Типи та стандарти випробувань грозового імпульсного обладнання

Обладнання для вимірювання імпульсу блискавки: основна технологія випробувань-високою напругою

Імпульсне обладнання блискавки служить основним випробувальним приладом у сфері випробувань високою-напругою. Його основною функцією є контрольоване моделювання перехідних імпульсів високої-напруги та високого-струму, створюваних природними розрядами блискавки, що дозволяє науково підтвердити ефективність ізоляції та -захист від перешкод різного енергетичного обладнання та електронних систем. Оскільки рівень напруги в електромережі продовжує зростати, а щільність інтеграції обладнання зростає, випробування грозовими імпульсами стало критично важливою ланкою в контролі якості продукції та оцінці надійності, а її технічні специфікації та стандартні системи стають все більш вдосконаленими.

Принцип роботи та основний склад грозового імпульсного обладнання

Основна концепція дизайну грозового імпульсного обладнання походить від принципу схеми Маркса, який, по суті, є структурою перетворення енергії, заснованою на «паралельному заряджанні та послідовному розряджанні». Під час фази заряджання кілька ступенів конденсаторів усередині пристрою паралельно підключаються до джерела живлення постійного струму високої-напруги через зарядні резистори, при цьому кожен конденсатор незалежно заряджається до заданого значення напруги. Коли починається стадія розряду, кульковий проміжок запалювання першого{3}}ступеню точно спрацьовує, внаслідок чого послідовні кулькові проміжки кожної наступної стадії виходять з ладу та проводять послідовний хід. Це миттєво перемикає всі конденсатори каскаду в стан послідовного з’єднання. Потім напруги кожного конденсатора накладаються, генеруючи на вихідному терміналі імпульсну форму напруги з надзвичайно високою амплітудою та дуже короткою тривалістю. Ця конструкція дає змогу використовувати джерела живлення з нижчою-напругою для генерування імпульсної високої напруги в кілька мегавольт або навіть десятків мегавольт, що значно зменшує складність і вартість виробництва обладнання.

З точки зору фізичної композиції, повний пристрій для випробування імпульсу блискавки складається принаймні з трьох основних компонентів: (1) корпус генератора імпульсної напруги, який об’єднує конденсатори, зарядні резистори, хвильові-передні резистори, хвильові-кінцеві резистори та кулькові-проміжні перемикачі для реалізації схеми Маркса на кожному етапі; (2) система вимірювання, яка зазвичай включає резистивний-ємнісний дільник напруги або диференціальний-інтегральний вимірювальний пристрій у поєднанні з цифровим реєстратором для отримання та аналізу форми сигналу; і (3) система керування та запуску, відповідальна за регулювання напруги заряджання, контроль часу розряду та забезпечення захисту блокування безпеки. Для застосувань, які вимагають випробувань на хвиле-різання, необхідно встановити додатковий хвилеподібний-пристрій для примусового переривання ударної хвилі в заздалегідь визначений час за допомогою хвиле-розрізу кулі.

Класифікація обладнання та технічні параметри

Залежно від цілей моделювання та експериментальних цілей обладнання для імпульсу блискавки можна чітко розділити на дві категорії: генератори напруги імпульсу блискавки та генератори струму імпульсу блискавки. Перший зосереджується на моделюванні ефекту електричного стресу від перенапруги блискавки на ізоляційних структурах обладнання, тоді як другий наголошує на відтворенні теплового стресу та ефектів електромагнітної сили, коли струм блискавки проникає в-компоненти, що обмежують напругу, як-от блискавкові розрядники.

У сфері випробувань електросистем високої-напруги повна хвиля стандартного імпульсу блискавки визначається як подвійна-експоненціальна форма хвилі з часом хвильового фронту 1,2 мікросекунди та половинним-піковим часом 50 мікросекунд. Ці параметри форми сигналу не вибрані довільно, а отримані на основі статистичної індукції на основі обширних даних спостереження за природними блискавками, що достовірно представляють типові характеристики індукованої перенапруги блискавки на повітряних лініях електропередачі. Окрім повного-випробування хвилею, випробування розрізаною-хвилею блискавки має значну інженерну цінність. Так-так зване «переривання» стосується різкого стрибка напруги, спричиненого примусовим перериванням повної хвилі імпульсу блискавки через зовнішній проміжок під час наростаючого фронту або стадії фронту хвилі. Час відсікання зазвичай встановлюється від 2 до 5 мікросекунд, що імітує явище раптового падіння напруги в результаті спалаху ізоляції під час удару блискавки. Для обладнання над--напруги, де максимальна напруга перевищує 800 кВ, міжнародні стандарти суттєво переглянули позитивний допуск часу хвильового фронту, збільшивши його до 100%, таким чином дозволивши часу хвильового фронту досягати 2,4 мікросекунди. Це коригування повністю враховує відмінності у фізичних характеристиках під час процесу розряду над-наддовгих повітряних проміжків, відображаючи те, як стандартна формула адаптується до інженерної практики.