Тщательная разработка методики и ее строгое соблюдение особенно необходимы при испытании трансформаторов срезанным грозовым импульсом, так как отступление от установленных правил может заметно изменить градиенты при срезе и сделать результаты различных испытаний несравнимыми.
Градиент при срезанном импульсе в значительной мере зависит от формы колебаний после среза. Чтобы иметь более или менее определенную форму этих колебаний, необходимо устранить влияние на них параметров ГИН. С этой точки зрения важно соблюдение положения срезающего разрядника, указанное на рис. 10-22, между ГИН и объектом испытания. В этом случае цепь разряда входной емкости объекта совместно с емкостью делителя через срезающий промежуток слабо связана с цепью разряда емкости ГИН (и нагрузочной емкости, если она имеется) через тот же промежуток. Общим для обеих цепей будет только участок AD, т. е. сам срезающий разрядник. При соблюдении этих условий колебания напряжения на объекте после среза будут определяться разрядом емкости Свх+Сд на индуктивность контура среза ABED и иметь сравнительно простую форму затухающего синусоидального колебания (ввиду того что емкость делителя Сд обычно мала по сравнению с емкостью объекта Свх, имеющей для мощных трансформаторов порядок тысяч пикофарад, пренебрегаем перепадом напряжения на участке ВС). Как показали исследования, период колебаний напряжения мало влияет на размер максимальных градиентов срезанного импульса. Поэтому размеры контура среза ABED, определяемым взаимным расположением и высотой срезающего разрядника и объекта испытания, могут изменяться в широких пределах.
Предельные допустимые размеры и индуктивности контура среза (рис. 10-22)
* Допускается размер h больше указанного, но не более 4 м (для классов 3— 15 кВ) или не более 12 м (для классов 110—220 кВ), если это увеличение обусловлена высотой примененного разрядника.
** При расчете индуктивности принято: плоскость пола является поверхностью бесконечной проводимости; диаметр проезда 2,5 мм; Н = h.
В табл. 10-9 приведены согласно допустимые минимальные и максимальные размеры этого контура для различных классов напряжения и соответствующие расчетные значения индуктивности [Л. 10-12]. Допускается проведение испытаний при размерах контура среза, выходящих за пределы, указанные в табл. 10-9, если обмером показано, что это не приводит к существенному снижению амплитуды и длительности импульсных градиентов на наиболее нагруженных участках продольной изоляции. Контур среза имитируется при обмере катушкой равной индуктивности.
Для класса 750 кВ, не охватываемого [Л. 10-3], также могут быть приняты размеры контура среза, приведенные в последней строке табл. 10-9.
Разрешается включение в контур среза демпфирующего резистора rср (показан пунктиром на рис. 10-22), если коэффициент перехода напряжения через нуль после среза к0 (см. рис. 10-3) превышает нормированное допустимое значение: 0,6 для классов напряжения до 330 кВ включительно и 0,3 для классов 500—750 кВ.
Снижение предельного значения к0 для наивысших классов напряжения соответствует некоторому уменьшению суровости испытания срезанным импульсом, что обосновывается малой вероятностью крутого среза грозового перенапряжения в эксплуатации для этих классов напряжения.
Сопротивление подбирается экспериментально таким образом, чтобы коэффициент k0 был снижен не более, чем до предельного значения, и составляет обычно несколько десятков ом. Конструктивно представляет собой, как правило, отрезок нихромового провода на участке АВ.
Разброс предразрядного времени срезанного импульса τ (см. рис. 10-3) должен быть но возможности малым, желательно не более ±0,15 мкс. В противном случае форма дефектограмм может быть непостоянной, это затруднит обнаружение пробоя изоляции. Наибольшее постоянство предразрядного времени достигается применением для среза управляемого разрядника, срабатывающего в желаемый момент. Завод «ТУР» поставляет специальное приспособление, дающее возможность использовать в качестве управляемого обычный измерительный шаровой разрядник. Для этой цели на нижний шар разрядника надевается полусферическая медная накладка, имеющая в центре (в разрядной точке) изолированный от ее массы стержневой электрод. Поджигающий импульс подается на этот электрод изолированным кабелем, проходящим между накладкой и шаром. Все устройство может работать как трехэлектродный разрядник. Шаровой промежуток устанавливается на разрядное напряжение, превышающее примерно на 5% амплитуду срезаемого импульса.
Для получения поджигающего импульса служит так называемое срезающее устройство (рис. 10-30). Срабатывание ГИН наводит на выдвижной телескопической антенне А колебательное напряжение, которое вызывает открывание тиратрона Τ1 и подачу положительного импульса на линию задержки ЛЗ (LC-цeпочку). Регулируя кнопками К- К2 ... число звеньев этой цепочки, устанавливаем желательную задержку срабатывания тиратрона Т2, на сетку которого подается отпирающий импульс с конца линии. Импульс от разряда конденсатора С2 через тиратрон Т2 повышается по амплитуде трансформатором Тр до 24 кВ и подается на поджигающий электрод шарового промежутка. Устройство можно устанавливать на предразрядное время 1,4—2—3—5 мкс с точностью ±0,2 мкс.
Рис. 10-30. Схема срезающего устройства типа SESF-0,2/24 завода «ТУР».
А — выдвижная антенна; Т — тиратроны: ЛЗ — линия задержки; Тр - повышающий трансформатор; ШР — шаровой разрядник; Н — накладка; 3 —зажигающий электрод.
Разброс предразрядного времени ±0,1 мкс. Устройство работает удовлетворительно при отрицательных импульсных напряжениях примерно до 1000 кВ (шары 0 2м). При более высоких напряжениях срез становится нерезким и разброс предразрядного времени возрастает до недопустимого значения. При положительных импульсах предельное срезаемое напряжение составляет 500 кВ.
Управляемый срез импульсных напряжений, более высоких, чем указанные, может быть достигнут с помощью многоэлектродного срезающего промежутка (рис. 10-31). Он состоит из ряда расположенных друг над другом трехэлектродных шаровых промежутков с диаметром шаров 200 мм, шунтированных элементами демпфированного емкостного делителя, который обеспечивает равномерное распределение по ним импульсного напряжения (добавление в нижнем промежутке плеча r2—С2 почти не сказывается на распределении, так как С2»С1). В нужный момент на поджигающий электрод нижнего промежутка подают импульс от зажигающего устройства ЗУ, в принципе подобного устройству, схема которого дана на рис. 10-30, что вызывает пробой этого промежутка. Разряд емкости C1 нижнего элемента делителя через пробившийся промежуток вызовет на сопротивлении падение напряжения, которое подается на поджигающий искровой зазор следующего шарового промежутка, что вызовет его срабатывание, подачу поджигающего импульса на третий промежуток и т. д.
Рис. 10-31. Схема многоэлектродного срезающего промежутка фирмы «Хефели».
Рис. 10-32. Срез грозового импульса на фронте неуправляемым шаровым промежутком.
Таким образом, все шаровые промежутки быстро пробьются один за другим, это приведет к срезу основного грозового импульса. Размер шаровых промежутков регулируется одновременно с помощью вертикального вала из электроизоляционного материала, это позволяет в 4 раза изменять значение срезаемого напряжения. Еще большая степень регулирования может быть достигнута замыканием накоротко части шаровых промежутков. Плечо НН делителя может быть использовано для подключения амплитудного вольтметра.
Фирма поставляет срезающие промежутки описанной конструкции до номинального напряжения 3600 кВ, чему соответствуют 18 отдельных шаровых промежутков и общая высота устройства 12,2 м. Разброс предразрядного времени не превышает 0,1 мкс.
При отсутствии подходящего управляемого промежутка срез грозового импульса может осуществляться согласно ГОСТ 1516.2-76 обычным шаровым промежутком, т. е. может быть использован измерительный шаровой разрядник. При этом разброс предразрядного времени не превышает, как правило, ±0,2 мкс, что допустимо. Шаровой неуправляемый промежуток может срезать импульс только на фронте. Поэтому для получения нормированного предразрядного времени 2—3 мкс допускается применять импульс с увеличенным фронтом, причем срез производится на 75—90% амплитуды (рис. 10-32).
При срезе на фронте имеет место небольшое запаздывание среза. Поэтому фактическую амплитуду срезанного импульса находят не по установке срезающего разрядника, а по осциллограмме, масштаб которой определяется при полном грозовом импульсе.
Все сказанное в § 10-10 про облучение шарового разрядника при измерении импульсных напряжении относится и к случаю его использования в качестве срезающего.
