имеет большие размеры или если необходимо создать коммутационный импульс невысокого напряжения.
Опорная рама
Существуют различные модели опорных рам, такие как мобильные с платформой на воздушной подушке, с колесами или с катками для рельсового пути. Рама импульсного генератора и зарядного выпрямителя могут находиться на одной раме или в разных. Распространенный тип конструкции опорной рамы для генератора и зарядного выпрямителя позволяет перемещать базовую систему без переподключений. Стационарные импульсные генераторы используются для обычных испытательных систем, чья работа связана с однотипными испытаниями, стандартными объектами и программами тестирования.
При напряжении ниже 2400 кВ, по нашему опыту, советуем использовать установки на колесах низкого сопротивления, такие установки гораздо проще перемещать и они намного экономичнее, чем их аналоги на воздушных подушках.
В настоящее время при использовании импульсных генераторов с напряжением более 2400 кВ, большинство высоковольтных испытательных лабораторий используют мобильные испытательные системы. Основное преимущество заключается в более эффективном использовании имеющегося пространства и большей гибкости для различных типов испытаний. По возможности пол должен быть спроектирован для транспортировки на воздушной подушке. Современные устройства на воздушной подушке позволяют легко перемещать ГИН в любое нужное место. Они превосходят обычные тележки на колесах, особенно если говорить об использовании больших и тяжелых генераторов. Два человека способны с легкостью передвигать вручную даже крупные генераторы.
Шунты
Шунты компании «ЭЛЕКТРОМАШ» могут использоваться для измерения импульсных токов. Большинство шунтов разделяются на два типа: первый представляет собой металлический цилиндр с фланцами и коаксиальным измерительным разъемом, другой тип — это цилиндрический изолятор с резистором. Различные модели имеются в наличии в зависимости от применения.
Также используется компенсационная схема питания от «ЭЛЕКТРОМАШ» для оптимизации переходных процессов в шунта и во избежание искажений формы волны измеряемого импульса. Этот режим рекомендуется для быстрых импульсов тока со скоростью нарастания 1 мсек или менее. Они оснащены разъемами LEMO, по одному с каждой стороны.
Размеры: 130 х 80 х 60 мм, вес 2 кг.
Зарядное устройство
Номинальное выходное напряжение 50 кВ-200 кВ, номинальный постоянный ток 10-
200 мА. Значение тока и напряжения соответствует различной структуре и энергии импульсного генератора.
В конструкции с напряжением ступени 100 кВ, используется выпрямитель высокого напряжения, устанавливаемый на трансформатор. В конструкции с напряжением ступени 150 кВ или 200 кВ используется встроенный выпрямитель высокого напряжения. Пульт управления имеет устройство переключения полярности.
Емкостный делитель импульсного напряжения
Конденсаторы делители импульсного напряжения используются для измерения высокого напряжения полного или срезанного грозового и коммутационного импульсов. Укомплектованный дополнительной вторичной частью, он также может использоваться для измерения переменного напряжения. Делители типа DF могут одновременно использоваться как емкость нагрузки импульсного генератора. Внутри цилиндрического изолятора, наполненного маслом, находятся пластины конденсатора из промасленной конденсаторной бумаги. Делители типа DFтакже могут быть использованы как делители напряжения переменного тока.
Основные характеристики:
- Система отвечает требованиям ГОСТ и МЭК 60060-2 (1994)
- Несущая рама на четырех опорах с колесами
- Изготавливаем модели для установки внутри помещения и снаружи
- Модели напряжением более 3MВ оснащены стойками из стекловолокна
- Изготавливаем различные защитные экраны, например, для измерения напряжений в ограниченном пространстве.
