35KV电力变压器雷电冲击试验技术方案

一、 适用范围

本发生器用于35kV及以下电压等级的电力变压器、互感器、电抗器、避雷器、开关、及其它试品进行标准雷电冲击电压全波/截波试验。

二、 使用条件

海拔高度：≤1000m

环境温度：-25℃～+45℃

相对湿度：≤90%（20℃时）

最大日温差：≤25℃

抗地震能力：≤8级烈度

安装地点：户内

电源电压的波形为实际正弦波

波形畸变率<3%

设有一可靠接地点，接地电阻＜0.5Ω

三、 遵循标准

GB7449                    电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击的试验导则

GB1094.3-03               电力变压器第三部分  绝缘水平和绝缘试验

GB/T.311.1-1997           高压输变电设备的绝缘与配合

GB/T 16927.1-1997         高电压试验技术  第一部分  一般试验要求

GB/T 16927.2-1997         高电压试验技术  第二部分  测量系统

GB/T 16896.1              高电压冲击试验用数字记录仪

DL/T 848.5                高压试验装置通用技术条件  第5部分  冲击电压发生器

四、 额定参数值

1、 额定标称电压：±400kV

2、 额定级电压：±100kV

3、 额定能量：20kJ

4、 冲击总电容：0.25μF

5、 总级数：4级

6、 额定级电容量：1μF

  7、冲击电压波形参数：负荷电容为300～5000PF以下时能产生：

标准雷电冲击电压全波      1.2±30%ms /50±20%ms，

幅值±3%，峰值处振荡不大于幅值的5%；

雷电截波截断时间          2-6ms；                                这2种冲击电压波形参数及其偏差均符合有关国家GB311及GB16927标准的要求。

8、同步范围：级电压在10%～100%额定电压范围内，正负极性同步范围不小于20%；

9、点火范围10%～100%

10、同步放电失控率：＜ 2%

11、输出电压：≤10un

12、充电电压不稳定度：≤±1.0%

13、使用持续时间：＞70%un额定电压以上，每90秒充放电一次可连续运行；在＜70%un额定电压下，每45秒充放电一次可连续运行。

五、 主要部件

1、 直流充电部分

1） 采用双边不对称式可控硅恒流充电方式，额定输出电压±100kV；

2） 采用双边不对称式可控硅恒流充电方式，额定输出电流30mA；

3） 采用绝缘筒油浸式充电变压器，变压器密封良好，无渗漏油；

4） 采用2DL－200kV/200mA的高压整流硅堆；

5） 高压整流硅堆保护电阻采用漆包电阻丝有感密绕在绝缘管上；

6） 恒流充电装置在10%～100%额定充电电压范围内，实际充电电压与整定电压偏差不大于±1%，充电电压的不稳定性不大于±1%，充电电压的可调精度为1%；

7） 直流电阻分压器采用100kV，200MΩ油浸式金属膜电阻，低压臂电阻装在分压器底法兰内；

8） 接地开关采用自动机构，试验停止时可自动将主电容器经保护电阻短路接地。

9） 直流充电装置的正负极性为自动倒换；

10） 恒流充电的装置、充电变压器、高压整流硅堆、倍压电容、电阻分压器、限流电阻和下位机及本体部分等安装在同一移动式底盘上。

2、 本体部分

1) 本体结构形式采用仿瑞士Haefely公司G型结构，封闭式放电系统，Highvoit技术的接地装置；

2) 本体每级额定电压±100kV；

3) 本体每级包括1台MWF50kV/2.0μF×2铁外壳油浸式脉冲电容器、波头电阻、波尾电阻和点火球隙等，当产生雷电波时根据试品电容量大小，选择适当的雷电波波头电阻、波尾电阻和级数。

4) 波头电阻、波尾电阻均采用板形结构，无感绕制，波头电阻和波尾电阻均可互换；

5) 接头均为弹簧压接式，方便调波时的插拔且接触可靠；

6) 波头、波尾电阻支架可以由多支电阻同时并联使用；

7) 第一级球隙采用单边同步点火脉冲装置触发，第二级至第四级球隙均采用椭圆球隙点火，同步误动率或拒动率不大于2%。

8) 各级球隙距离由电动机驱动作直线调整，装置噪音小，定位无惯性，准确、快速，控制显示对应球距的放电电压；

9) 本体支柱采用环氧树脂丝缠绕制造，最高电位的部分采取抗老化和电晕的措施；

3、  弱阻尼电容分压器

主要技术参数：

弱阻尼电容分压器高压臂额定标称电压400kV，电容量为300PF。该分压器配备一只低压臂电容量，电容量为0.4μF；

弱阻尼电容分压器的方波响应特性满足GB311－97标准的要求，其中方波响应时间T_α≤100ns，过冲β≤20%,刻度因数不确定K_ε≤1%。

4、 300kV多级截断间隙装置

截波装置电容柱用高压脉冲电容器串接组成，整体结构为移动式，轮采用聚氨酯材料并配有固定撑脚。顶部装有均压装置，与控制台进行电气连接能满足远程控制球距，具有良好的稳定性能、由电子线路实现可控的调节延时点火触发功能。装置的截断性能稳定，可靠，截断时间分散性小。

标称电压      ± 300kV

额定级电压    ±150kV

总级数     2级

整体电容量    300pF

截波时间    2～6us

截波电压范围   20%～100%

截波时间分散性标准偏差 ≤0.1us

在外加触发信号的情况下，截波装置无拒动和误动，不同步率小于2%

截断装置配有截波阻尼电阻，参数约为20Ω，40Ω，电阻可调，方便调节过零系数。

多球截波球隙距离由控制系统通过电动传动机构调节，球隙传动误差不大于1mm，显示分辨率小于0.5mm。

设备包括600pF /150kV均压电容器2台，三间隙截波点火球隙2对，2～6us的电子延时可调触发装置等，可与控制系统配合使用

5、计算机控制测量系统

1）系统说明

本系统由工业控制计算机，可编程序控制器（PLC）调压装置，点火脉冲放大器，PLC操作控制柜、数字示波器、打印机构成。通过光纤与PLC进行通讯，运用专业软件编程设计成便于操作的控制工作界面，系统的运行参数及测量结果以数字量的形式在计算机界面上进行实时显示，在计算机上可以完成冲击系统所有的设定、运行、测量参数、图谱分析，即可设定冲击设备直流充电电压、充电时间，放电球距、触发方式等，并监控和测量其运行状态等功能，各功能相对独立，互为补充。

具有计算机自动控制和手动应及控制两部分

2）控制系统的功能

a. 充电电压整定范围：0.0-150kV

工作电压：15～150kV

调节精度：0.1kV

充电电压不稳定度：＜±1%

b. 升压时间可设定：

设定范围：30-180s

调节精度：1S

报警延时：2S

c. 冲击试验次数可设定:

设定范围：0-99次

调节精度：1次

3）控制系统作用

1、 动作控制

能自动控制放电球距跟踪充电电压，并显示放电球距值

试验结束后，控制本体自动接地

冲击次数预置，极性自动转换

有故障显示功能

陡波球距增加减小

2、 充电控制

智能恒流充电控制，电容器电压与整定电压相差较大时采用快速充电，接近整定电压时慢速充电，能手动和自动控制发生器的充电过程，可根据试验要求，调节充电电压和充电时间并显示充电电压值。

采用自控方式充电时，能使充电电压按所需要的充电曲线上升，自动稳定在预先整定的充电电压值上。

3、 触发控制

能手动、自动或报警触发点火

4、 安全联锁控制

整个系统具有完善的警灯、警铃等试验区报警功能和控制接口

具有门联锁功能

具有自动接地与系统联锁，过流过压等功能

具有紧急停止功能

有故障显示功能

5、 扩展功能

能与其它计算机通过串口进行通讯和数据交换

能与计算机测量分析系统构成测控一体化操作系统

手动应急功能

充电设备自动接力和自动解除接地

点火球隙距离手动调整

恒流充电

电压和充电时间手动调整

手动触发发出点火脉冲

手动警铃

过电流自动保护

手动控制高低压试验启动和停止

控制箱的状态指示

充电变压器输入电流指示

充电变压器输入电压指示

第一级电容器充电电压数值电压指示

点火球隙指示

其他指示灯和符号

充电电源装置：输入电压 AC380V

4）测量系统的功能要求

测量系统采用泰克示波器作为数据采集核心，前端带有专用高压衰减器，将从分压器或分流器传来的高压测量信号，无畸变衰减为可测量的低压信号输入泰克示波器记录输入电压，并将数字化的信号通过光纤传送给计算机进行分析计算。测量软件采用上海交通大学科研成果ATC测控专业软件（经国家版权局注册登记，通过GB/T及IEC标准测评）。示波器具有四个独立的测量通道，两个测量通道能同时触发并进行测量、显示，便于移相触发角的观察；采用的数据采集和测量分析系统具有自动记录、自动分析、波形恢复报告输出等功能，两个测量通道测量到的波形能在同一窗口中显示或恢复，并正确显示其相位的相关性；波形可以在窗口中放大、缩小

a. 根据变化，测试电压和极性自动设置示波器

b. 可根据实际情况精细调节示波器的采样特性

c. 自动将示波器采集的波形传递到计算机

d. 计算机自动测试分析波形参数

e. 可将波形数据文件自动存盘

f. 可在屏幕上任意放大、还原波形

g. 可进行波形比较

h. 示波器和微机系统具有很强的抗电磁干扰的能力，所有技术指标均应满足第三项引用标准的要求

5）系统基本配置

a. 配备联想高配置电脑作为波形分析和报告处理终端设备

b. 功能电路板

c. 恒流调压装置

d. 点火脉冲放大器

e. 美国TEK公司DPO-2012B数字示波器

f. 垂直分辨率8位，带宽100MHZ，最大采样速率2.5GS/S, 记录长度10k, 在最高采样速率时捕获的最大时长（所有通道）2ms，输入最大电压300V

g. 计算机系统：英特尔2.4G主频CPU，2G内存，320G硬盘

h. ATS数据分析和控制软件

i. 隔离净化保护电源

j. PLC操作控制柜、计算机工作台

k. 随着计术的进步，免费为用户提供软件升级服务，控制系统所采用的可编程控制器、继电器、接触器均采用合资和国外进口器件。测量及控制系统具有长期的稳定性和可靠性

l. 整套系统抗干扰能力强、具有预防地点位升高措施

计算机操作控制系统和计算机测量分析系统组合在一控制台内