3.2.3. Импульсные испытательные установки

Для исследования электрической прочности изоляции при ипульсных напряжениях, имитирующих грозовые перенапряжения, применяются генераторы импульсных напряжений (ГИН).

По ГОСТ 1516.2-97 длительность фронта импульса Т_ф(рис. 3.4), определяемая как время, превышающее в 1,67 раза интервал времениTмежду моментами, когда напряжение составляет 30 и 90 % своего максимального значения, должна равняться 1,2±0,36 мкс, а длительность импульса Т_и,.определяемая как интервал времени между условным началом импульса О₁и моментом когда напряжение понизилось до половины максимального значения, должна быть 50 ± 10 мкс.

Для исследования электрической прочности продольной изоляции трансформаторов, реакторов, электрических машин применяют стандартный срезанный грозовой импульс с предразрядным временем

2..5 мкс (рис. 3.4б).

а) б)

Рис. 3.4. Полный (а) и срезанный (б) грозовой импульс

Полный и срезанный импульс напряжения можно получить на установке,схема которой приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Принципиальная схема многоступенчатого генератора импульсных

напряжений

Конденсаторы С₁, С₂и С_ЗГИН в процессе заряда через зарядные резисторыR₁−R₆(по несколько десятков килоом каждый) подключаются параллельно к выпрямительной установке, содержащей вентиль В и трансформатор Т.

Разряд ГИН начинается в тот момент, когда зарядное напряжение в точке а достигает величиныU, равной пробивному напряжению запального разрядника Р₁.После пробоя разрядника Р₁разрядник Р₂оказывается под действием разности потенциалов 2Uи мгновенно пробивается.В результате разрядник Р_Зоказывается под действием разности потенциалов 3U, пробивается, и все три конденсатора ГИН соединяются последовательно. Под действием напряжения ЗUсрабатывает отсекающий разрядник Р_О,и конденсаторы С₁, С₂, С₃подключаются к выходной цепи С_ф, R_p, иR_ф, определяющей форму импульса. Демпфирующие сопротивленияr_днеобходимы для того, чтобы исключить возможность возникновения высокочастотных колебаний в разрядном контуре ГИН. Для получения срезанного импульса и измерения выходного импульса ГИН применяется шаровой разрядник Р_и.R_Ф

В нашей стране имеется несколько ГИН на напряжение 5−8 МВ.

В США был построен ГИН на 18 МВ. На кафедре ЭсПП в высоковольтной лаборатории имеется ГИН на 1МВ (рис. 3.6а).

а) б)

Рис. 3.6. ГИН−1МВ кафедры ЭсПП (а) и шаровой разрядник (б)

высоковольтной лаборатории кафедры ЭсПП

ГИН, генерирующий стандартные грозовые полные и срезанные импульсы, используется для испытания изоляции высоковольтной аппаратуры. Испытания внутренней изоляции проводятся приложением трех полных и трех срезанных импульсов заданных значений напряжения. Срез импульса выполняется шаровым разрядником Р_и.

3.2.4. Шаровой измерительный разрядник

Шаровой измерительный разрядник (рис. 3.6б) весьма широко применяется в научно-исследовательских и промышленных лабораториях высокого напряжения благодаря простоте устройства и приемлемой для практики точности, которую можно получить, соблюдая правильную методику измерения. Наличие в лаборатории шаровых разрядников различных диаметров обеспечивает измерение широкого диапазона напряжений, включая очень высокие, для которых изготовление вольтметров представляет большие трудности. Сущность измерения высокого напряжения с помощью шарового разрядника заключается в том, что разряд в слабонеоднородном поле между двумя шаровыми электродами в воздухе возникает при определенном напряжении с малым разбросом и малым запаздыванием. Разрядное напряжение зависит от расстояния между шарами, диаметра шаров и способа их включения.

С помощью шарового разрядника измеряется амплитудное значение напряжения с погрешностью не превышающей ±3 %.

Величина напряжения, при котором произошел разряд, между шарами определяется в зависимости от расстояния между шарами и диаметра шаров по специальным таблицам (см. ГОСТ 17512—72). Эти таблицы являются результатом тщательной обработки экспериментальных исследований разрядных напряжений шаровых разрядников в ряде лабораторий мира. Разрядное напряжение в газах, зависит от давления, температуры и влажности, поэтому стандартные таблицы соответствуют нормальному давлению воздуха 760 мм рт. ст. и нормальной температуре 20 °С. Влияние влажности воздуха на разрядное напряжение в однородных полях при обычном ее изменении в лабораториях ничтожно, поэтому таблицы его не учитывают.

Для расстояний между шарами до 0,5∙D таблицы дают значения разрядных напряжений с погрешностью, не превышающей ±3 %, при измерении следует соблюдать ряд существенных требований:

1. Расстояние между шарами не превышает половины диаметра шаров.

2. Кривизна поверхности шаров отклоняется от кривизны идеальных шаров не более, чем на + 1 %.

3. Расстояние до земли и посторонних объектов такое же, как и в опытах при составлении стандартных таблиц.

4. Подводящие провода отклоняются в сторону, противоположную искровому промежутку, а присоединяются к шарам на расстоянии от них не менее диаметра.

5. При измерениях напряжения ниже 50 кВ и любых измерениях шарами с диаметром 12,5 см и меньше искровой промежуток между шарами облучается.

Значения табличных разрядных напряжений для расстояний от 0,5 D до

0,75 D не могут гарантировать указанную погрешность и поэтому приводятся в скобках..