3.3 Испытания импульсным напряжением.

Импульсное напряжение применяется преимущественно для испытания аппаратов высокого напряжения. Существует два вида импульсных напряжений: напряжение грозовых импульсов и напряжение коммутационных импульсов.

Полный грозовой импульс представляет собой испытательное напряжение, форма которого показана на рис. Основными параметрами грозового импульса являются:

• испытательное напряжение, величина которого соответствует максимальному напряжению (точка F) допуск на испытательное напряжение 3%;

• длительность фронта Т_ф представляет собой промежуток времени между условным началом импульса (точка О₁) и моментом времени, соответствующим точке пересечения продолжения линейного участка импульса (отрезок АВ) с осью, соответствующей испытательному напряжению (точка О₂);

• длительность импульса Т_и определяется как интервал времени между условным началом импульса О₁ и моментом на спаде, соответствующим половине испытательного напряжения. Стандартный полный грозовой импульс имеет следующие параметры: Тф = 1,20,36 мкс; Т_и = 5010 мкс; обозначение импульса - 1,2/50.

Наряду с полным грозовым импульсом при испытаниях обмоток аппаратов высокого напряжения применяются срезанные грозовые импульсы. В зависимости от момента среза различают грозовые импульсы, срезанные на фронте и срезанные на спаде. Моментом среза является точка С, соответствующая началу резкого снижения напряжения. Срезанные импульсы характеризуются также предразрядным временем Т_с, определяемым между условным началом импульса и моментом его среза. Предразрядное время стандартного срезанного импульса составляет обычно 2-5 мкс.

Для создания грозовых импульсов служат т.н. генераторы импульсных напряжений (ГИН). Основным элементом ГИН является система конденсаторов, заряжаемых в течение относительно длительного времени при параллельном их соединении, а затем разряжаемых при последовательном их соединении за весьма короткий промежуток времени. Наиболее широкое распространение в ГИН получили бумажно-бакелитовые конденсаторы и бумажно-масляные с металлическим и фарфоровым корпусом.

Существует две разновидности схем ГИН: одноступенчатые и многоступенчатые. В одноступенчатых ГИН используется один конденсатор (или одна группа конденсаторов), в многоступенчатых - несколько (несколько групп конденсаторов). Рассмотрим схему одноступенчатого ГИН. Она содержит зарядную и разрядную цепи.

Зарядная цепь помимо конденсаторов ГИН С содержит источник питания ИП, включающий в себя повышающий трансформатор Т и выпрямитель UZ, и зарядное сопротивление r₀.

Разрядная цепь помимо испытуемого объекта АД содержит:

а) искровой разрядник FV, осуществляющий переключение конденсаторов ГИН с режима заряда на режим разряда; пробой FV происходит при достижении на нем пробивного напряжения или подаче пускового импульса;

б) элементы, определяющие параметры импульсного напряжения:

• фронтовой резистор r: его сопротивление определяет длительность фронта импульса;

• нагрузочное сопротивление R_н, определяющее время разряда конденсаторов ГИН и следовательно длительность импульса t_и;

• нагрузочная емкость С_н, назначение которой заключается в уменьшении влияния параметров испытуемого объекта на форму импульса;

г) сглаживающее сопротивление r_к осуществляет сглаживание высокочастотных коле-баний на фронте импульса, обусловленных наличием в разрядной цепи паразитных элементов: индуктивности разрядной петли, емкости конструктивных элементов схемы на землю и между собой;

д) измерительный разрядник FV_и служит для настройки ГИН в соответствии с необходимыми параметрами импульса; кроме того, он служит для защиты испытуемого объекта ИА от случайной подачи напряжения, намного превышающего испытательное; перед испытаниями FV_и настраивается таким образом, чтобы его разрядное напряжение составляло (1,05...1,2)U_исп.

Коммутационный импульс представляет собой испытательное напряжение, форма которого может быть апериодической а), или колебательной б).

О

сновными параметрами коммутационных импульсов являются: время подъема Т_п и длительность импульса Т_и. Величина испытательного напряжения коммутационного импульса соответствует максимальному его значению (точка А). Стандартный апериодический импульс имеет следующие параметры: Т_п = 250 мкс; Т_и = 2500 мкс (250/2500) и используется для испытания внутренней и внешней изоляции практически всех видов аппаратов высокого напряжения 330 и 500 кВ. Для испытания газовой изоляции аппаратов используется колебательный импульс 4000/7500.

Для создания коммутационных импульсов зачастую используется то же оборудование, что и для получения грозовых импульсов, т.е. ГИН. ГИН, перестроенные для получения коммутационных импульсов, принято называть генераторами внутренних или коммутационных перенапряжений. Основным их недостатком является низкий коэффициент использования и большой объем перестройки при изменении параметров импульса или его вида. Поэтому довольно часто для получения коммутационных импульсов применяют испытательные трансформаторы с питанием от конденсаторной батареи через индуктивность.

Испытания импульсным напряжением проводятся в такой последовательности. Перед приложением к исследуемому объекту импульсного напряжения проводится градуировка ГИН с помощью пикового вольтметра или шарового разрядника. При испытаниях внутренней изоляции аппаратов высокого напряжения (кроме газонаполненных) используется 3-ударный метод – последовательное (с интервалом в 1 мин) приложение трех импульсов нормированного испытательного напряжения. Испытания в соответствии с указанным методом проводится для каждого вида импульса (полный грозовой, срезанный грозовой, коммутационный при необходимости) и для каждой полярности (положительной и отрицательной). Испытания внешней изоляции аппаратов, а также внутренней изоляции газонаполненных аппаратов проводится 15-ударным методом: приложением к объекту 15 импульсов нормированного испытательного напряжения для каждого вида импульса и для каждой полярности.

Результаты испытаний внутренней и внешней изоляции считаются положительными, если в их процессе не наблюдалось ни одного полного разряда, либо других повреждений (об их наличии судят по искажению формы приложенного импульса). При использовании 15-ударного метода для каждой серии импульсов допускается не более двух полных разрядов. Испытания внутренней и внешней изоляции большинства видов аппаратов высокого напряжения (измерительные трансформаторы, токоограничивающие реакторы, коммутационные аппараты, комплектные устройства и др.) проводят одновременно, используя при этом 15-ударный метод.