电力系统中的高压电气设备在投入运行之前需要进行冲击电压试验来检验其在过电压作用下的绝缘性能。 [1] 随着电力科技的发展,需要进行冲击电压试验的试品种类日益增多。冲击电压发生器是一种产生雷电冲击电压波及操作过电压波等脉冲波的高电压发生装置,是高压试验室的基本试验设备。
冲击电压发生器
1、回路电感小,并采取带阻滤波措施,在大电容量负载下能产生标准冲击波,负载能力大;
2、电压利用系数高,雷电波和操作波分别不低于85%和80%;
3、调波方便,操作简单,同步性能好,动作可靠;
4、采用恒流充电自动控制技术,自动化程度高,抗干扰能力强;
一种模仿雷电及操作过电压等冲击电压的电源装置。主要用于绝缘冲击耐压及介质冲击击穿、放电等试验中。
绝缘试验用冲击电压的标准波形按照《高电压试验技术》国际标准和国家标准规定:
雷电冲击波 T1/T2=1.2/50μs
操作冲击波 Tcr/T2=250/2500μs
冲击电压发生器动作时的等值电路如图2所示。图中C1为主电容,又称冲击电容,它相当于各级串联后的总电容,即;C2为负荷电容,即C2=C0,它包括调波电容、试品电容、测量设备(分压器)电容及联线等寄生电容;G 代表控制放电的球隙;Rf和Rt分别为波头电阻和波尾电阻,它们相当于各级rf和rt的总和,即Rf=nrf,Rt=nrt;U1为充电电压,它相当于各级串联后的总电压,即U1=nV;U2为输出电压,即所需的冲击电压。此等值电路相当于单级冲击电压发生器的电路。根据电路分析,输出电压U2(t)为一双指数函数
τ1>>τ2
参考此分析解,并根据实际经验,冲击电压波形参数可按下式作近似估计:波前时间
半峰值时间
T2≈0.69Rt(C1+C2)
冲击试验装置主要由:发生器本体、截波、分压器、四组件控制台(控制台分为微机型和普通型)、数字化波形记录系统等组成。
雷电波冲击电流发生器是一种产生模拟雷电流波形的冲击电流发生器。其工作过程是:先由变压器经硅堆向电容器组充电,当充电电压达预定值时,火花间隙被触发,电容经回路总电感和总电阻放电。当电阻大于或等于临界阻尼值时,在回路中产生单向的冲击电流波。当电阻小于临界阻尼值时,则产生振荡冲击电流波。
冲击电流试验设备是指模拟雷电流或操作波电流的试验装置。主要用来检验避雷器的残压和冲击电流耐受能力,也可用来检验其他电力设备、材料在冲击电流作用下的性能,测定接地装置的冲击接地阻抗等。冲击电流发生器主要有雷电波和矩形波两种。
由于电流发生冲击器波形、大电流、功能组合和试品种类等都有所不同,所以设备结构都有所不同,一般小型的为台式仪器,中型为柜式,大型为分体式。
由于大型电力变压器绕组的等值电容非常大,并且等值电感非常小,这样的波形就会有一些偏差。由于试验品有电感存在,并且单极性波形不好,在波尾部分还有一定的过零振荡,这样对振荡反峰值有一定的要求,其幅值小于电压中幅值的50%。这样大部分的变压器有不过零现象存在,在分析波形的时候一定要注意。
雷电冲击波通常指的是直击雷或者是感应雷,在架空线路或者是上空中金属管道上面产生冲击波,而这样的冲击波基本上是沿着线路两个方向或者是沿管道进行传递。而雷电冲击波在架空线路当中传播的速度约为 300m/μs,而在电缆当中的传播速度大约为 150m/μs,每一类型的冲击波的波形相差非常大。如果进行耐压试验的时候,波头为(1.5±0.2)μs,波长为(40±4)μs,其峰值电压应该取400~4800kV。在电力变压器雷电冲击试验中有各种各样的故障,为了样品的绝缘质量,其性质不能发生一点损坏,一般情况下,可以通过记录显示外加的电压波形图及其示伤电阻的电流而进行判断分析。
发生雷电冲击试验的时候,通过示伤电阻可以得到电流的波形,通过分压器来可以得到冲击电压的波形,故障判断通常采用,50%的电压和50%的电流波形与在全电压情况下进行详细对比,一般通过以下方法,假设正常的波形电压达到了50%,经过对重合程度的对比就可以知道变压器是否发生了损坏。