陡波沖擊電流發(fā)生器的調試

陡波沖擊電流發(fā)生器的調試

1陡波沖擊電流發(fā)生器西安電瓷研究所現有的陡峭波發(fā)生器在使用過程中發(fā)現，在測量單帶氧化鋅電阻片時，陡峭波的最大振幅僅為10ka。單帶氧化鋅電阻片的1s振幅為10ka，陡峭波的能量損失為8s，與10ka的雷聲能量損失相比僅增加了2%4%。這一結果與美國、日本等國所測數據相比相差較大,國外所測數據其增高約為6%～11%。上述現象出現的原因大致為:①原陡波沖擊電流發(fā)生器的設計是采用10臺MY50-0.6型電容器圓形式布置,每臺電容器到試品的距離相等,以使各臺電容器送到試品的電流在同一時間達到,各并聯(lián)回路的電流在試品處同時達到最大值,疊加起來可產生幅值20kA的最大電流。但是,經大量試驗表明,各并支路的電流在試品處,并未同時達到最大值,電流幅值達不到20kA的要求,實際只能達到10kA。②主電容器由于使用過久,已出現漏油現象,絕緣性能下降,電容器充電電壓達不到要求,這也是造成沖擊電流幅值偏低的又一原因。③根據標準規(guī)定,沖擊殘壓測量系統(tǒng)的響應特性時間要求應不大于20ns,原分壓器未經校驗,其響應時間可能遠大于20ns,這是造成沖擊殘壓測量幅值偏低的主要原因。隨著高電壓等級線路型金屬氧化物避雷器的逐步使用,金屬氧化物避雷器受到極短波頭雷電流入侵的概率變大。因此,高幅值陡波沖擊電流下的殘壓引起了普遍注意。為提高測試水平,應完善測試設備。因此,重新設計制作了一套幅值能達到40kA的陡波沖擊電流發(fā)生器,其測量誤差符合國家標準的規(guī)定。并且,利用該設備,分別在波頭1μs、2.5μs、和8μs,幅值5kA、10kA、20kA、40kA沖擊電流下,對不同廠家的D3、D4、D5、D7電阻片的殘壓進行了測量,并對試驗結果進行了分析比較,供有關部門在制定避雷器技術條件時作為參考。2安裝調試器考試裝置的調試2.1陡波沖擊試驗測試a,陡波沖擊電流具有視在波前1μs的沖擊電流,實測波前時間為0.9μs～1.1μs,視在波尾半峰值時間不應大于20μs。b,試驗裝置應能產生陡波沖擊電流幅值40kA。c,試驗裝置測量系統(tǒng)的響應特性應符合以下要求:沖擊電流測量系統(tǒng)的響應特性≤150ns沖擊殘壓測量系統(tǒng)的響應特性≤20ns2.2脈沖電容器把定方案一:經理論計算并結合實際工作經驗,設計采用4臺脈沖電容器作為主電容,單臺額定電壓50kV,電容量2μF,但由于經費問題,予以否定。方案二:在試驗室中,有多臺脈沖電容器為原收稿日期∶2003?08?08ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ收稿日期∶2003-08-08ˉ1600kV沖擊電壓發(fā)生器拆換下來的舊電容器,單臺額定電壓100kV,電容量1μF,可采用兩臺電容器并聯(lián)方式作為主電容。充電回路與8/20μs殘壓試驗回路的充電部分共用。無經費問題,確定采用方案二。2.3放電回路的測量a,試驗裝置整體布置的原則是,放電路徑應盡量短,以減小回路總電感,使沖擊電流有盡可能大的陡度和幅值。尤其是產生波頭1μs的沖擊電流,減小電感尤為重要,否則波頭長度將會超過標準規(guī)定。b,回路中串聯(lián)一個1Ω左右的線性電阻,一方面可以限制試品電阻片閃絡時的電容器短路電流,另一方面還可以起縮短波頭時間的作用。該串聯(lián)電阻的熱容量和內電感都比金屬絲繞電阻好。c,測量殘壓時,從電阻分壓器到試品引線盡量短且用截面較大的裸銅線,否則,由于di/dt的影響,沖擊電流幅值越高,影響越大,殘壓測量誤差將增加3%～5%。d,調試結果如圖1、圖2所示。2.4殘壓檢測和補償a,沖擊電流測量時,采用從美國進口的測量線圈CT,電流比為0.01V/A,因沖擊電流測量系統(tǒng)的響應特性要求不大于150ns,響應時間要求不嚴,測量線圈CT的響應時間可以滿足要求。b,分壓器,此次重新制作的分壓器為電阻型的,高低壓臂皆由特殊制造的電阻制成;分壓比穩(wěn)定,誤差不超過1%。經使用從英國進口的2558型微歐姆計,測量精度0.02%,分壓比實測為22.99。分壓器響應時間經西安高壓電器研究所檢定,其響應時間為17ns,滿足了不大于20ns的要求。c,在波頭1μs陡波沖擊電流下的殘壓測量時,根據IEC60099-4的7.3.1條規(guī)定,應校正測量回路電壓的電感效應。本次在整個測量期間,都將電阻片和相同尺寸的金屬試品進行試驗,并校正了電阻片試品的電壓,電流幅值分別為5kA、10kA、20kA、40kA時,金屬試品上的峰值電壓都未超過電阻片試品峰值電壓的20%以上。3殘壓的測量實驗分別在波頭為1μs、2.5μs和8μs沖擊電流下,對不同廠家的D3電阻片(尺寸?35mm×24mm)、D4電阻片(尺寸?42mm×24mm)、D5電阻片(尺寸?53mm×25mm)、D7電阻片(尺寸?70mm×20mm)的殘壓進行了測量。測量過程中所使用的測量線圈CT、分壓器、示波器等都為同一個設備,電流幅值分別為5kA、10kA、20kA、40kA,每次測量時的電流幅值控制在±3%內,測量結果如下。波頭1μs、8μs測量殘壓是國標GB11032-2000的規(guī)定要求必做的項目,而波頭2.5μs測量殘壓的要求主要考慮線路避雷器在雷擊桿塔時,流過線路避雷器電流的波頭長度約為2.5μs。3.1d阻滯劑的試驗結果D3電阻片的試驗結果見表1。D3電阻片不同波形及不同電流幅值下殘壓值的對比結果見表2。3.2d4阻滯帶的試驗結果D4電阻片的試驗結果見表3,不同波形及不同電流幅值下殘壓值的對比結果見表4。3.3d-阻滯試驗結果D5電阻片的試驗結果見表5,不同波形及不同電流幅值下殘壓值的對比結果見表6。3.4d7阻滯帶的試驗結果D7電阻片的試驗結果見表7,不同波形及不同電流幅值下殘壓值對比結果見表8。3.5基于不同電阻片殘壓的變化從表1～表8可以得出以下結果。a,不同廠家不同尺寸的電阻片,在沖擊電流幅值相同時,波頭1μs和8μs下殘壓變化與電阻片的壓比沒有明顯關系;波頭2.5μs和8μs下殘壓變化與電阻片的壓比沒有明顯關系。b,在5kA下,波頭1μs與8μs殘壓的變化,D3電阻片為3.41%～4.95%,D4電阻片為4.06%～5.82%,D5電阻片為4.23%～6.48%,D7電阻片為7.50%～8.64%。直徑小的電阻片殘壓變化小。直徑大的電阻片殘壓變化明顯增大。c,在10kA下,波頭1μs和8μs殘壓的變化,D3電阻片為6.05%～9.09%,D4電阻片為6.49%～10.16%,D5電阻片為6.63%～8.83%,D7電阻片為7.81%～10.18%。隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化有增大趨勢。d,在20kA下,波頭1μs和8μs殘壓的變化,D3電阻片為6.19%～9.32%,D4電阻片為6.00%～9.07%,D5電阻片為7.21%～8.43%,D7電阻片為7.91%～9.23%。隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化有增大趨勢。波頭2.5μs和8μs殘壓的變化,D5電阻片為5.43%～7.15%,D7電阻片為4.31%～8.13%。殘壓變化基本相同。e,在40kA下,波頭1μs和8μs殘壓的變化,D5電阻片為2.53%～5.02%,D7電阻片為5.98%～8.44%,隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化明顯增大。波頭2.5μs和8μs殘壓的變化,D5電阻片0.77%～2.76%,D7電阻片為1.74%～4.11%,殘壓變化略有增加。f,對D3、D4、D5電阻片,波形8/20μs下,10kA與5kA下殘壓的變化基本相同,對D7電阻片,10kA與5kA下殘壓變化略有下降。波形8/20μs下,20kA與10kA下殘壓的變化,D3電阻片為11.25%～12.52%,D4電阻片為9.86%～12.49%,D5電阻片為7.56%～8.93%,D7電阻片為5.10%～8.98%,隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化明顯下降。波形8/20μs下,40kA與20kA下殘壓的變化,D5電阻片為16.81%～19.44%,D7電阻片為13.94%～17.35%。隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化有所下降。g,對D3、D4、D5電阻片,波形1/5μs下,10kA與5kA下殘壓的變化基本相同,對D7電阻片,10kA與5kA下殘壓變化有下降趨勢。波形1/5μs下,20kA與10kA下殘壓的變化,D3電阻片為11.32%～12.66%,D4電阻片為6.92%～12.00%,D5電阻片為7.32%～9.44%,D7電阻片為5.62%～8.80%,隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化明顯下降。波形1/5μs下,40kA與20kA下殘壓的變化,D5電阻片為11.89%～14.50%,D7電阻片為13.60%～15.25%,殘壓變化基本相同。h,對D5、D7電阻片、波形2.5/10μs下,40kA與20kA下殘壓的變化基本相同。i,在20kA下,波頭1μs和2.5μs殘壓的變化,D5電阻片為0.82%～1.84%,D7電阻片為0.36%～4.50%,隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化有增大趨勢。40kA下,波頭1μs和2.5μs殘壓的變化,D5電阻片為0.75%～3.48%,D7電阻片為3.29%～5.64%。隨電阻片直徑變大,電阻片的殘壓變化明顯增大。4殘壓波形平滑,無振蕩,混合器、帶皮、反應時間等電波特性能(1)新組裝的陡波沖擊電流發(fā)生器參數選擇合理,結線布置恰當,操作簡便,輸出電流波形及幅值能夠滿足GB11032-2000及IEC60099-4標準的規(guī)定。(2)沖擊電流及殘壓波形平滑,無振蕩,波形誤差滿足GB/T16927.1-1997標準要求。(3)測量線圈、分壓器