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雷電沖擊電壓發(fā)生器試驗(yàn)裝置方案

HDCJ-300KV/30KJ沖擊電壓發(fā)生器實(shí)驗(yàn)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(jì)圖

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

2、引用執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)

高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合

高電壓試驗(yàn)技術(shù)   一般試驗(yàn)要求

高電壓試驗(yàn)技術(shù)   測(cè)量系統(tǒng)

高電壓沖擊試驗(yàn)用數(shù)字記錄儀

沖擊電壓測(cè)量實(shí)施細(xì)則

包裝運(yùn)標(biāo)志

 外殼防護(hù)等級(jí)

沖擊試驗(yàn)用示波器及峰值表

3、使用條件

沖擊電壓發(fā)生器試驗(yàn)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(yàn)。

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(duì)濕度：≤90%

3.4  安裝使用地點(diǎn)：戶內(nèi)使用，可移動(dòng)

3.5  必須設(shè)有一個(gè)屏蔽控制室及可靠接地點(diǎn)，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(jí)電容：3.0μF,300kV干式全絕緣封裝

4.1.4、級(jí)電壓：±100kV

4.1.5、級(jí)數(shù)/級(jí)容量：30kJ

4.1.6、輸出波形：

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

2～6μs標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間：

小于80%額定工作電壓時(shí)可連續(xù)工作

大于80%額定工作電壓時(shí)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(dòng)率：小于1%

4.1.11 底座:2m × 1.5m (腳輪移動(dòng))。

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(jì)，從而實(shí)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(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整各級(jí)球隙，不僅無噪聲、磨損小，而且定位快速、準(zhǔn)確。

4.2.1.3采用彈簧壓接、方便拔插的調(diào)波電阻固定機(jī)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(dòng)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(tái)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(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)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(hù)電阻。

4.2.4   控制、保護(hù)系統(tǒng)

采用HDCJ-2008型全自動(dòng)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(yàn)的各種控制功能。HDCJ-2008控制系統(tǒng)采用進(jìn)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(dòng)控制系統(tǒng)以日本三菱公司的FX2N系列plc為核心器件?？刂破骺蓪?shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。使用專用軟件包進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)智能化操作。專用軟件包可以與測(cè)量和波形分析用的峰值電壓表、示波器等配合使用，實(shí)現(xiàn)沖擊電壓試驗(yàn)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)測(cè)控一體化。

HDCJ-2008全自動(dòng)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(jī)對(duì)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(jī)對(duì)話操作顯示屏完成。操作單元由計(jì)算機(jī)完成所有全自動(dòng)測(cè)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(jì)算機(jī)的安全性。

控制功能具有手動(dòng)、全自動(dòng)和程序控制功能，各層次功能相對(duì)獨(dú)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(cè)量系統(tǒng)。

點(diǎn)火球隙及截波球隙距離可手動(dòng)及全自動(dòng)調(diào)整，并在液晶面板上顯示。

具有可調(diào)時(shí)延的截波觸發(fā)脈沖，并具有發(fā)生器點(diǎn)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(dá)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(shí)間。

具有充電異常保護(hù)功能，可全自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)出觸發(fā)點(diǎn)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(dòng)轉(zhuǎn)換充電電壓極性

可自動(dòng)或手動(dòng)控制充電電壓的充電過程

可自動(dòng)或手動(dòng)響警鈴報(bào)警

具有過電流和過電壓自動(dòng)保護(hù)

4.2.4.3 同步球隙第一級(jí)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(dòng)接地機(jī)構(gòu)通過一個(gè)接地電阻將發(fā)生器的第一級(jí)電容接地。

4.2.5.2  接地操作與充電控制具有連鎖保護(hù)，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(fù)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(dòng)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(shí)間小于100ns，過沖小于10%

分壓比：約250

準(zhǔn)確度：小于2%

分壓比不確定度：    小于1%

4.3.3、截?cái)嘌b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(shí)延方式： 2～6us時(shí)延可調(diào)的電子延時(shí)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(shí)時(shí)間）

截波分散性：截波時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.1μs

4.3.4、測(cè)量設(shè)備：

輸入范圍：120V ～ 1600V（沖擊電壓）

測(cè)量不確定度：小于1%

波形測(cè)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(zhǎng)度10k字節(jié)，2通道

波形分析：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

沖擊測(cè)量專用軟件包：

沖擊波形參數(shù)計(jì)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(chǔ)及調(diào)用

波形的成圖及報(bào)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(jì)

HDCJ-2008全自動(dòng)控制系統(tǒng)主要部件如下表所示：

可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制、全自動(dòng)控制及程序控制。主要測(cè)控功能如下：

測(cè)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?cái)嚅g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(dòng)、全自動(dòng)和程序控制功能，各層次功能相對(duì)獨(dú)立。

采用可控硅調(diào)壓方式，具有充電電壓反饋測(cè)量系統(tǒng)。

點(diǎn)火球隙及截波球隙距離可手動(dòng)及自動(dòng)調(diào)整，并在液晶面板上顯示。

具有可調(diào)時(shí)延的截波觸發(fā)脈沖，并具有發(fā)生器點(diǎn)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(dá)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(shí)間。

具有充電異常保護(hù)功能，可自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)出觸發(fā)點(diǎn)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(dòng)轉(zhuǎn)換充電電壓極性

可自動(dòng)或手動(dòng)控制充電電壓的充電過程

可自動(dòng)或手動(dòng)響警鈴報(bào)警

保護(hù)及聯(lián)鎖：

過電流保護(hù)

過電壓保護(hù)

充電異常保護(hù)

門開關(guān)連鎖

接地機(jī)構(gòu)連鎖

極性轉(zhuǎn)換連鎖

操作提示：

系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cuò)或操作不當(dāng)時(shí)會(huì)回彈出相應(yīng)的提示對(duì)話畫面。方便進(jìn)行電力電器設(shè)備及變壓器類產(chǎn)品的全波、截波試驗(yàn)，大大簡(jiǎn)化了試驗(yàn)人員的操作，可有效防止人為出。波形測(cè)量記錄分析軟件及沖擊控制操作畫面：