沖擊電壓發(fā)生器
1、回路電感小,并采取帶阻濾波措施,在大電容量負(fù)載下能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)沖擊波,負(fù)載能力大;
2、電壓利用系數(shù)高,雷電波和操作波分別不低于85%和80%;
3、調(diào)波方便,操作簡單,同步性能好,動作可靠;
4、采用恒流充電自動控制技術(shù),自動化程度高,抗干擾能力強;
一種模仿雷電及操作過電壓等沖擊電壓的電源裝置。主要用于絕緣沖擊耐壓及介質(zhì)沖擊擊穿、放電等試驗中。
絕緣試驗用沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形按照《高電壓試驗技術(shù)》國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:
雷電沖擊波 T1/T2=1.2/50μs
操作沖擊波 Tcr/T2=250/2500μs
沖擊電壓發(fā)生器通常都采用Marx回路,如圖1所示。圖中C為級電容,它們由充電電阻R 并聯(lián)起來,通過整流回路T-D-r充電到V。此時,因保護電阻r 一般比R 約大10倍,它不僅保護了整流設(shè)備,而且還能各級電容充電比較均勻。在第1級中g(shù)0為點火球隙,由點火脈沖起動;其他各級中g(shù)為中間球隙,它們調(diào)整在g0起動后逐個動作。這些球隙在回路中起控制開關(guān)的作用,當(dāng)它們都動作后,所有級電容C 就通過各級的波頭電阻Rf串聯(lián)起來,并向負(fù)荷電容C0充電。此時,串聯(lián)后的總電容為C/n,總電壓為nV。n為發(fā)生器回路的級數(shù)。由于C0較小,很快就充滿電,隨后它將與級電容C一起通過各級的波尾電阻Rt放電。這樣,在負(fù)荷電容C0上就形成一很高電壓的短暫脈沖波形的沖擊電壓。在此短暫的期間內(nèi),因充電電阻R 遠大于Rf和Rt,因而它們起著各級之間隔離電阻的作用。沖擊電壓發(fā)生器利用多級電容器并聯(lián)充電、串聯(lián)放電來產(chǎn)生所需的電壓,其波形可由改變Rf和Rt的阻值進行調(diào)整, 幅值由充電電壓V 來調(diào)節(jié),極性可通過倒換硅堆D兩極來改變。
沖擊電壓發(fā)生器動作時的等值電路如圖2所示。圖中C1為主電容,又稱沖擊電容,它相當(dāng)于各級串聯(lián)后的總電容,即;C2為負(fù)荷電容,即C2=C0,它包括調(diào)波電容、試品電容、測量設(shè)備(分壓器)電容及聯(lián)線等寄生電容;G 代表控制放電的球隙;Rf和Rt分別為波頭電阻和波尾電阻,它們相當(dāng)于各級rf和rt的總和,即Rf=nrf,Rt=nrt;U1為充電電壓,它相當(dāng)于各級串聯(lián)后的總電壓,即U1=nV;U2為輸出電壓,即所需的沖擊電壓。此等值電路相當(dāng)于單級沖擊電壓發(fā)生器的電路。根據(jù)電路分析,輸出電壓U2(t)為一雙指數(shù)函數(shù)
τ1>>τ2
參考此分析解,并根據(jù)實際經(jīng)驗,沖擊電壓波形參數(shù)可按下式作近似估計:波前時間
半峰值時間
T2≈0.69Rt(C1+C2)
沖擊電壓波形參數(shù)T1(Tcr)、T2及發(fā)生器效率η與回路結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),均需通過實際調(diào)試進行調(diào)整和確定。
對于電力變壓器等帶有繞組的電力設(shè)備,通常還要求做雷電沖擊截波試驗。沖擊電壓發(fā)生器外接一截斷間隙即可產(chǎn)生沖擊截波。標(biāo)準(zhǔn)雷電截波是標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波經(jīng)過2~5μs截斷的波形。
沖擊電壓發(fā)生器是高電壓試驗室的基本試驗設(shè)備之一。目前中國已建的沖擊電壓發(fā)生器高額定電壓為6MV,有的國家個別的高達10MV。
沖擊電流幅值的大小與回路參數(shù)有關(guān),在相同的電容值與充電電壓時,電感值越小,電流幅值就越大。為了獲得盡可能大的電流,通常要選用電感值小的脈沖電容器,并在布置主電容器時連接線的總長度應(yīng)盡可能短,使回路總電感值盡可能減小 。
由于大型電力變壓器繞組的等值電容非常大,并且等值電感非常小,這樣的波形就會有一些偏差。由于試驗品有電感存在,并且單極性波形不好,在波尾部分還有一定的過零振蕩,這樣對振蕩反峰值有一定的要求,其幅值小于電壓中幅值的50%。這樣大部分的變壓器有不過零現(xiàn)象存在,在分析波形的時候一定要注意。
截波,也就是雷電波抵達變電所時出現(xiàn)了保護間隙或者是空氣絕緣的所引起的波形。它是雷電全波在截斷狀態(tài)下產(chǎn)生的波形,電壓驟降時將變成零。截斷時刻,可以出現(xiàn)在波前,也可以是在波尾。截波試驗,也是對變壓器設(shè)備所作出的一種考驗。試驗回路,大體上包含下列幾個關(guān)鍵組分:①發(fā)生器本體;②被試品;③截波裝置;④測試系統(tǒng);⑤測量分壓器;⑥回路引線。
在進行變壓器雷電沖擊試驗以后,還會進行工頻耐壓、倍頻感應(yīng)、局部放電、空載等試驗項目,然而對于這些試驗項目來講,只是作為了一種輔助辦法。
由于變壓器在工頻耐壓、感應(yīng)以及雷電沖擊作用下的絕緣特性有著非常大的差異,在某個地方發(fā)生了故障,梯度和沖擊電位會非常高,其它試驗試很難發(fā)現(xiàn),并且沖擊電壓截波的電位是不一樣的,而全波的繞組電位梯度也是不一樣的,并且電位的分布也是不一樣的,截波和全波基本上都是運用了各自范圍試驗的結(jié)果進行分析判斷。
電力變壓器沖擊試驗的過程判斷方法非常直觀,對于變電力變壓器沖擊試驗的過程判斷方法非常直觀,對于變壓器油箱里面的聲音,在變壓器油箱里有煙類氣體冒出來,變壓器雷電沖擊試驗后,空載試驗的損耗和空載電流明顯增加。
但是,電力變壓器在進行雷電沖擊試驗的時候,如果變壓器繞組有少部分發(fā)現(xiàn)了損傷現(xiàn)象,達到了輕微擊穿的程度,以上現(xiàn)象根本看不出來?,F(xiàn)在,判斷沖擊故障基本的方法主要是波形比較法,也就是比較沖擊試驗在下降電壓下以及全電壓下的示傷電流波形和電壓波形,看有沒有發(fā)生畸變而進行分析判斷。
近幾年以來,技術(shù)人員再使用一個新的判斷方法,函數(shù)傳遞法,這個方法剛被引進對沖擊故障的檢測進行研究,很多還需要進一步進行完善。