Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Испытание мощных трансформаторов и реакторов

Делители импульсного напряжения - Испытание мощных трансформаторов и реакторов

Оглавление
Испытание мощных трансформаторов и реакторов
Назначение и виды испытаний
Операционные испытания
Приемо-сдаточные испытания
Квалификационные испытания
Периодические и типовые испытания
Определение коэффициента трансформации и проверка группы соединения обмоток
Определение коэффициента трансформации методом двух вольтметров
Определение коэффициента трансформации методом моста переменного тока
Определение места витковых замыканий в обмотках при помощи искателя
Проверка группы соединения обмоток
Группы соединения обмоток трансформаторов
Методы проверки группы соединения обмоток
Измерение электрического сопротивления обмоток постоянному току
Измерение сопротивления обмоток методом падения напряжения
Измерение малых сопротивлений мостовым методом
Дефекты, обнаруживаемые при измерении сопротивления обмоток
Типы магнитопроводов, свойства холоднокатаной электротехнической стали
Испытание изоляционных конструкций магнитопровода приложенным напряжением
Проверка качества межлистовой изоляции магнитопроводов
Испытание магнитопроводов с временной обмоткой
Опыт холостого хода
Измерение потерь и тока холостого хода через промежуточный трансформатор
Измерение потерь холостого хода при малом напряжении
Опыт короткого замыкания
Опыт короткого замыкания в условиях, отличных от номинальных
Опыт короткого замыкания трехобмоточного трансформатора
Специальные электромагнитные испытания методом короткого замыкания
Дефекты, обнаруживаемые при опыте короткого замыкания
Определение параметров изоляции
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Измерение емкости и tg d обмоток
Влияние различных факторов на результаты измерения  емкости и tg d
Испытание пробы трансформаторного масла
Определение пробивного напряжения пробы масла
Определение tg дельта пробы масла
Контроль режима сушки трансформаторов
Испытание электрической прочности изоляции напряжением промышленной частоты
Методы испытания изоляции напряжением промышленной частоты
Испытание главной изоляции приложенным напряжением промышленной частоты
Испытание  изоляции индуктированным напряжением
Измерение испытательного напряжения промышленной частоты
Схемы испытания однофазных трансформаторов с пониженным уровнем изоляции нейтрали обмотки ВН
Схемы испытания трехфазных трансформаторов с пониженным уровнем изоляции нейтрали обмотки ВН
Испытательное оборудование
Промежуточные и испытательные трансформаторы
Примеры испытания трансформаторов с неодинаковой изоляцией концов обмоток
Повреждения, обнаруживаемые при испытании изоляции
Измерение частичных разрядов
Схема измерения частичных разрядов
Помехи, экранирование при измерении частичных разрядов
Методика испытаний изоляции при измерении частичных разрядов, допустимые уровни
Нахождение места частичных разрядов, измерение в эксплуатации
Импульсные испытания
Импульсные обмеры трансформаторов
Испытательные напряжения и схемы испытаний трансформаторов грозовыми импульсами
Генераторы импульсных напряжений
Индикация повреждений при испытании трансформаторов грозовыми импульсами
Осциллографирование при импульсных испытаниях
Делители импульсного напряжения
Измерение импульсных напряжений
Методика среза грозового импульса
Испытания коммутационными импульсами
Особенности испытания шунтирующих реакторов
Оборудование и схемы испытания реакторов индуктированным напряжением
Испытание на нагрев
Подготовка к испытанию на нагрев
Определение времени окончания испытания на нагрев
Определение средней температуры обмотки
Определение средней температуры обмоток в процессе нагрева
Особенности испытания трансформаторов, регулируемых под нагрузкой
Процесс и схемы переключения  трансформаторов, регулируемых под нагрузкой
Выполнение кинематики РПН  трансформаторов, регулируемых под нагрузкой
Приводные механизмы и схемы управления переключающих устройств трансформаторов
Схемы автоматического управления переключающих устройств трансформаторов
Квалификационные и приемо-сдаточные испытания РПН
Объем и последовательность операционных и приемосдаточных испытаний РПН после монтажа
Проверка последовательности действия контактов устройства РПН
Определение и улучшение шумовых характеристик трансформаторов
Показатели и единицы измерения уровня шумов
Звуковые уровни шумов
Методы определения шумовых характеристик
Измерительные приборы и аппаратура измерения шума
Подготовка трансформатора к испытанию на шум
Уровни шума некоторых типов трансформаторов
Виброакустические испытания шунтирующих реакторов

Амплитуда испытательного грозового импульса может составлять (см. табл. 10-1) от нескольких десятков до 2500 кВ. При осциллографировании этого импульса напряжение на пластинах явления не должно превышать 2 кВ. Поэтому возникает необходимость уменьшения амплитуды осциллографируемого импульса в сотни и тысячи раз без существенного искажения его формы, для чего служат делители напряжения. Помимо того, через делители напряжения включаются амплитудные импульсные вольтметры, служащие для измерения амплитуды импульса (см. § 10-10).
Делитель подключают непосредственно к объекту испытания согласно рис. 10-22 таким образом, чтобы импульсный ток между ГИН и объектом не вызывал падения напряжения в проводке объект — делитель.

На искажение формы осциллографируемого импульса помимо самого делителя может влиять высоковольтная проводка объект — делитель (участок А—В на рис. 10-22), а также экранированный кабель длиной 20—40 м, подающий напряжение с нижнего плеча делителя на пластины явления осциллографа, расположенного вне испытательного поля.
Для количественной оценки искажения формы импульса, вносимого измерительной системой делитель — проводка, служат два следующих взаимозаменяемых метода.

  1. Определение реакции на прямоугольный импульс. Напряжение от генератора прямоугольных импульсов подают на высоковольтную проводку в точке, где должен подсоединяться объект испытания (точка Л на рис. 10-22), и осциллографируют импульс напряжения на выходе системы (на пластинах явления осциллографа). Полученная на осциллограмме кривая и называется реакцией на прямоугольный импульс.


Рис. 10-22. Включение срезающего разрядника и делителя напряжения; нормированная петля среза.
Р— срезающий разрядник; Т —объект испытания; Д — делитель напряжения.


Рис. 10-23. Реакция измерительной схемы на прямоугольный импульс. а — апериодическая; Т — время реакции; б — колебательная; Т-Т1—Т2+Т3—Т4

  Если реакция имеет колебательный характер (рис. 10-23,б), то берут алгебраическую сумму площадей, лежащих ниже и выше единичной линии, причем первые считают положительными. Согласно ГОСТ 17512-72 [Л. 9-2] при осциллографировании стандартного грозового импульса, полного или срезанного, время реакции измерительной системы не должно превышать 0,2 мкс, а при колебательной реакции частота колебаний должна быть не менее 3 МГц (для правильной передачи формы колебаний после среза может потребоваться меньшее время реакции).
При записи реакции на прямоугольный импульс фронт импульса, подаваемого в точку А, не должен превышать 0,1 мкс. Для этой цели можно использовать низковольтный повторно срабатывающий генератор прямоугольных импульсов. В этом случае выходное напряжение регистрируют осциллографом с усилителем, имеющим полосу пропускания нс менее 10 МГц.
2. Снятие амплитудно-частотной характеристики. В точку схемы рис. 10-22 подают напряжение от генератора синусоидальных колебаний с регулируемой в широких пределах частотой. С помощью милливольтметра или осциллографа с широкополосным усилителем снимают кривую амплитуды выходного напряжения системы в функции частоты при постоянном напряжении генератора. Приблизительное постоянство выходного напряжения в некоторых пределах частоты означает, что импульс, не содержащий частот, выходящих за эти пределы, передается системой без искажения.
Указанному условию, чтобы собственная частота измерительной системы была не менее 3 МГц, соответствует требование, чтобы при меньших частотах амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) не имела резких пиков или провалов. За нижний предел частоты с учетом необходимости осциллографировать коммутационные импульсы нужно принять 100 Гц; АЧХ системы может считаться удовлетворительной, если в указанных пределах частоты выходное напряжение не отклоняется от среднего значения более чем на ±3 дБ (в 1,41 раза). Пример АЧХ дан на рис. 10-27.
Существуют различные типы делителей. Наиболее простым является омический делитель, состоящий из резисторов (рис. 10-24,а). Здесь η — сопротивление высоковольтного плеча ВН, рассчитанное на полную амплитуду импульса. Чтобы не вызвать существенного снижения длительности импульса, значение должно быть не менее 10 кОм. Наличие соединительного экранированного кабеля К между плечом НН делителя и пластинами явления осциллографа не вносит искажений, если полностью устранено отражение волны напряжения от его конца, для чего концевое сопротивление должно равняться волновому сопротивлению кабеля:


Рис. 10-24. Схемы делителей импульсного напряжения: а — омический; б — параллельный емкостно-омический; в — емкостный; г — демпфированный емкостный; 1 — первичный потенциал; ПЯ — пластины явления осциллографа.
(10-33)
где Lк и Ск — индуктивность и емкость кабеля [Л. 10-11].
Обычно zK=60-:-80 Ом. Коэффициент деления
(10-34)
где
(10-35)
Искажение формы импульса вносится наличием распределенной паразитной емкости Спар между делителем и землей (рис. 10-24,а). Действие этой емкости сказывается в неравномерном распределении напряжения по высоте делителя в первый момент после подачи на него прямоугольного импульса, в результате чего начальное напряжение на плече НН оказывается близким к нулю. В дальнейшем напряжение на плече НН постепенно повышается до значения, соответствующего расчетному коэффициенту деления по (10-34). Таким образом, реакция делителя на прямоугольный импульс носит апериодический характер (рис. 10-23,а). Если в первом приближении принять, что емкость Спар сосредоточена посередине высоты делителя, получим для времени реакции:
(10-36)
т. е. искажение растет с увеличением сопротивления делителя и суммарной паразитной емкости; последняя зависит главным образом от геометрических размеров делителя и возрастает при увеличении номинального напряжения.
Искажение, вносимое паразитной емкостью, в значительной мере устраняется устройством у верхнего и нижнего концов делителя кольцевых экранов с диаметром около половины его высоты. Распределенная емкость делителя на экраны обеспечивает близкое к равномерному начальное распределение напряжения по его высоте и уменьшает время реакции на прямоугольный импульс. Экранированный омический' делитель завода «ТУР» типа SMR-10/2200 на номинальное напряжение 2,2 МВ имеет по фирменным данным время реакции всего 0,01 мкс при сопротивлении 10 кОм, высоте 6,7 м и диаметре экранов около 2,7 м (рис. 10-25).
Во избежание искажений остаточная индуктивность резисторов должна быть минимальной.
Дальнейшим развитием омического делителя является параллельный емкостно-омический делитель (см. рис. 10-24,б). Здесь высоковольтное плечо представляет собой цепочку резисторов, шунтированных равными конденсаторами. Значительная продольная емкость порядка сотен пикофарад устраняет влияние паразитной емкости на землю на начальное распределение напряжения. Схема соединения с пластинами явления здесь та же, что и для омического делителя. Для удовлетворительной реакции на прямоугольный импульс необходимо равенство постоянных времени обоих плеч делителя:


Рис. 10-25. Экранированный омический делитель завода «ТУР» типа SMR-10/2200 на напряжение 2200 кВ.

Коэффициент деления, как и выше, определяется из (10-34).
Завод «ТУР» поставляет параллельные емкостно-омические делители, служащие одновременно нагрузочной емкостью и конструктивно связанные с ГИН, на напряжение до 7,2 МВ. Однако завод не указывает для этих делителей времени реакции или предельной частоты. Включение делителя непосредственно на ГИН, а не на объект испытания не позволяет получить на осциллограмме размер перехода напряжения на вводе объекта через нуль при срезе импульса (см. § 10-11).
В случае емкостного делителя (рис. 10-24,в) паразитная емкость не искажает форму импульса. Если емкость делителя С1 достаточно велика (порядка сотен пикофарад), можно пренебречь влиянием паразитной емкости и на коэффициент деления. Для емкостного делителя несколько осложняется присоединение пластин явления к плечу НН. Наиболее точной является схема, при которой емкость низковольтного плеча разбивается на две составляющие С2 и С3, включаемые на обоих концах соединительного кабеля. Кроме того, последовательно с кабелем на обоих его концах для частичного погашения отраженных волн включаются резисторы с сопротивлениями (на рис. 10-24, в емкость С3 и сопротивления показаны пунктиром).  

Поскольку Ск<С2 этой разницей можно пренебречь и принять для коэффициента деления среднее значение:
(10-44)
Паразитная индуктивность плеча НН емкостного делителя может исказить форму его выходного напряжения. Поэтому нужно обратить особое внимание на то, чтобы в качестве емкости С2 использовался высокочастотный конденсатор с минимальной индуктивностью и чтобы длина проводки на участке ab была наименьшей возможной.
Емкостный и параллельный емкостно-омический делители имеют общий недостаток: индуктивность проводки высокого напряжения между объектом испытания и делителем (участок BD на рис. 10-22), суммируясь с паразитной индуктивностью самого делителя, образует с его емкостью колебательный контур, причем частота колебаний может оказаться ниже нормированной минимальной частоты системы (3 МГц). На ЛЧХ делителя это скажется появлением резкого резонансного пика. Форма выходного напряжения, в особенности при осциллографировании срезанного импульса, может исказиться. Для борьбы с этими искажениями желательно приблизить делитель к объекту испытания, уменьшая тем самым индуктивность проводки. Однако это не всегда возможно по условиям расположения оборудования. Другой путь уменьшения индуктивности заключается в том, чтобы выполнить проводку объект —делитель тонкой металлической полосой шириной несколько десятков сантиметров (например, из фольги, наклеенной на электрокартон). Такой же полосой нужно соединить точки заземления объекта испытания Е и делителя F, если испытательное поле не имеет сплошного немагнитного металлического покрытия. Наконец, есть возможность демпфировать нежелательные колебания, введя в проводку объект —делитель резистор с соответствующим сопротивлением rд, показанный пунктиром на рис. 10-22:
(10-45)
где Lпp — индуктивность проводки.

Однако при этом создается апериодическая реакция на прямоугольный импульс, время которой Т=rдС1 может превзойти допустимое значение. Этого недостатка лишен демпфированный емкостный делитель (последовательный RС-делитель), имеющий демпфирующие резисторы в обоих плечах (рис. 10-24,г). Суммарное значение демпфирующих сопротивлений резисторов не больше 1 кОм, т. е. на порядок меньше, чем сопротивление чисто омического делителя. Поэтому паразитная емкость на землю практически не влияет на распределение напряжения по делителю. Должно соблюдаться условие равенства постоянных времени обоих плеч:
(10-46)
Соединение с пластинами явления можно осуществлять по тем же схемам, что и для чисто емкостного делителя, причем нужно принять:                    
(10-47)
а при установке емкости С3 в конце соединительного кабеля можно в первом приближении использовать (10-40) и (10-41). В случае применения демпфированного емкостного делителя может уменьшиться переход напряжения через нуль при срезе грозового импульса, так как сопротивление R1 демпфирует колебания в контуре среза.
В ВЭИ имени В. И. Ленина изготовляются передвижные демпфированные емкостные делители напряжения на 3000—3500 кВ. При этом для уменьшения паразитной индуктивности используют конусные керамические конденсаторы и объемные резисторы, размещенные в двух параллельных колоннах (рис. 10-26). Данные делителя на 3000 кВ: высота 8,5 м; C1=140 пФ; R=9000 Ом; rд=680-:-1330. Часть сопротивления равная 150 Ом, включена непосредственно в воздушную проводку для демпфирования ее собственных колебаний. Экспериментально определенное время реакции делителя на прямоугольный импульс не превышает 0,02 мкс при следующих условиях: длина воздушной проводки равна высоте делителя, длина соединительного кабеля 45 м, емкость С3 отсутствует; АЧХ, снятая при тех же условиях, удовлетворительна вплоть до частоты 10 МГц (рис. 10-27).

Демпфированный емкостный делитель
Рис. 10-26. Демпфированный емкостный делитель ВЭН имени В. И. Ленина на напряжение 3000 кВ.

Рис. 10-27. Амплитудно-частотная характеристика демпфированного емкострого делителя ВЭИ имени В. И. Ленина на напряжение 3000 кВ.


Рис. 10-28 Подключение пластин явления ПЯ осциллографа к точке 2 основного делителя через дополнительный емкостный делитель НН.

У всех делителей описанных типов присоединение пластин явления к выходному концу соединительного кабеля при съемке грозовых импульсов рекомендуется производить через дополнительный емкостный делитель НН, не показанный на рис. 10-24, с помощью которого можно регулировать амплитуду изображения на экране осциллографа (рис. 10-28). Ёмкость дополнительного делителя ввиду своего малого значения (порядка 100 пФ) практически не влияет на параметры измерительной системы. равно как и сопротивление гдп=500-:-1000 Ом, которое рекомендуется включать последовательно с пластинами явления для демпфирования высокочастотных колебаний в контуре ab0d. Пластины явления, как правило, шунтированы в осциллографе сопротивлением утечки rу порядка нескольких мегаом.



 
« Испытание и проверка силовых кабелей   Испытания и ремонт средств защиты в электроустановках »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.