雷电冲击电压发生器试验装置方案

HDCJ-300KV/30KJ冲击电压发生器实验装置技术方案

一、设备技术参数及附件功能，布置系统图、设备设计图

1、本套设备满足现标准、标准及有关行业标准。

2、引用执行的标准

高压输变电设备的绝缘配合

高电压试验技术   一般试验要求

高电压试验技术   测量系统

高电压冲击试验用数字记录仪

冲击电压测量实施细则

包装运标志

 外壳防护等级

冲击试验用示波器及峰值表

3、使用条件

冲击电压发生器试验系统装置主要适用于10kV电力变压器及以下电力产品的雷电冲击电压全波，也可用于其它产品的冲击试验。

3.1  海拔高度不超过1500m

3.2  环境温度：-15~+50℃

3.3  空气相对湿度：≤90%

3.4  安装使用地点：户内使用，可移动

3.5  必须设有一个屏蔽控制室及可靠接地点，接地电阻<0.5Ω!

4、冲击发生器

4.1、冲击发生器主要技术参数

4.1.1、 标称雷电波冲击电压：HDCJ-300kV

4.1.2、 标称容量(能量)：30kJ

4.1.3、级电容：3.0μF,300kV干式全绝缘封装

4.1.4、级电压：±100kV

4.1.5、级数/级容量：30kJ

4.1.6、输出波形：

1.2±30%/50±20%μs标准雷电冲击电压全波，效率大于90%；

2～6μs标准雷电冲击截波。

4.1.7 同步范围：大于20%

4.1.8 使用持续时间：

小于80%额定工作电压时可连续工作

大于80%额定工作电压时可间断工作

4.1.9  幅值调节误压差小于1%，输出电不大于10%设备标称电压。

4.1.10 同步误动率：小于1%

4.1.11 底座:2m × 1.5m (脚轮移动)。

高度:约1米。

重量:约220kg。

4.2、冲击电压发生器的技术说明

4.2.1   发生器的结构

4.2.1.1 采用瑞士HAEFELY公司SGS系列的主回路设计，从而实现了整体超小型。

4.2.1.2 采用每分钟一转的低速齿轮齿条传动机构调整各级球隙，不仅无噪声、磨损小，而且定位快速、准确。

4.2.1.3采用弹簧压接、方便拔插的调波电阻固定机构，保证了接触的可靠性，使输出波形光滑无毛刺。

4.2.1.4 配合HDCJ-2008控制系统的脉冲放大器可使同步球隙具有20%以上的触发范围，保证触发的可靠性，全自动控制方便可靠。

4.2.1.5 同步球隙的触发无极性效应，无须双边触发

4.2.2   主电容器

4.2.2.1 主电容器采用高密度固体电容器，每台电容量为2.0±0.05μF，直流工作电压为±100kV，电容器固有电感小于0.2μH，重量轻，体积小，为。

4.2.2.2 电容器在正常工作状态和工作环境下凹凸变形小于1mm。

4.2.2.3 电容器为固体绝缘介质和外壳干式全绝缘封装，不存在漏油、变形等问题。

4.2.3   调波元件

4.2.3.1 波头、波尾电阻具有足够的热容量，可保证发生器长时间连续运行。

4.2.3.2 充电电阻具有足够的热容量，可保证发生器长时间连续运行。

4.2.3.3 波头、波尾电阻采用板形结构，使用康铜丝无感绕制而成，外部采用绝缘树脂真空浇铸，接头为弹簧压接式，易于安装。

4.2.3.4 波头、波尾电阻的连接头采用3mm不锈钢线切割制造。

4.2.3.5 共有3组波头电阻、3组波尾电阻用于雷电冲击，1组调波电感，另有1组充电电阻和保护电阻。

4.2.4   控制、保护系统

采用HDCJ-2008型全自动控制系统为冲击电压发生器主体部分提供各种控制，*冲击试验的各种控制功能。HDCJ-2008控制系统采用进口PLC器件，与设备主体的连接采用两芯光缆。

4.2.4.1 HDCJ-2008全自动控制系统以日本三菱公司的FX2N系列plc为核心器件。控制器可实现手动控制和自动控制。使用专用软件包进行计算机控制，从而实现智能化操作。专用软件包可以与测量和波形分析用的峰值电压表、示波器等配合使用，实现冲击电压试验系统计算机测控一体化。

HDCJ-2008全自动控制系统主操作单元（和辅助操作单元）采用日本三菱公司的图形化人机对话操作显示屏作为输入输出控制器件，操作单元的体积非常小巧， 所有控制命令和状态显示都由人机对话操作显示屏完成。操作单元由计算机完成所有全自动测控操作。

4.2.4.2 控制系统具备以下控制功能：

采用PLC技术，使用两芯光纤传输控制命令和反馈设备状态，因而避免了电磁干扰，提高了控制系统和计算机的安全性。

控制功能具有手动、全自动和程序控制功能，各层次功能相对独立，确保系统的可靠性。

采用可控硅调压方式，具有充电电压反馈测量系统。

点火球隙及截波球隙距离可手动及全自动调整，并在液晶面板上显示。

具有可调时延的截波触发脉冲，并具有发生器点火触发的反馈系统。

采用函数控制恒流充电方式，充电电压的稳定度可达到0.5%。

液晶面板可指示冲击发生器的充电电压及充电过程，精度为1%。

可由液晶面板直接输入充电电压和充电时间。

具有充电异常保护功能，可全自动或手动发出触发点火脉冲

冲击发生器工作状态的指示，如自燃、未触发、充电异常、充电稳定等。

设备主体及充电部分接地和接地解除控制。

可通过控制器上的按钮自动转换充电电压极性

可自动或手动控制充电电压的充电过程

可自动或手动响警铃报警

具有过电流和过电压自动保护

4.2.4.3 同步球隙第一级采用三电极球隙触发，触发范围大于20%。

4.2.5   安全接地系统

4.2.5.1 采用电磁铁自动接地机构通过一个接地电阻将发生器的第一级电容接地。

4.2.5.2  接地操作与充电控制具有连锁保护，确保操作安全正常。

4.3 、主要配置的设备

4.3.1、 整流充电电源（与冲击本体一体化）

额定电压： Un = 100kV DC (正或负极性)

额定电流： In = 50mA (额定电压下)

电压控制：可控硅模块调压，调压范围0～100% Un

极性转换：手动变换高压硅堆的方向

输入电压： 220V 单相电压

电源频率： 50/60 

电源消耗：约10kVA

4.3.2、弱阻尼电容分压器

额定电压：300V

额定电容：600pF

电容节数：1节

每节电容：600pF脉冲电容器）

方波响应：部分响应时间小于100ns，过冲小于10%

分压比：约250

准确度：小于2%

分压比不确定度：    小于1%

4.3.3、截断装置

额定电压： 300kV

球隙形式： 300mm直径半球间隙

触发方式：三电极放电触发

（采用高性能脉冲放大器输出15kV，100ns触发脉冲）

时延方式： 2～6us时延可调的电子延时电路提供截波触发脉冲

（与控制系统配合，电位器微调截波延时时间）

截波分散性：截波时间标准偏差小于0.1μs

4.3.4、测量设备：

输入范围：120V ～ 1600V（冲击电压）

测量不确定度：小于1%

波形测量：TBS2012数字示波器

最高采样率1.0GS/s，带宽100MHz，分辨率8bit

记录长度10k字节，2通道

波形分析：工业控制计算机

冲击测量专用软件包：

冲击波形参数计算及显示

波形比较功能

波形的放大、缩小及平移

波形的存储及调用

波形的成图及报告编写

附    件：高性能100倍专用衰减器2支

 隔离滤波屏蔽设计

HDCJ-2008全自动控制系统主要部件如下表所示：

可实现手动控制、全自动控制及程序控制。主要测控功能如下：

测量显示量：

直流充电电压

变压器原边电流

发生器本体球隙距离

截断间隙球隙距离

状态显示量：

主电源接触器的合切状态

接地装置的投切状态

发生器球隙的触发状态

 发生器充电电压极性状态

控      制：

控制功能具有手动、全自动和程序控制功能，各层次功能相对独立。

采用可控硅调压方式，具有充电电压反馈测量系统。

点火球隙及截波球隙距离可手动及自动调整，并在液晶面板上显示。

具有可调时延的截波触发脉冲，并具有发生器点火触发的反馈系统。

采用函数控制恒流充电方式，充电电压的稳定度可达到0.5%。

液晶面板可指示冲击发生器的充电电压及充电过程，精度为1%。

可由液晶面板直接输入充电电压和充电时间。

具有充电异常保护功能，可自动或手动发出触发点火脉冲

冲击发生器工作状态的指示，如自燃、未触发、充电异常、充电稳定等。

设备主体及充电部分接地和接地解除控制。

可通过控制器上的按钮自动转换充电电压极性

可自动或手动控制充电电压的充电过程

可自动或手动响警铃报警

保护及联锁：

过电流保护

过电压保护

充电异常保护

门开关连锁

接地机构连锁

极性转换连锁

操作提示：

系统设计了专门的程序操作界面，具备各种操作提示画面，当系统故障出错或操作不当时会回弹出相应的提示对话画面。方便进行电力电器设备及变压器类产品的全波、截波试验，大大简化了试验人员的操作，可有效防止人为出。波形测量记录分析软件及冲击控制操作画面：