6.10. Конструкции гин.
Конструкция ГИН разрабатывается в зависимости от его параметров и назначения.
Диапазон напряжений на выходе ГИН может составлять от 0,1 МВ до 100 МВ. Генераторами оснащаются ведущие исследовательские, испытательные и учебные лаборатории энергетических и физических институтов.
До напряжений 1000 кВ конструкции ГИН, как правило, выполняются в виде сборок на горизонтальной платформе, изолированной от земли (рис. 6.30, а также рис. 6.20).
Рис. 6.30. ГИН платформенной конструкции
1 – трансформатор; 2 – зарядное сопротивление; 3 – конденсаторы; 4 – искровые разрядники (коммутаторы); 5 – опорные изоляторы; 6 – нагрузка.
При напряжениях выше 1 МВ ГИН выполняют в виде башенно-этажерочной конструкции. Схема таких ГИН, как правило, имеет двухстороннюю систему заряда конденсаторов (рис. 6.31). Из схемы следует, что конденсаторы, соединенные по два последовательно, могут располагаться на одном этаже, за счет чего сокращается высота конструкции ГИН. Конструктивное исполнение башенной конструкции ГИН приведено на рис. 6.32.
Рис. 6.31. Схема ГИН с двухсторонним зарядом.
На сверхвысокие напряжения наиболее распространенной является колонковая конструкция ГИН, в которой конденсаторы, размещенные в цилиндрических фарфоровых ими бумажно-бакелитовых корпусах, сами являются элементами несущих конструкций.
Рис. 6.32. ГИН этажерочной конструкции.
1 – трансформатор; 2 – зарядное сопротивление; 3 – конденсаторы; 4 – искровые разрядники (коммутаторы); 5 – разделительные сопротивления; 6 – опорные изоляторы; 7 – нагрузка.
Примером специальной конструкции ГИН являются ГИНы системы «Ангара», предназначенные для накачки мощных газовых лазеров, применяемых в термоядерных исследованиях. ГИНы системы «Ангара» размещаются в цилиндрических трубах под высоким давлением элегаза SF6. За счет этого габариты ГИН предельно снижены и разрядный контур ГИН имеет минимальную величину паразитной индуктивности, снижающей амплитуду импульсного тока ГИН. Система «Ангара» состоит из 24 модулей ГИН, при этом каждый ГИН запасает энергию 30 кДж и имеет на выходе импульсное напряжение 1,5МВ. ГИНы размещаются веером вокруг нагрузки (рис.6.33). Производится одновременная накачка 24 лазеров которые одновременно разряжаются в нагрузку – таблетку, в которой заключен тритий. Происходит разогрев и сжатие таблетки, достаточные для того, чтобы вызвать термоядерную реакцию синтеза гелия и выделения термоядерной энергии.
Рис. 6.33. Конструкция системы «Ангара».
Лекция 7 генераторы коммутационных перенапряжений
7.1. Формы импульсов коммутационных перенапряжений
Изоляция высоковольтных аппаратов должно быть рассчитана на внутренние перенапряжения, которые вызываются переходными электромагнитными процессами в электрических сетях. Эти процессы возникают при коммутациях в системах, резонансные и феррорезонансные процессы, параметрический резонанс, а также комбинированные перенапряжения, вызываемые наложением нескольких переходных режимов.
Коммутационные перенапряжения характеризуются следующими параметрами.
1. Кратность - превышение напряжения по отношению к амплитудному значению номинального фазного напряжения.
2. Длительность – изменяется в широких пределах, от 100 мкс до секунд.
3. Повторяемость и степень распространения по энергосистеме.
Поскольку коммутационные перенапряжения
в электрических сетях имеют самые
различные формы и амплитуды, а также
подвержены статистическому разбросу,
для их имитации в лабораторных условиях
используют различные типовые импульсы
напряжения, имитирующие коммутационные.
Параметры этих импульсов приведены на
рис. 7.1. Следует отметить, что длительность
фронта
первого полупериода колебательных
импульсов определяется как четверть
периода собственных колебаний сети и,
как правило, лежит в пределах от 250 мкс
до 5000 мкс.
Выбор формы испытательного импульса, имитирующего коммутационное перенапряжение, связано с процессами, определяющими нарушение электрической прочности изоляции. Для воздушных промежутков и сухих изоляторов существенны лишь амплитуда и скорость нарастания до амплитудного значения напряжения, поскольку при пологих импульсах ( >10 мкс) перекрытие такой изоляции происходит на фронте импульса.
Для увлажненной и загрязненной внешней изоляции, а также внутренней изоляции трансформаторов и аппаратов важны амплитуда, длительность воздействия напряжения, скорость его изменения после прохождения амплитудного значения, а также затухание последующих колебаний.
А. Апериодический импульс. |
Б. Колебательный затухающий импульс. |
В. Колебательный импульс при U2 >U1 |
Г. Колебательный импульс, имитирующий перенапряжение при работе разрядников
|
Д. Колебательный импульс, наложенный на рабочее напряжение |
Е. Апериодический импульс с наложенными колебаниями |
Рис. 7.1. Виды импульсов коммутационных перенапряжений.