Типы и стандарты испытаний грозоимпульсного оборудования

Импульсное оборудование молнии: основная технология испытаний высоким-напряжением

Импульсное оборудование молнии служит основным испытательным оборудованием в области испытаний высоким-напряжением. Его основная функция заключается в контролируемом моделировании переходных импульсов высокого-напряжения и высокого-тока, генерируемых естественными грозовыми разрядами, что позволяет провести научную проверку характеристик изоляции и противо-помеховой способности различного силового оборудования и электронных систем. Поскольку уровни напряжения в электросети продолжают расти, а плотность интеграции оборудования увеличивается, испытания грозовыми импульсами стали важнейшим звеном в контроле качества продукции и оценке надежности, а их технические характеристики и стандартные системы становятся все более совершенными.

Принцип работы и основной состав грозоимпульсного оборудования

Основная концепция конструкции грозового импульсного оборудования основана на принципе цепи Маркса, который, по сути, представляет собой структуру преобразования энергии, основанную на «параллельной зарядке и последовательной разрядке». Во время фазы зарядки несколько каскадов конденсаторов внутри устройства подключаются параллельно к источнику питания высокого-постоянного тока через зарядные резисторы, при этом каждый конденсатор независимо заряжается до заданного значения напряжения. Когда начинается стадия разряда, точно срабатывает зазор шара зажигания первой-ступени, в результате чего последовательные зазоры шаров каждой последующей ступени разрушаются и начинают работать последовательно. Это мгновенно переключает все конденсаторы каскада в состояние последовательного соединения. Затем напряжения каждого конденсатора накладываются, генерируя на выходной клемме импульсный сигнал напряжения с чрезвычайно высокой амплитудой и очень короткой длительностью. Такая конструкция позволяет использовать источники питания более низкого-напряжения для генерации импульсов высокого напряжения в несколько мегавольт или даже десятков мегавольт, что значительно снижает сложность и стоимость изготовления оборудования.

С точки зрения физической структуры, полное испытательное устройство грозового импульса состоит как минимум из трех основных компонентов: (1) корпус генератора импульсного напряжения, в который входят конденсаторы, зарядные резисторы, волновые-передние резисторы, волновые-хвостовые резисторы и шаровые-переключатели для реализации схемы Маркса на каждом этапе; (2) измерительная система, обычно включающая резистивный-емкостный делитель напряжения или дифференциальное-интегральное измерительное устройство в сочетании с цифровым записывающим устройством для сбора и анализа сигналов; и (3) система управления и запуска, отвечающая за регулирование зарядного напряжения, контроль времени разряда и обеспечение защитной блокировки. Для применений, требующих испытаний на волновую-резку, необходимо установить дополнительное устройство волновой-режущей волны, чтобы принудительно прерывать ударную волну в заданное время с помощью зазора шаровой-режущей волны.

Классификация оборудования и технические параметры

В зависимости от целей моделирования и целей эксперимента грозовое импульсное оборудование можно четко разделить на две категории: генераторы грозового импульсного напряжения и генераторы грозового импульсного тока. В первом основное внимание уделяется моделированию воздействия электрического напряжения, вызванного перенапряжением молнии, на изоляционные конструкции оборудования, а во втором - воспроизведение термического напряжения и эффектов электромагнитной силы, когда ток молнии попадает в компоненты, ограничивающие напряжение,-такие как грозовые разрядники.

В области испытаний энергосистем высокого-напряжения стандартная полная волна грозового импульса определяется как двойная-экспоненциальная форма волны со временем фронта волны 1,2 микросекунды и половиной-пиковым временем 50 микросекунд. Эти параметры формы сигнала выбраны не произвольно, а получены на основе статистической индукции на основе обширных данных наблюдений за естественными молниями, которые разумно отражают типичные характеристики наведенного грозового перенапряжения на воздушных линиях электропередачи. Помимо полноволновых испытаний, большое инженерное значение имеет испытание на прерываемую-волновую нагрузку грозовым импульсом. Так называемое-"прерывание" относится к резкому скачку напряжения, вызванному насильственным прерыванием полной импульсной волны молнии через внешний зазор во время нарастающего фронта или стадии волнового фронта. Время прерывания обычно устанавливается в пределах от 2 до 5 микросекунд, имитируя явление внезапного падения напряжения в результате пробоя изоляции во время удара молнии. Для оборудования сверх-высокого-напряжения, максимальное напряжение которого превышает 800 кВ, международные стандарты значительно пересмотрели положительный допуск времени волнового фронта, увеличив его до 100 %, тем самым позволяя времени волнового фронта достигать 2,4 микросекунды. Эта корректировка полностью учитывает различия в физических характеристиках в процессе разгрузки сверх-длинных воздушных зазоров, отражая, как стандартная рецептура адаптируется к инженерной практике.