35KV電力變壓器雷電沖擊試驗(yàn)技術(shù)方案

一、 適用范圍

本發(fā)生器用于35kV及以下電壓等級(jí)的電力變壓器、互感器、電抗器、避雷器、開(kāi)關(guān)、及其它試品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓全波/截波試驗(yàn)。

二、 使用條件

海拔高度：≤1000m

環(huán)境溫度：-25℃～+45℃

相對(duì)濕度：≤90%（20℃時(shí)）

最大日溫差：≤25℃

抗地震能力：≤8級(jí)烈度

安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)

電源電壓的波形為實(shí)際正弦波

波形畸變率<3%

設(shè)有一可靠接地點(diǎn)，接地電阻＜0.5Ω

三、 遵循標(biāo)準(zhǔn)

GB7449                    電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作沖擊的試驗(yàn)導(dǎo)則

GB1094.3-03               電力變壓器第三部分  絕緣水平和絕緣試驗(yàn)

GB/T.311.1-1997           高壓輸變電設(shè)備的絕緣與配合

GB/T 16927.1-1997         高電壓試驗(yàn)技術(shù)  第一部分  一般試驗(yàn)要求

GB/T 16927.2-1997         高電壓試驗(yàn)技術(shù)  第二部分  測(cè)量系統(tǒng)

GB/T 16896.1              高電壓沖擊試驗(yàn)用數(shù)字記錄儀

DL/T 848.5                高壓試驗(yàn)裝置通用技術(shù)條件  第5部分  沖擊電壓發(fā)生器

四、 額定參數(shù)值

1、 額定標(biāo)稱電壓：±400kV

2、 額定級(jí)電壓：±100kV

3、 額定能量：20kJ

4、 沖擊總電容：0.25μF

5、 總級(jí)數(shù)：4級(jí)

6、 額定級(jí)電容量：1μF

  7、沖擊電壓波形參數(shù)：負(fù)荷電容為300～5000PF以下時(shí)能產(chǎn)生：

標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓全波      1.2±30%ms /50±20%ms，

幅值±3%，峰值處振蕩不大于幅值的5%；

雷電截波截?cái)鄷r(shí)間          2-6ms；                                這2種沖擊電壓波形參數(shù)及其偏差均符合有關(guān)國(guó)家GB311及GB16927標(biāo)準(zhǔn)的要求。

8、同步范圍：級(jí)電壓在10%～100%額定電壓范圍內(nèi)，正負(fù)極性同步范圍不小于20%；

9、點(diǎn)火范圍10%～100%

10、同步放電失控率：＜ 2%

11、輸出電壓：≤10un

12、充電電壓不穩(wěn)定度：≤±1.0%

13、使用持續(xù)時(shí)間：＞70%un額定電壓以上，每90秒充放電一次可連續(xù)運(yùn)行；在＜70%un額定電壓下，每45秒充放電一次可連續(xù)運(yùn)行。

五、 主要部件

1、 直流充電部分

1） 采用雙邊不對(duì)稱式可控硅恒流充電方式，額定輸出電壓±100kV；

2） 采用雙邊不對(duì)稱式可控硅恒流充電方式，額定輸出電流30mA；

3） 采用絕緣筒油浸式充電變壓器，變壓器密封良好，無(wú)滲漏油；

4） 采用2DL－200kV/200mA的高壓整流硅堆；

5） 高壓整流硅堆保護(hù)電阻采用漆包電阻絲有感密繞在絕緣管上；

6） 恒流充電裝置在10%～100%額定充電電壓范圍內(nèi)，實(shí)際充電電壓與整定電壓偏差不大于±1%，充電電壓的不穩(wěn)定性不大于±1%，充電電壓的可調(diào)精度為1%；

7） 直流電阻分壓器采用100kV，200MΩ油浸式金屬膜電阻，低壓臂電阻裝在分壓器底法蘭內(nèi)；

8） 接地開(kāi)關(guān)采用自動(dòng)機(jī)構(gòu)，試驗(yàn)停止時(shí)可自動(dòng)將主電容器經(jīng)保護(hù)電阻短路接地。

9） 直流充電裝置的正負(fù)極性為自動(dòng)倒換；

10） 恒流充電的裝置、充電變壓器、高壓整流硅堆、倍壓電容、電阻分壓器、限流電阻和下位機(jī)及本體部分等安裝在同一移動(dòng)式底盤(pán)上。

2、 本體部分

1) 本體結(jié)構(gòu)形式采用仿瑞士Haefely公司G型結(jié)構(gòu)，封閉式放電系統(tǒng)，Highvoit技術(shù)的接地裝置；

2) 本體每級(jí)額定電壓±100kV；

3) 本體每級(jí)包括1臺(tái)MWF50kV/2.0μF×2鐵外殼油浸式脈沖電容器、波頭電阻、波尾電阻和點(diǎn)火球隙等，當(dāng)產(chǎn)生雷電波時(shí)根據(jù)試品電容量大小，選擇適當(dāng)?shù)睦纂姴ú^電阻、波尾電阻和級(jí)數(shù)。

4) 波頭電阻、波尾電阻均采用板形結(jié)構(gòu)，無(wú)感繞制，波頭電阻和波尾電阻均可互換；

5) 接頭均為彈簧壓接式，方便調(diào)波時(shí)的插拔且接觸可靠；

6) 波頭、波尾電阻支架可以由多支電阻同時(shí)并聯(lián)使用；

7) 第一級(jí)球隙采用單邊同步點(diǎn)火脈沖裝置觸發(fā)，第二級(jí)至第四級(jí)球隙均采用橢圓球隙點(diǎn)火，同步誤動(dòng)率或拒動(dòng)率不大于2%。

8) 各級(jí)球隙距離由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作直線調(diào)整，裝置噪音小，定位無(wú)慣性，準(zhǔn)確、快速，控制顯示對(duì)應(yīng)球距的放電電壓；

9) 本體支柱采用環(huán)氧樹(shù)脂絲纏繞制造，最高電位的部分采取抗老化和電暈的措施；

3、  弱阻尼電容分壓器

主要技術(shù)參數(shù)：

弱阻尼電容分壓器高壓臂額定標(biāo)稱電壓400kV，電容量為300PF。該分壓器配備一只低壓臂電容量，電容量為0.4μF；

弱阻尼電容分壓器的方波響應(yīng)特性滿足GB311－97標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中方波響應(yīng)時(shí)間T_α≤100ns，過(guò)沖β≤20%,刻度因數(shù)不確定K_ε≤1%。

4、 300kV多級(jí)截?cái)嚅g隙裝置

截波裝置電容柱用高壓脈沖電容器串接組成，整體結(jié)構(gòu)為移動(dòng)式，輪采用聚氨酯材料并配有固定撐腳。頂部裝有均壓裝置，與控制臺(tái)進(jìn)行電氣連接能滿足遠(yuǎn)程控制球距，具有良好的穩(wěn)定性能、由電子線路實(shí)現(xiàn)可控的調(diào)節(jié)延時(shí)點(diǎn)火觸發(fā)功能。裝置的截?cái)嘈阅芊€(wěn)定，可靠，截?cái)鄷r(shí)間分散性小。

標(biāo)稱電壓      ± 300kV

額定級(jí)電壓    ±150kV

總級(jí)數(shù)     2級(jí)

整體電容量    300pF

截波時(shí)間    2～6us

截波電壓范圍   20%～100%

截波時(shí)間分散性標(biāo)準(zhǔn)偏差 ≤0.1us

在外加觸發(fā)信號(hào)的情況下，截波裝置無(wú)拒動(dòng)和誤動(dòng)，不同步率小于2%

截?cái)嘌b置配有截波阻尼電阻，參數(shù)約為20Ω，40Ω，電阻可調(diào)，方便調(diào)節(jié)過(guò)零系數(shù)。

多球截波球隙距離由控制系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)，球隙傳動(dòng)誤差不大于1mm，顯示分辨率小于0.5mm。

設(shè)備包括600pF /150kV均壓電容器2臺(tái)，三間隙截波點(diǎn)火球隙2對(duì)，2～6us的電子延時(shí)可調(diào)觸發(fā)裝置等，可與控制系統(tǒng)配合使用

5、計(jì)算機(jī)控制測(cè)量系統(tǒng)

1）系統(tǒng)說(shuō)明

本系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，可編程序控制器（PLC）調(diào)壓裝置，點(diǎn)火脈沖放大器，PLC操作控制柜、數(shù)字示波器、打印機(jī)構(gòu)成。通過(guò)光纖與PLC進(jìn)行通訊，運(yùn)用專業(yè)軟件編程設(shè)計(jì)成便于操作的控制工作界面，系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及測(cè)量結(jié)果以數(shù)字量的形式在計(jì)算機(jī)界面上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，在計(jì)算機(jī)上可以完成沖擊系統(tǒng)所有的設(shè)定、運(yùn)行、測(cè)量參數(shù)、圖譜分析，即可設(shè)定沖擊設(shè)備直流充電電壓、充電時(shí)間，放電球距、觸發(fā)方式等，并監(jiān)控和測(cè)量其運(yùn)行狀態(tài)等功能，各功能相對(duì)獨(dú)立，互為補(bǔ)充。

具有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和手動(dòng)應(yīng)及控制兩部分

2）控制系統(tǒng)的功能

a. 充電電壓整定范圍：0.0-150kV

工作電壓：15～150kV

調(diào)節(jié)精度：0.1kV

充電電壓不穩(wěn)定度：＜±1%

b. 升壓時(shí)間可設(shè)定：

設(shè)定范圍：30-180s

調(diào)節(jié)精度：1S

報(bào)警延時(shí)：2S

c. 沖擊試驗(yàn)次數(shù)可設(shè)定:

設(shè)定范圍：0-99次

調(diào)節(jié)精度：1次

3）控制系統(tǒng)作用

1、 動(dòng)作控制

能自動(dòng)控制放電球距跟蹤充電電壓，并顯示放電球距值

試驗(yàn)結(jié)束后，控制本體自動(dòng)接地

沖擊次數(shù)預(yù)置，極性自動(dòng)轉(zhuǎn)換

有故障顯示功能

陡波球距增加減小

2、 充電控制

智能恒流充電控制，電容器電壓與整定電壓相差較大時(shí)采用快速充電，接近整定電壓時(shí)慢速充電，能手動(dòng)和自動(dòng)控制發(fā)生器的充電過(guò)程，可根據(jù)試驗(yàn)要求，調(diào)節(jié)充電電壓和充電時(shí)間并顯示充電電壓值。

采用自控方式充電時(shí)，能使充電電壓按所需要的充電曲線上升，自動(dòng)穩(wěn)定在預(yù)先整定的充電電壓值上。

3、 觸發(fā)控制

能手動(dòng)、自動(dòng)或報(bào)警觸發(fā)點(diǎn)火

4、 安全聯(lián)鎖控制

整個(gè)系統(tǒng)具有完善的警燈、警鈴等試驗(yàn)區(qū)報(bào)警功能和控制接口

具有門(mén)聯(lián)鎖功能

具有自動(dòng)接地與系統(tǒng)聯(lián)鎖，過(guò)流過(guò)壓等功能

具有緊急停止功能

有故障顯示功能

5、 擴(kuò)展功能

能與其它計(jì)算機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換

能與計(jì)算機(jī)測(cè)量分析系統(tǒng)構(gòu)成測(cè)控一體化操作系統(tǒng)

手動(dòng)應(yīng)急功能

充電設(shè)備自動(dòng)接力和自動(dòng)解除接地

點(diǎn)火球隙距離手動(dòng)調(diào)整

恒流充電

電壓和充電時(shí)間手動(dòng)調(diào)整

手動(dòng)觸發(fā)發(fā)出點(diǎn)火脈沖

手動(dòng)警鈴

過(guò)電流自動(dòng)保護(hù)

手動(dòng)控制高低壓試驗(yàn)啟動(dòng)和停止

控制箱的狀態(tài)指示

充電變壓器輸入電流指示

充電變壓器輸入電壓指示

第一級(jí)電容器充電電壓數(shù)值電壓指示

點(diǎn)火球隙指示

其他指示燈和符號(hào)

充電電源裝置：輸入電壓 AC380V

4）測(cè)量系統(tǒng)的功能要求

測(cè)量系統(tǒng)采用泰克示波器作為數(shù)據(jù)采集核心，前端帶有專用高壓衰減器，將從分壓器或分流器傳來(lái)的高壓測(cè)量信號(hào)，無(wú)畸變衰減為可測(cè)量的低壓信號(hào)輸入泰克示波器記錄輸入電壓，并將數(shù)字化的信號(hào)通過(guò)光纖傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算。測(cè)量軟件采用上海交通大學(xué)科研成果ATC測(cè)控專業(yè)軟件（經(jīng)國(guó)家版權(quán)局注冊(cè)登記，通過(guò)GB/T及IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)評(píng)）。示波器具有四個(gè)獨(dú)立的測(cè)量通道，兩個(gè)測(cè)量通道能同時(shí)觸發(fā)并進(jìn)行測(cè)量、顯示，便于移相觸發(fā)角的觀察；采用的數(shù)據(jù)采集和測(cè)量分析系統(tǒng)具有自動(dòng)記錄、自動(dòng)分析、波形恢復(fù)報(bào)告輸出等功能，兩個(gè)測(cè)量通道測(cè)量到的波形能在同一窗口中顯示或恢復(fù)，并正確顯示其相位的相關(guān)性；波形可以在窗口中放大、縮小

a. 根據(jù)變化，測(cè)試電壓和極性自動(dòng)設(shè)置示波器

b. 可根據(jù)實(shí)際情況精細(xì)調(diào)節(jié)示波器的采樣特性

c. 自動(dòng)將示波器采集的波形傳遞到計(jì)算機(jī)

d. 計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試分析波形參數(shù)

e. 可將波形數(shù)據(jù)文件自動(dòng)存盤(pán)

f. 可在屏幕上任意放大、還原波形

g. 可進(jìn)行波形比較

h. 示波器和微機(jī)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗電磁干擾的能力，所有技術(shù)指標(biāo)均應(yīng)滿足第三項(xiàng)引用標(biāo)準(zhǔn)的要求

5）系統(tǒng)基本配置

a. 配備聯(lián)想高配置電腦作為波形分析和報(bào)告處理終端設(shè)備

b. 功能電路板

c. 恒流調(diào)壓裝置

d. 點(diǎn)火脈沖放大器

e. 美國(guó)TEK公司DPO-2012B數(shù)字示波器

f. 垂直分辨率8位，帶寬100MHZ，最大采樣速率2.5GS/S, 記錄長(zhǎng)度10k, 在最高采樣速率時(shí)捕獲的最大時(shí)長(zhǎng)（所有通道）2ms，輸入最大電壓300V

g. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：英特爾2.4G主頻CPU，2G內(nèi)存，320G硬盤(pán)

h. ATS數(shù)據(jù)分析和控制軟件

i. 隔離凈化保護(hù)電源

j. PLC操作控制柜、計(jì)算機(jī)工作臺(tái)

k. 隨著計(jì)術(shù)的進(jìn)步，免費(fèi)為用戶提供軟件升級(jí)服務(wù)，控制系統(tǒng)所采用的可編程控制器、繼電器、接觸器均采用合資和國(guó)外進(jìn)口器件。測(cè)量及控制系統(tǒng)具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和可靠性

l. 整套系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、具有預(yù)防地點(diǎn)位升高措施

計(jì)算機(jī)操作控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)測(cè)量分析系統(tǒng)組合在一控制臺(tái)內(nèi)