全自動沖擊電壓發生器技術方案
發布時(shí)間：2016-01-19 09:15 來(lái)源：華電國威
本雷電沖擊電壓發生器試驗系統裝置主要适用(yòng)于10kV及以下(xià)電力産品的(de)雷電沖擊電壓全波試驗，也(yě)可(kě)用(yòng)于其它産品的(de)沖擊試驗。
引用(yòng)執行的(de)标準
GB311.1-1997高(gāo)壓輸變電設備的(de)絕緣配合
GB/T16927.1-1997高(gāo)電壓試驗技術 一般試驗要求
GB/T16927.2-1997高(gāo)電壓試驗技術 測量系統
GB/T16896.1-1997高(gāo)電壓沖擊試驗用(yòng)數字記錄儀
GB/T16896.1-2005 高(gāo)電壓沖擊測量儀器和(hé)軟件
ZB F24 001-90沖擊電壓測量實施細則
GB813-89 沖擊試驗用(yòng)示波器及峰值表
GB4704-92 脈沖電容器及直流電容器
JB/T9641－1999 《試驗變壓器》
DL/T 846.1-2003 高(gāo)電壓測試設備通(tōng)用(yòng)技術條件第一部分(fēn)：高(gāo)電壓分(fēn)壓器測量系統
DL/T 846.2-2004 高(gāo)電壓測試設備通(tōng)用(yòng)技術條件第二部分(fēn)：沖擊電壓測量系統
DL/T 848.5-2004 高(gāo)壓試驗裝置通(tōng)用(yòng)技術條件 第5部分(fēn)：沖擊電壓發生器
DL/T557-94《高(gāo)電壓線路絕緣子陡波沖擊試驗、定義、試驗方法和(hé)判據》
GB191 包裝運标志
GB4208 外殼防護等級
雷電沖擊發生器
1 雷電沖擊發生器主要技術參數
1.1 标稱雷電波沖擊電壓：
1.2 标稱容量(能量)：10kJ
1.3 級電容：1.0μF,100kV（MWF-2×50kV-2.0μF）幹式全絕緣封裝
1.4 級電壓：100kV
1.5 級數/級容量：2 / 5kJ
1.6 輸出波形：
産生标準雷電沖擊電壓波形：
标準雷電沖擊電壓全波1.2/50μs,效率大(dà)于90%；
雷電沖擊電壓波形參數及其偏差均符合有關國家GB311、GB/T16896.1及GB16927标準的(de)要求。
1.7 同步範圍：大(dà)于20%；
1.8 使用(yòng)持續時(shí)間：
小于80%額定工作電壓時(shí)可(kě)連續工作
大(dà)于80%額定工作電壓時(shí)可(kě)間斷工作
1.9 幅值調節誤壓差小于1%，最低輸出電不大(dà)于10%設備标稱電壓。
1.10 同步誤動率：小于1%
1.11 底座:1.5m × 1.2m ,腳輪移動。
高(gāo)度:約1.2米。
重量:約260kg。
2 雷電沖擊電壓發生器的(de)技術說明(míng)
設備的(de)表面工藝：采用(yòng)進口汽車絕緣油漆表面處理(lǐ)，色澤亮麗，不老化(huà)變色，絕緣強度極高(gāo)。耐嚴寒、耐高(gāo)溫和(hé)高(gāo)海拔氣候環境。
2.1 發生器的(de)結構
2.1.1 采用(yòng)瑞士HAEFELY公司主回路設計，從而實現了(le)整體超小型。
2.1.2 采用(yòng)每分(fēn)鐘(zhōng)一轉的(de)低速齒輪齒條傳動機構調整各級球隙，不僅無噪聲、磨損小，而且定位快(kuài)速、準确。
2.1.3采用(yòng)彈簧壓接、方便拔插的(de)調波電阻固定機構，保證了(le)接觸的(de)可(kě)靠性，使輸出波形光(guāng)滑無毛刺。
2.1.4 配合控制系統的(de)脈沖放大(dà)器可(kě)使同步球隙具有20%以上的(de)觸發範圍，保證觸發的(de)可(kě)靠性，全自動控制方便可(kě)靠。
2.1.5 同步球隙的(de)觸發無極性效應，無須雙邊觸發。
2.2 主電容器
2.2.1 主電容器采用(yòng)高(gāo)密度固體電容器，每台電容量爲1.0±0.05μF，直流工作電壓爲±100kV，電容器固有電感小于0.2μH，重量輕，體積小，爲國内首創。
2.2.2 電容器在正常工作狀态和(hé)工作環境下(xià)凹凸變形小于1mm。
2.2.3 電容器爲固體絕緣介質和(hé)外殼幹式全絕緣封裝，不存在漏油、變形等問題。
2.3 調波元件
2.3.1 波頭、波尾電阻具有足夠的(de)熱(rè)容量，可(kě)保證發生器長(cháng)時(shí)間連續運行。
2.3.2 充電電阻具有足夠的(de)熱(rè)容量，可(kě)保證發生器長(cháng)時(shí)間連續運行。
2.3.3 波頭、波尾電阻采用(yòng)闆形結構，使用(yòng)康銅絲無感繞制而成，外部采用(yòng)絕緣樹脂真空澆鑄，接頭爲彈簧壓接式，易于安裝。
2.3.4 波頭、波尾電阻的(de)連接頭采用(yòng)3mm不鏽鋼線切割制造。
2.3.5 共有1組波頭電阻、1組波尾電阻用(yòng)于雷電沖擊，另有1組充電電阻和(hé)保護電阻。
2.4 全自動 控制、保護系統
采用(yòng)型全自動控制系統爲沖擊電壓發生器主體部分(fēn)提供各種控制，完全滿足沖擊試驗的(de)各種控制功能。控制系統采用(yòng)進口器件，與設備主體的(de)連接采用(yòng)兩芯光(guāng)纜。
2.4.1 全自動控制系統以日本三菱公司的(de)FX2N系列可(kě)編程控制器爲核心器件，因而控制器的(de)體積非常小巧，外形爲國際通(tōng)用(yòng)的(de)19英寸的(de)4U标準機箱，自成獨立單元。控制器可(kě)實現手動控制和(hé)自動控制。控制器還(hái)具有與計算(suàn)機的(de)接口，可(kě)與計算(suàn)機相連，使用(yòng)專用(yòng)軟件包可(kě)進行計算(suàn)機控制，從而實現智能化(huà)操作。專用(yòng)軟件包可(kě)以與測量和(hé)波形分(fēn)析用(yòng)的(de)峰值電壓值、示波器等配合使用(yòng)，實現沖擊電壓試驗系統計算(suàn)機測控一體化(huà)。
全自動控制系統主操作單元（和(hé)輔助操作單元）采用(yòng)日本三菱公司的(de)圖形化(huà)人(rén)機對(duì)話(huà)操作顯示屏作爲輸入輸出控制器件，操作單元的(de)體積非常小巧，外形爲國際通(tōng)用(yòng)的(de)19英寸7U标準機箱， 所有控制命令和(hé)狀态顯示都由人(rén)機對(duì)話(huà)操作顯示屏完成。操作單元通(tōng)過RS232接口可(kě)與計算(suàn)機連接，采用(yòng)專門的(de)控制程序包也(yě)可(kě)由計算(suàn)機完成所有全自動測控操作。
2.4.2 控制系統具備以下(xià)控制功能：
采用(yòng)PLC技術，使用(yòng)兩芯光(guāng)纖傳輸控制命令和(hé)反饋設備狀态，因而避免了(le)電磁幹擾，提高(gāo)了(le)控制系統和(hé)計算(suàn)機的(de)安全性。
控制功能具有手動、全自動和(hé)程序控制功能，各層次功能相對(duì)獨立，确保系統的(de)可(kě)靠性。
采用(yòng)可(kě)控矽調壓方式，具有充電電壓反饋測量系統。
點火球隙及截波球隙距離可(kě)手動及全自動調整，并在液晶面闆上顯示。
具有可(kě)調時(shí)延的(de)截波觸發脈沖，并具有發生器點火觸發的(de)反饋系統。
采用(yòng)函數控制恒流充電方式，充電電壓的(de)穩定度可(kě)達到0.5%。
液晶面闆可(kě)指示沖擊發生器的(de)充電電壓及充電過程，精度爲1%。
可(kě)由液晶面闆直接輸入充電電壓和(hé)充電時(shí)間。
具有充電異常保護功能，可(kě)全自動或手動發出觸發點火脈沖
沖擊發生器工作狀态的(de)指示，如自燃、未觸發、充電異常、充電穩定等。
設備主體及充電部分(fēn)接地和(hé)接地解除控制。
可(kě)通(tōng)過控制器上的(de)按鈕自動轉換充電電壓極性
可(kě)自動或手動控制充電電壓的(de)充電過程
可(kě)自動或手動響警鈴報警
具有過電流和(hé)過電壓自動保護
2.4.3 同步球隙第一級采用(yòng)三電極球隙觸發，觸發範圍大(dà)于20%。
2.5 安全接地系統
2.5.1 采用(yòng)電磁鐵自動接地機構通(tōng)過一個(gè)接地電阻将發生器的(de)第一級電容接地。
2.5.2 接地操作與充電控制具有連鎖保護，确保操作安全正常。
全自動控制系統以PLC可(kě)編程控制器爲核心器件，采用(yòng)計算(suàn)機和(hé)軟件界面操作，可(kě)實現手動、自動及程序控制。控制系統技術參數:
1 充電電壓：整定範圍 0~100.0kV
工作範圍 10.0~100.0kV
整定偏差≤ ±1%
不穩定度≤ ±1%
整定分(fēn)辨 0.1kV
2 充電時(shí)間：整定範圍 10~190s
整定分(fēn)辨 1s
報警時(shí)延 2s
3 加壓次數：整定範圍 1~999
4 保護設定：過流保護值 可(kě)設定
過壓保護值 可(kě)設定
動态充電保護 可(kě)選擇
靜态充電保護 可(kě)設定
輸出沖擊穩定性： 大(dà)于99%
3 主要配置的(de)設備
3.1 整流充電電源（與沖擊本體一體化(huà)）
額定電壓： Un = 100kV DC (正或負極性)
額定電流： In = 30mA (額定電壓下(xià))
電壓控制 可(kě)控矽模塊調壓，調壓範圍0～100% Un
極性轉換： 自動變換高(gāo)壓矽堆的(de)方向
輸入電壓： 220V 單相電壓
電源頻(pín)率： 50/60 Hz
電源消耗： 約3kVA
3.2 弱阻尼雷電沖擊電容分(fēn)壓器
額定電壓： 200kV
額定電容： 1000pF
電容節數： 1節
每節電容： 1000pF（MWF200-1000脈沖電容器）
方波響應： 部分(fēn)響應時(shí)間小于100ns，過沖小于10%
分(fēn)壓比： 1000
分(fēn)壓比不确定度： 小于1%
3.3 測量設備
型 号： 數字化(huà)沖擊測量分(fēn)析系統
幅值測量： 雷電沖擊峰值電壓值，數字量化(huà)顯示
輸入範圍：100V ～ 1600V（沖擊電壓）
測量不确定度：小于1%
波形測量： TDS1102數字彩色示波器
最高(gāo)采樣率1.00GS/s，帶寬大(dà)于100MHz，分(fēn)辨率9bit
記錄長(cháng)度2.5k字節（可(kě)滿足沖擊試驗要求），2通(tōng)道
波形分(fēn)析： 19英寸工業控制計算(suàn)機工作站（采用(yòng)15寸液晶顯示屏）
沖擊測量分(fēn)析專用(yòng)軟件包：
沖擊波形參數計算(suàn)及顯示
波形比較分(fēn)析功能
波形的(de)放大(dà)、縮小及平移
波形的(de)存儲及調用(yòng)
波形的(de)成圖及報告編寫
附 件： 高(gāo)性能100倍專用(yòng)衰減器1支
隔離濾波屏蔽設計
技術方案特點說明(míng)
1、方案所采用(yòng)的(de)發生器主體級電壓爲100kV爲最佳，符合當前國内外的(de)發展趨勢。主體結構采用(yòng)世界著名公司HAEFELY的(de)結構設計，是當前國内結構最緊湊的(de)發生器，具有固有電感小，調波方便的(de)特點。
2、方案所采用(yòng)的(de)控制測量系統是目前國内技術領先的(de)産品，核心器件爲日本三菱公司的(de)FX系列可(kě)編程控制器，幾乎所有的(de)控制功能都由軟件編程實現，因此系統結構簡單，外圍電路闆極少，可(kě)靠性極高(gāo)。
3、方案的(de)測控結構一體化(huà)整體設計，具有峰值電壓值、液晶顯示工業計算(suàn)機，可(kě)實現全自動控制測量分(fēn)析。測控系統采用(yòng)液晶觸摸屏操作，具有多(duō)種狀态提示畫(huà)面，實現了(le)人(rén)機對(duì)話(huà)式的(de)智能操作。系統取消了(le)多(duō)芯控制電纜，采用(yòng)光(guāng)纖通(tōng)訊線，無須開電纜溝，使得(de)控制室布局更加簡單方便。
4、方案所采用(yòng)的(de)光(guāng)纖控制傳輸系統在國内高(gāo)壓試驗設備中是首創，它實現了(le)控制測量設備與高(gāo)壓主體設備的(de)光(guāng)纖連接，有效地解決了(le)高(gāo)壓試驗中遇到的(de)地電位擡高(gāo)對(duì)測控系統的(de)危害，排除了(le)由控制引線導緻的(de)電磁幹擾，極大(dà)地提高(gāo)了(le)系統的(de)可(kě)靠性，特别是在進行截波和(hé)陡波沖擊試驗時(shí)安全性更好。
5、方案中截波時(shí)延調整方式所采用(yòng)的(de)電子延時(shí)回路，可(kě)方便地獲得(de)2～5us的(de)截波觸發延時(shí)，與采用(yòng)延時(shí)電纜的(de)方式相比更加方便簡單。能夠産生10kV，100ns上升沿的(de)脈沖放大(dà)器用(yòng)于觸發截波間隙，可(kě)保證小于0.1us的(de)截斷時(shí)間分(fēn)散性。
6、方案所采用(yòng)的(de)控制測量系統的(de)操作界面充分(fēn)考慮了(le)高(gāo)壓試驗的(de)習(xí)慣特點，簡單明(míng)了(le)，便于試驗人(rén)員(yuán)操作。系統設計了(le)專門的(de)程序操作畫(huà)面，方便進行變壓器的(de)全波、截波試驗，大(dà)大(dà)簡化(huà)了(le)試驗人(rén)員(yuán)的(de)操作，可(kě)有效防止人(rén)爲出錯。對(duì)于變壓器類感性試品的(de)沖擊試驗，考慮全波、截波，100%和(hé)50%電壓水(shuǐ)平的(de)多(duō)種加壓順序，系統設計了(le)專門的(de)程序操作按鈕，大(dà)大(dà)簡化(huà)了(le)試驗人(rén)員(yuán)的(de)操作，可(kě)有效防止人(rén)爲出錯。對(duì)于絕緣子類容性試品的(de)沖擊試驗，專門設計了(le)升降法、多(duō)級法等程序自動控制，可(kě)非常方便地進行絕緣子的(de)50%放電電壓試驗。
7、本套沖擊電壓發生器試驗系統采用(yòng)了(le)最先進的(de)技術，良好的(de)工藝和(hé)優質的(de)原材料，可(kě)保證長(cháng)期使用(yòng)，運行壽命大(dà)于28年。平時(shí)的(de)運行成本也(yě)很低。
采用(yòng)PLC-計算(suàn)機控制與測量(光(guāng)纖傳輸光(guāng)電隔離測控技術)系統能滿足用(yòng)戶對(duì)沖擊、工頻(pín)、直流等試驗控制和(hé)測量的(de)所有要求。
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序号 |
項目 |
規格 |
數量 |
|
1 |
雷電沖擊電壓發生器本體 |
自産組裝 |
|
|
1.1 |
主電容器 |
1uF/100kV |
2台 |
|
1.2 |
調波電阻 |
波頭；1套。
波尾；1套。 |
2套 |
|
1.3 |
充電電阻 |
15kΩ |
1套 |
|
1.4 |
放電球間隙 |
Ф150mm |
2對(duì) |
|
1.5 |
脈沖點火裝置及球距調整機構 |
15kV |
1套 |
|
1.6 |
絕緣支柱及絕緣材料 |
|
1套 |
|
1.7 |
高(gāo)壓連接闆器件及移動底座 |
|
1套 |
|
1.8 |
點火檢查和(hé)反饋信号裝置 |
100kV |
1套 |
|
2 |
高(gāo)壓放電接地棒 |
自産組裝 |
|
|
2.1 |
放電接地棒 |
200kV |
1隻 |
|
3 |
沖擊電容分(fēn)壓器 |
自産組裝 |
|
|
3.1 |
高(gāo)響應弱阻尼沖擊電容分(fēn)壓器 |
200kV/1000pF，1.0% |
1台 |
|
4 |
直流自動充電電源 |
自産組裝 |
|
|
4.1 |
充電變壓器 |
50kV，5kVA |
1台 |
|
4.2 |
倍壓電容 |
50kV，0.1uF |
1台 |
|
4.3 |
高(gāo)壓充電整流矽堆 |
150kV，200mA |
2支 |
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4.4 |
電動接地保護和(hé)變換極性機構 |
電驅動機構 |
1付 |
|
4.5 |
高(gāo)壓側低壓側充電保護電阻器 |
充電保護和(hé)充電監測 |
1付 |
|
5 |
全自動沖擊控制系統 |
自産組裝 |
|
|
5.1 |
雷電沖擊電壓控制軟件 |
自産 |
1套 |
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5.2 |
全自動雷電沖擊PLC控制箱 |
|
1面 |
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5.3 |
光(guāng)纖轉換傳輸電路及光(guāng)纖 |
武漢光(guāng)電公司 |
1套 |
|
5.4 |
三菱FX2N-32-PLC |
進口，日本三菱公司 |
1套 |
|
5.5 |
計算(suàn)機系統、打印機 |
聯想，三星 |
1套 |
|
6 |
全自動沖擊測量分(fēn)析系統 |
自産組裝 |
1套 |
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6.1 |
TBS1102高(gāo)壓彩色數字示波器 |
2通(tōng)道，3%，記錄長(cháng)度：2.5k字節 美(měi)國泰克中國公司生産 |
1台 |
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6.2 |
二次衰減器 |
100倍，自産 |
1支 |
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6.3 |
測量電纜 |
20m，75Ω |
1條 |
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6.4 |
隔離濾波電源 |
10kV |
1套 |
|
6.5 |
操作台體 |
1.0m（2單元） |
1套 |
|
6.6 |
沖擊測量分(fēn)析專用(yòng)軟件及配套 |
1.0%，自産 |
1套 |
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7 |
運輸保險費 |
供方負擔 |
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8 |
安裝調試費 |
供方負擔 |
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全自動控制系統主要部件如下(xià)表所示
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部件名稱 |
功能說明(míng) |
安裝位置 |
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控制櫃 |
提供各種控制命令 |
安裝在發生器本體底座上 |
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脈沖放大(dà)器1 |
發生器本體球隙觸發 |
安裝在發生器本體底座上 |
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隔直電容器 |
隔離觸發脈沖的(de)直流高(gāo)壓 |
安裝在發生器第一球隙附近 |
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點火反饋分(fēn)壓器 |
檢測發生器球隙的(de)觸發狀況 |
安裝在發生器本體底座 |
|
直流電壓分(fēn)壓器 |
測量發生器充電電壓 |
安裝在發生器本體底座 |
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脈沖放大(dà)器2 |
截斷裝置球隙觸發 |
安裝在截斷裝置底座上 |
從操作單元
（選件） |
各種控制命令、參數的(de)輸入及狀态顯示 |
安裝在控制櫃上 |
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主操作單元 |
各種控制命令、參數的(de)輸入及狀态顯示 |
安裝在控制室的(de)控制台上。 |
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2芯多(duō)模光(guāng)纖 |
連接控制櫃和(hé)主操作單元 |
連接控制櫃和(hé)主操作單元 |
