雷電沖擊電壓發(fā)生器試驗裝置方案

HDCJ-300KV/30KJ沖擊電壓發(fā)生器實驗裝置技術(shù)方案

一、設(shè)備技術(shù)參數(shù)及附件功能，布置系統(tǒng)圖、設(shè)備設(shè)計圖

1、本套設(shè)備滿足現(xiàn)標(biāo)準、標(biāo)準及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準。

2、引用執(zhí)行的標(biāo)準

高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合

高電壓試驗技術(shù)   一般試驗要求

高電壓試驗技術(shù)   測量系統(tǒng)

高電壓沖擊試驗用數(shù)字記錄儀

沖擊電壓測量實施細則

包裝運標(biāo)志

 外殼防護等級

沖擊試驗用示波器及峰值表

3、使用條件

沖擊電壓發(fā)生器試驗系統(tǒng)裝置主要適用于10kV電力變壓器及以下電力產(chǎn)品的雷電沖擊電壓全波，也可用于其它產(chǎn)品的沖擊試驗。

3.1  海拔高度不超過1500m

3.2  環(huán)境溫度：-15~+50℃

3.3  空氣相對濕度：≤90%

3.4  安裝使用地點：戶內(nèi)使用，可移動

3.5  必須設(shè)有一個屏蔽控制室及可靠接地點，接地電阻<0.5Ω!

4、沖擊發(fā)生器

4.1、沖擊發(fā)生器主要技術(shù)參數(shù)

4.1.1、 標(biāo)稱雷電波沖擊電壓：HDCJ-300kV

4.1.2、 標(biāo)稱容量(能量)：30kJ

4.1.3、級電容：3.0μF,300kV干式全絕緣封裝

4.1.4、級電壓：±100kV

4.1.5、級數(shù)/級容量：30kJ

4.1.6、輸出波形：

1.2±30%/50±20%μs標(biāo)準雷電沖擊電壓全波，效率大于90%；

2～6μs標(biāo)準雷電沖擊截波。

4.1.7 同步范圍：大于20%

4.1.8 使用持續(xù)時間：

小于80%額定工作電壓時可連續(xù)工作

大于80%額定工作電壓時可間斷工作

4.1.9  幅值調(diào)節(jié)誤壓差小于1%，輸出電不大于10%設(shè)備標(biāo)稱電壓。

4.1.10 同步誤動率：小于1%

4.1.11 底座:2m × 1.5m (腳輪移動)。

高度:約1米。

重量:約220kg。

4.2、沖擊電壓發(fā)生器的技術(shù)說明

4.2.1   發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

4.2.1.1 采用瑞士HAEFELY公司SGS系列的主回路設(shè)計，從而實現(xiàn)了整體超小型。

4.2.1.2 采用每分鐘一轉(zhuǎn)的低速齒輪齒條傳動機構(gòu)調(diào)整各級球隙，不僅無噪聲、磨損小，而且定位快速、準確。

4.2.1.3采用彈簧壓接、方便拔插的調(diào)波電阻固定機構(gòu)，保證了接觸的可靠性，使輸出波形光滑無毛刺。

4.2.1.4 配合HDCJ-2008控制系統(tǒng)的脈沖放大器可使同步球隙具有20%以上的觸發(fā)范圍，保證觸發(fā)的可靠性，全自動控制方便可靠。

4.2.1.5 同步球隙的觸發(fā)無極性效應(yīng)，無須雙邊觸發(fā)

4.2.2   主電容器

4.2.2.1 主電容器采用高密度固體電容器，每臺電容量為2.0±0.05μF，直流工作電壓為±100kV，電容器固有電感小于0.2μH，重量輕，體積小，為。

4.2.2.2 電容器在正常工作狀態(tài)和工作環(huán)境下凹凸變形小于1mm。

4.2.2.3 電容器為固體絕緣介質(zhì)和外殼干式全絕緣封裝，不存在漏油、變形等問題。

4.2.3   調(diào)波元件

4.2.3.1 波頭、波尾電阻具有足夠的熱容量，可保證發(fā)生器長時間連續(xù)運行。

4.2.3.2 充電電阻具有足夠的熱容量，可保證發(fā)生器長時間連續(xù)運行。

4.2.3.3 波頭、波尾電阻采用板形結(jié)構(gòu)，使用康銅絲無感繞制而成，外部采用絕緣樹脂真空澆鑄，接頭為彈簧壓接式，易于安裝。

4.2.3.4 波頭、波尾電阻的連接頭采用3mm不銹鋼線切割制造。

4.2.3.5 共有3組波頭電阻、3組波尾電阻用于雷電沖擊，1組調(diào)波電感，另有1組充電電阻和保護電阻。

4.2.4   控制、保護系統(tǒng)

采用HDCJ-2008型全自動控制系統(tǒng)為沖擊電壓發(fā)生器主體部分提供各種控制，*沖擊試驗的各種控制功能。HDCJ-2008控制系統(tǒng)采用進口PLC器件，與設(shè)備主體的連接采用兩芯光纜。

4.2.4.1 HDCJ-2008全自動控制系統(tǒng)以日本三菱公司的FX2N系列plc為核心器件。控制器可實現(xiàn)手動控制和自動控制。使用專用軟件包進行計算機控制，從而實現(xiàn)智能化操作。專用軟件包可以與測量和波形分析用的峰值電壓表、示波器等配合使用，實現(xiàn)沖擊電壓試驗系統(tǒng)計算機測控一體化。

HDCJ-2008全自動控制系統(tǒng)主操作單元（和輔助操作單元）采用日本三菱公司的圖形化人機對話操作顯示屏作為輸入輸出控制器件，操作單元的體積非常小巧， 所有控制命令和狀態(tài)顯示都由人機對話操作顯示屏完成。操作單元由計算機完成所有全自動測控操作。

4.2.4.2 控制系統(tǒng)具備以下控制功能：

采用PLC技術(shù)，使用兩芯光纖傳輸控制命令和反饋設(shè)備狀態(tài)，因而避免了電磁干擾，提高了控制系統(tǒng)和計算機的安全性。

控制功能具有手動、全自動和程序控制功能，各層次功能相對獨立，確保系統(tǒng)的可靠性。

采用可控硅調(diào)壓方式，具有充電電壓反饋測量系統(tǒng)。

點火球隙及截波球隙距離可手動及全自動調(diào)整，并在液晶面板上顯示。

具有可調(diào)時延的截波觸發(fā)脈沖，并具有發(fā)生器點火觸發(fā)的反饋系統(tǒng)。

采用函數(shù)控制恒流充電方式，充電電壓的穩(wěn)定度可達到0.5%。

液晶面板可指示沖擊發(fā)生器的充電電壓及充電過程，精度為1%。

可由液晶面板直接輸入充電電壓和充電時間。

具有充電異常保護功能，可全自動或手動發(fā)出觸發(fā)點火脈沖

沖擊發(fā)生器工作狀態(tài)的指示，如自燃、未觸發(fā)、充電異常、充電穩(wěn)定等。

設(shè)備主體及充電部分接地和接地解除控制。

可通過控制器上的按鈕自動轉(zhuǎn)換充電電壓極性

可自動或手動控制充電電壓的充電過程

可自動或手動響警鈴報警

具有過電流和過電壓自動保護

4.2.4.3 同步球隙第一級采用三電極球隙觸發(fā)，觸發(fā)范圍大于20%。

4.2.5   安全接地系統(tǒng)

4.2.5.1 采用電磁鐵自動接地機構(gòu)通過一個接地電阻將發(fā)生器的第一級電容接地。

4.2.5.2  接地操作與充電控制具有連鎖保護，確保操作安全正常。

4.3 、主要配置的設(shè)備

4.3.1、 整流充電電源（與沖擊本體一體化）

額定電壓： Un = 100kV DC (正或負極性)

額定電流： In = 50mA (額定電壓下)

電壓控制：可控硅模塊調(diào)壓，調(diào)壓范圍0～100% Un

極性轉(zhuǎn)換：手動變換高壓硅堆的方向

輸入電壓： 220V 單相電壓

電源頻率： 50/60 

電源消耗：約10kVA

4.3.2、弱阻尼電容分壓器

額定電壓：300V

額定電容：600pF

電容節(jié)數(shù)：1節(jié)

每節(jié)電容：600pF脈沖電容器）

方波響應(yīng)：部分響應(yīng)時間小于100ns，過沖小于10%

分壓比：約250

準確度：小于2%

分壓比不確定度：    小于1%

4.3.3、截斷裝置

額定電壓： 300kV

球隙形式： 300mm直徑半球間隙

觸發(fā)方式：三電極放電觸發(fā)

（采用高性能脈沖放大器輸出15kV，100ns觸發(fā)脈沖）

時延方式： 2～6us時延可調(diào)的電子延時電路提供截波觸發(fā)脈沖

（與控制系統(tǒng)配合，電位器微調(diào)截波延時時間）

截波分散性：截波時間標(biāo)準偏差小于0.1μs

4.3.4、測量設(shè)備：

輸入范圍：120V ～ 1600V（沖擊電壓）

測量不確定度：小于1%

波形測量：TBS2012數(shù)字示波器

最高采樣率1.0GS/s，帶寬100MHz，分辨率8bit

記錄長度10k字節(jié)，2通道

波形分析：工業(yè)控制計算機

沖擊測量專用軟件包：

沖擊波形參數(shù)計算及顯示

波形比較功能

波形的放大、縮小及平移

波形的存儲及調(diào)用

波形的成圖及報告編寫

附    件：高性能100倍專用衰減器2支

 隔離濾波屏蔽設(shè)計

HDCJ-2008全自動控制系統(tǒng)主要部件如下表所示：

可實現(xiàn)手動控制、全自動控制及程序控制。主要測控功能如下：

測量顯示量：

直流充電電壓

變壓器原邊電流

發(fā)生器本體球隙距離

截斷間隙球隙距離

狀態(tài)顯示量：

主電源接觸器的合切狀態(tài)

接地裝置的投切狀態(tài)

發(fā)生器球隙的觸發(fā)狀態(tài)

 發(fā)生器充電電壓極性狀態(tài)

控      制：

控制功能具有手動、全自動和程序控制功能，各層次功能相對獨立。

采用可控硅調(diào)壓方式，具有充電電壓反饋測量系統(tǒng)。

點火球隙及截波球隙距離可手動及自動調(diào)整，并在液晶面板上顯示。

具有可調(diào)時延的截波觸發(fā)脈沖，并具有發(fā)生器點火觸發(fā)的反饋系統(tǒng)。

采用函數(shù)控制恒流充電方式，充電電壓的穩(wěn)定度可達到0.5%。

液晶面板可指示沖擊發(fā)生器的充電電壓及充電過程，精度為1%。

可由液晶面板直接輸入充電電壓和充電時間。

具有充電異常保護功能，可自動或手動發(fā)出觸發(fā)點火脈沖

沖擊發(fā)生器工作狀態(tài)的指示，如自燃、未觸發(fā)、充電異常、充電穩(wěn)定等。

設(shè)備主體及充電部分接地和接地解除控制。

可通過控制器上的按鈕自動轉(zhuǎn)換充電電壓極性

可自動或手動控制充電電壓的充電過程

可自動或手動響警鈴報警

保護及聯(lián)鎖：

過電流保護

過電壓保護

充電異常保護

門開關(guān)連鎖

接地機構(gòu)連鎖

極性轉(zhuǎn)換連鎖

操作提示：

系統(tǒng)設(shè)計了專門的程序操作界面，具備各種操作提示畫面，當(dāng)系統(tǒng)故障出錯或操作不當(dāng)時會回彈出相應(yīng)的提示對話畫面。方便進行電力電器設(shè)備及變壓器類產(chǎn)品的全波、截波試驗，大大簡化了試驗人員的操作，可有效防止人為出。波形測量記錄分析軟件及沖擊控制操作畫面：