34. Генератор импульсных напряжений.
Импульсами напряжения называют волны напряжения длительностью от долей микросекунд до нескольких миллисекунд. Генераторы таких напряжений предназначаются для испытаний различных видов изоляций (линейной, аппаратной, трансформаторной), определения вольтносекундных характеристик разрядников, исследования защитного действия молниеотводов, изучения физики высоковольтного разряда и т.д.
Генератор импульсных напряжений (ГИН) является важнейшей составляющей испытательных лабораторий заводов, выпускающих оборудование для передачи электрической энергии.
Основной частью импульсного генератора являются конденсаторы, заряжаемые параллельно и разряжаемые на нагрузку при последовательном соединении с помощью коммутирующих разрядников. Таким путем при наличии в составе ГИН n конденсаторов, заряжаемых до напряжения U, можно получить на выходе ГИН номинальное напряжение nU. Это напряжение прикладывается к объекту испытаний и должно имитировать воздействие грозового импульса с фронтом 1,2 микросекунды и длительностью на полувысоте 50 микросекунд на элемент высоковольтной линии передачи или изоляцию аппарата, установленного на подстанции.
При коммутациях высоковольтных цепей возникают также импульсы перенапряжений, имеющих время нарастания до 1000 микросекунд и длительность порядка нескольких миллисекунд. Современные генераторы импульсных напряжений позволяют путем простой замены определенных элементов создавать подобные импульсы, имитирующие коммутационные перенапряжения. Осциллограммы грозового и коммутационного импульсов
приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Осциллограммы грозового и коммутационного импульсов.
Существенным параметром генератора импульсных напряжений является его высота, а точнее, отношение номинального напряжения ГИНа к высоте его конструкции. Для современных генераторов, выпускаемых лучшими фирмами мира, он составляет примерно 300 кВ/м. Этот параметр определяет высоту потолка испытательного зала лаборатории и, в значительной степени, стоимость всей испытательной лаборатории, т.к. стоимость здания является основной ее составляющей.
Измерение высоких напряжений шаровыми разрядниками.
Шаровой измерительный разрядник весьма широко используется для из-
мерения высокого напряжения благодаря простоте устройства и приемлемой
для практики точности. Измерение высокого напряжения
шаровыми разрядниками основано на использовании зависимости значения
пробивного напряжения воздушного промежутка между электродами от рас-
стояния между ними. Для измерения следует использовать промежутки с одно-
родным или слабонеоднородным полем, в которых значение напряжения воз-
никновения условия самостоятельного разряда и напряжения искрового пробоя
близки и имеют линейную зависимость от расстояния. Шаровые разрядники по-
зволяют измерить высокие напряжения в широком диапазоне от десятков кило-
вольт до нескольких мегавольт.
Разрядное напряжение шарового разрядника является функцией расстоя-
ния между шаровыми электродами и их диаметром. Значение напряжения, при
котором происходит пробой, определяется по специальным таблицам разрядных
напряжений шаровых промежутков
Шаровые измерительные разрядники используются для измерения: 1) постоянного напряжения; 2) амплитуды переменного напряжения частотой не более 400 Гц; 3) максимального значения полного стандартного грозового импульса; 4) максимального значения полного стандартного коммутационного импульса.
При измерении напряжения должны быть приняты меры предосторожности для того, чтобы свести к минимуму оплавление поверхности шаров и устранить появление в измерительной цепи высокочастотных колебаний, вызываемых незавершенными разрядами. В качестве одной из мер последовательно с шаровым измерительным разрядником должен быть включен малоиндуктивный защитный резистор, как указано на черт.1-2. Его сопротивление при постоянном и переменном напряжении промышленной частоты не должно превышать значений. Перед измерением напряжения шаровыми измерительными разрядниками следует поочередно провести несколько разрядов на шарах до получения стабильных значений разрядного напряжения.. При измерении напряжения проводят не менее трех разрядов с интервалом не менее 60 с. Среднее арифметическое значение из полученных отсчетов считается соответствующим разрядному напряжению, на которое установлен шаровой измерительный разрядник. Значения разрядного напряжения не должны отличаться от среднего арифметического значения более 3%. Если это условие не будет соблюдено, следует провести еще три измерения. Когда при повторных измерениях не будет достигнута требуемая точность, то должны быть приняты меры для выяснения причины нестабильности разрядных напряжений и ее устранения, после этого измерения должны быть повторены.