35KV電力變壓器雷電沖擊試驗技術方案

一、 適用范圍

本發生器用于35kV及以下電壓等級的電力變壓器、互感器、電抗器、避雷器、開關、及其它試品進行標準雷電沖擊電壓全波/截波試驗。

二、 使用條件

海拔高度：≤1000m

環境溫度：-25℃～+45℃

相對濕度：≤90%（20℃時）

最大日溫差：≤25℃

抗地震能力：≤8級烈度

安裝地點：戶內

電源電壓的波形為實際正弦波

波形畸變率<3%

設有一可靠接地點，接地電阻＜0.5Ω

三、 遵循標準

GB7449                    電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作沖擊的試驗導則

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

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

GB/T 16927.1-1997         高電壓試驗技術  第一部分  一般試驗要求

GB/T 16927.2-1997         高電壓試驗技術  第二部分  測量系統

GB/T 16896.1              高電壓沖擊試驗用數字記錄儀

DL/T 848.5                高壓試驗裝置通用技術條件  第5部分  沖擊電壓發生器

四、 額定參數值

1、 額定標稱電壓：±400kV

2、 額定級電壓：±100kV

3、 額定能量：20kJ

4、 沖擊總電容：0.25μF

5、 總級數：4級

6、 額定級電容量：1μF

  7、沖擊電壓波形參數：負荷電容為300～5000PF以下時能產生：

標準雷電沖擊電壓全波      1.2±30%ms /50±20%ms，

幅值±3%，峰值處振蕩不大于幅值的5%；

雷電截波截斷時間          2-6ms；                                這2種沖擊電壓波形參數及其偏差均符合有關國家GB311及GB16927標準的要求。

8、同步范圍：級電壓在10%～100%額定電壓范圍內，正負極性同步范圍不小于20%；

9、點火范圍10%～100%

10、同步放電失控率：＜ 2%

11、輸出電壓：≤10un

12、充電電壓不穩定度：≤±1.0%

13、使用持續時間：＞70%un額定電壓以上，每90秒充放電一次可連續運行；在＜70%un額定電壓下，每45秒充放電一次可連續運行。

五、 主要部件

1、 直流充電部分

1） 采用雙邊不對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，實際充電電壓與整定電壓偏差不大于±1%，充電電壓的不穩定性不大于±1%，充電電壓的可調精度為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；

8） 接地開關采用自動機構，試驗停止時可自動將主電容器經保護電阻短路接地。

9） 直流充電裝置的正負極性為自動倒換；

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、限流電阻和下位機及本體部分等安裝在同一移動式底盤上。

2、 本體部分

1) 本體結構形式采用仿瑞士Haefely公司G型結構，封閉式放電系統，Highvoit技術的接地裝置；

2) 本體每級額定電壓±100kV；

3) 本體每級包括1臺MWF50kV/2.0μF×2鐵外殼油浸式脈沖電容器、波頭電阻、波尾電阻和點火球隙等，當產生雷電波時根據試品電容量大小，選擇適當的雷電波波頭電阻、波尾電阻和級數。

4) 波頭電阻、波尾電阻均采用板形結構，無感繞制，波頭電阻和波尾電阻均可互換；

5) 接頭均為彈簧壓接式，方便調波時的插拔且接觸可靠；

6) 波頭、波尾電阻支架可以由多支電阻同時并聯使用；

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

8) 各級球隙距離由電動機驅動作直線調整，裝置噪音小，定位無慣性，準確、快速，控制顯示對應球距的放電電壓；

9) 本體支柱采用環氧樹脂絲纏繞制造，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

主要技術參數：

弱阻尼電容分壓器高壓臂額定標稱電壓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特性滿足GB311－97標準的要求，其中方波響應時間T_α≤100ns，過沖β≤20%,刻度因數不確定K_ε≤1%。

4、 300kV多級截斷間隙裝置

截波裝置電容柱用高壓脈沖電容器串接組成，整體結構為移動式，輪采用聚氨酯材料并配有固定撐腳。頂部裝有均壓裝置，與控制臺進行電氣連接能滿足遠程控制球距，具有良好的穩定性能、由電子線路實現可控的調節延時點火觸發功能。裝置的截斷性能穩定，可靠，截斷時間分散性小。

標稱電壓      ± 300kV

額定級電壓    ±150kV

總級數     2級

整體電容量    300pF

截波時間    2～6us

截波電壓范圍   20%～100%

截波時間分散性標準偏差 ≤0.1us

在外加觸發信號的情況下，截波裝置無拒動和誤動，不同步率小于2%

截斷裝置配有截波阻尼電阻，參數約為20Ω，40Ω，電阻可調，方便調節過零系數。

多球截波球隙距離由控制系統通過電動傳動機構調節，球隙傳動誤差不大于1mm，顯示分辨率小于0.5mm。

設備包括600pF /150kV均壓電容器2臺，三間隙截波點火球隙2對，2～6us的電子延時可調觸發裝置等，可與控制系統配合使用

5、計算機控制測量系統

1）系統說明

本系統由工業控制計算機，可編程序控制器（PLC）調壓裝置，點火脈沖放大器，PLC操作控制柜、數字示波器、打印機構成。通過光纖與PLC進行通訊，運用專業軟件編程設計成便于操作的控制工作界面，系統的運行參數及測量結果以數字量的形式在計算機界面上進行實時顯示，在計算機上可以完成沖擊系統所有的設定、運行、測量參數、圖譜分析，即可設定沖擊設備直流充電電壓、充電時間，放電球距、觸發方式等，并監控和測量其運行狀態等功能，各功能相對獨立，互為補充。

具有計算機自動控制和手動應及控制兩部分

2）控制系統的功能

a. 充電電壓整定范圍：0.0-150kV

工作電壓：15～150kV

調節精度：0.1kV

充電電壓不穩定度：＜±1%

b. 升壓時間可設定：

設定范圍：30-180s

調節精度：1S

報警延時：2S

c. 沖擊試驗次數可設定:

設定范圍：0-99次

調節精度：1次

3）控制系統作用

1、 動作控制

能自動控制放電球距跟蹤充電電壓，并顯示放電球距值

試驗結束后，控制本體自動接地

沖擊次數預置，極性自動轉換

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采用快速充電，接近整定電壓時慢速充電，能手動和自動控制發生器的充電過程，可根據試驗要求，調節充電電壓和充電時間并顯示充電電壓值。

采用自控方式充電時，能使充電電壓按所需要的充電曲線上升，自動穩定在預先整定的充電電壓值上。

3、 觸發控制

能手動、自動或報警觸發點火

4、 安全聯鎖控制

整個系統具有完善的警燈、警鈴等試驗區報警功能和控制接口

具有門聯鎖功能

具有自動接地與系統聯鎖，過流過壓等功能

具有緊急停止功能

有故障顯示功能

5、 擴展功能

能與其它計算機通過串口進行通訊和數據交換

能與計算機測量分析系統構成測控一體化操作系統

手動應急功能

充電設備自動接力和自動解除接地

點火球隙距離手動調整

恒流充電

電壓和充電時間手動調整

手動觸發發出點火脈沖

手動警鈴

過電流自動保護

手動控制高低壓試驗啟動和停止

控制箱的狀態指示

充電變壓器輸入電流指示

充電變壓器輸入電壓指示

第一級電容器充電電壓數值電壓指示

點火球隙指示

其他指示燈和符號

充電電源裝置：輸入電壓 AC380V

4）測量系統的功能要求

測量系統采用泰克示波器作為數據采集核心，前端帶有專用高壓衰減器，將從分壓器或分流器傳來的高壓測量信號，無畸變衰減為可測量的低壓信號輸入泰克示波器記錄輸入電壓，并將數字化的信號通過光纖傳送給計算機進行分析計算。測量軟件采用上海交通大學科研成果ATC測控專業軟件（經國家版權局注冊登記，通過GB/T及IEC標準測評）。示波器具有四個獨立的測量通道，兩個測量通道能同時觸發并進行測量、顯示，便于移相觸發角的觀察；采用的數據采集和測量分析系統具有自動記錄、自動分析、波形恢復報告輸出等功能，兩個測量通道測量到的波形能在同一窗口中顯示或恢復，并正確顯示其相位的相關性；波形可以在窗口中放大、縮小

a. 根據變化，測試電壓和極性自動設置示波器

b. 可根據實際情況精細調節示波器的采樣特性

c. 自動將示波器采集的波形傳遞到計算機

d. 計算機自動測試分析波形參數

e. 可將波形數據文件自動存盤

f. 可在屏幕上任意放大、還原波形

g. 可進行波形比較

h. 示波器和微機系統具有很強的抗電磁干擾的能力，所有技術指標均應滿足第三項引用標準的要求

5）系統基本配置

a. 配備聯想高配置電腦作為波形分析和報告處理終端設備

b. 功能電路板

c. 恒流調壓裝置

d. 點火脈沖放大器

e. 美國TEK公司DPO-2012B數字示波器

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

g. 計算機系統：英特爾2.4G主頻CPU，2G內存，320G硬盤

h. ATS數據分析和控制軟件

i. 隔離凈化保護電源

j. PLC操作控制柜、計算機工作臺

k. 隨著計術的進步，免費為用戶提供軟件升級服務，控制系統所采用的可編程控制器、繼電器、接觸器均采用合資和國外進口器件。測量及控制系統具有長期的穩定性和可靠性

l. 整套系統抗干擾能力強、具有預防地點位升高措施

計算機操作控制系統和計算機測量分析系統組合在一控制臺內