Испытательная установка высокого напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к испытательным установкам высокого напряжения для испытаний изоляции электрооборудования с измерением характеристик частичных разрядов. Сущность изобретения: испытательная установка высокого напряжения содержит источник 1 высокого напряжения, соединительный конденсатор 2, градуировочное устройство 3, систему соединительных шин 4, контактный вывод 5 для подключения объекта испытаний, низковольтный термокомпенсированный градуировочный конденсатор 6, контакты 7, 9, разъединитель 8, измерительное сопротивление 10, измеритель 11 частичных разрядов, генератор 12. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к испытательным установкам высокого напряжения для испытаний изоляции электрооборудования с измерением характеристик частичных разрядов (ЧР).

В соответствии с ГОСТом 20074-83 [1] такие испытательные установки должны состоять из источника регулируемого испытательного напряжения, соединительного конденсатора, служащего для создания пути замыкания токов ЧР, системы шин, измерительного элемента, измерительного устройства и защитного устройства, подключаемых параллельно измерительному элементу. Для градуировки испытательных установок по уровню ЧР они должны снабжаться градуировочным устройством, включающим в себя генератор прямоугольных импульсов напряжения и устройство для подачи градуировочных импульсов ЧР на систему шин установки.

При проведении градуировки используются градуировочные заряды как от переднего, так и от заднего фронтов прямоугольного импульса напряжения градуировочного генератора, поэтому к градуировочному генератору и форме генерируемых им градуировочных импульсов предъявляются весьма жесткие требования. Для обеспечения точности градуировки, в частности, рекомендуется использовать генератор прямоугольных импульсов с достаточно малой паразитной емкостью на землю, так как паразитные емкости на землю весьма существенно искажают результаты градуировки и, следовательно, последующих измерений.

Известны испытательные установки высокого напряжения для испытаний изоляции электрооборудования с измерением характеристик ЧР по "открытой" (неэкранированной) схеме [2] . В таких установках, в которых все находящиеся под высоким напряжением элементы имеют воздушную изоляцию, в качестве устройства для подачи градуировочных импульсов ЧР на систему шин установки используются гибкие соединительные провода. Применение гибких проводов вносит существенные искажения в результаты градуировки, так как они обладают значительной и непостоянной паразитной емкостью на землю, которую трудно учесть при градуировке.

"Открытые" (неэкранированные) испытательные установки обладают рядом недостатков, наиболее существенными из которых являются значительные габариты, быстро возрастающие с увеличением номинальных испытательных напряжений, и низкая помехозащищенность при измерении характеристик ЧР. Поэтому в последнее время получили развитие частично или полностью экранированные (герметизированные) установки, в которых основные элементы, находящиеся под высоким напряжением, расположены в герметичных заземленных корпусах, заполненных изолирующим газом. Такие установки имеют значительно меньшие габариты и обладают более высокой помехозащищенностью при измерениях характеристик ЧР. В этих установках в состав градуировочного устройства входит устройство подачи градуировочных импульсов ЧР на экранированную оболочкой систему шин, выполненное, например, в виде высоковольтного градуировочного конденсатора с газовой изоляцией, формирующего градуировочные импульсы из прямоугольных импульсов напряжения генератора, расположенного вне герметизированного корпуса установки.

Недостатками таких устройств являются влияние паразитной емкости низковольтного вывода конденсатора на крутизну фронтов прямоугольных градуировочных импульсов напряжения, что отрицательно сказывается на точности градуировки и тем самым на точности измерения, трудность учета влияния на собственную и паразитную емкости конденсатора таких факторов, как давление изолирующего газа и температура окружающей среды, значительные габариты высоковольтного конденсатора, определяемые необходимостью обеспечить требуемую емкость (100-300 пФ) при достаточной электрической прочности, определяемой номинальным испытательным напряжением установки.

Цель изобретения - уменьшение габаритов установки, повышение стабильности и точности измерений значений характеристик ЧР.

С этой целью в испытательной установке высокого напряжения, содержащей соединенные посредством системы шин с контактным выводом для подключения к объекту испытаний источник высокого напряжения, соединенные последовательно соединительный конденсатор и полное измерительное сопротивление, параллельно которому подключен измеритель частичных разрядов, а также градуировочное устройство, градуировочное устройство выполнено в виде низковольтного термокомпенсированного градуировочного конденсатора, один вывод которого соединен с генератором градуировочных импульсов, а другой - с одним из контактов введенного разъединителя, другой контакт которого соединен с системой шин.

Не известны испытательные установки, обладающие вышеуказанными отличительными признаками.

На чертеже представлена схема испытательной установки высокого напряжения.

Установка содержит источник 1 высокого напряжения, соединительный конденсатор 2, а также градуировочное устройство 3, соединенные системой шин 4 с контактным выводом 5 для подключения объекта испытаний С_ои. Градуировочное устройство 3 выполнено в виде низковольтного термокомпенсированного градуировочного конденсатора 6, соединенного последовательно с контактом 7 разъединителя 8 на номинальное напряжение, равное номинальному испытательному напряжению установки, контакт 9 которого соединен с системой шин 4. Для измерения ЧР, возникающих в объекте испытаний последовательно соединительному конденсатору 2, включено полное измерительное сопротивление 10, параллельно которому подключен измеритель 11 ЧР. Формирование прямоугольных импульсов напряжения осуществляется генератором 12, к выходу которого непосредственно подключен градуировочный конденсатор 6, что по сравнению с прототипом практически исключает наличие паразитной емкости на землю вывода 13 градуировочного конденсатора.

Работает установка следующим образом.

Для проведения испытаний к контактному выводу 5 подключают объект испытаний. Для градуировки включают градуировочный разъединитель 8, при этом контакт 7 разъединителя 8 соединяется с контактом 9 и градуировочные импульсы от генератора 12 через градуировочный конденсатор (С_г) 6 и разъединитель 8 подаются на систему шин 4 и через контактный вывод 5 на объект испытаний. Заряд градуировочных импульсов распределяется пропорционально значениям емкостей объекта испытаний (С_ои), конденсатора 2 (С_с), емкости остальных элементов установки на землю (С_у) и паразитной емкости разъединителя (С_п), значение которой фиксировано и заранее определено путем измерений.

Измеритель 11 ЧР регистрирует значение заряда градуировочного импульса (Q_с), протекающего от системы шин 4 через конденсатор 2 и полное измерительное сопротивление 10.

Значение заряда градуировочных импульсов от генератора Q_г = U_гС_г. (1) Измерителем 11 ЧР регистрируется часть этого заряда: Q_c= U_гC, (2) где U_г - амплитуда напряжения прямоугольных импульсов генератора 12.

Однако при реальных измерениях ЧР с помощью предложенной испытательной установки контакты 7 и 9 разъединителя 8 разомкнуты и заряд импульсов ЧР (Q_чр), возникающих в объекте испытаний при подаче на него высокого напряжения от источника 1, распределяется по емкостям С_с, С_у и С_ои.

Таким образом, заряд Q_c, протекающий через конденсатор 2, вызванный реальными импульсами ЧР в объекте испытаний, определяется формулой Q= Q. (3) Для того, чтобы измеритель 11 ЧР регистрировал при градуировке заряд, пропорциональный реальному заряду Q_чр, необходимо подать от градуировочного устройства 3 на систему шин 4 такой заряд Q_г, который бы вызвал протекание через конденсатор 2 такого заряда Q_c, как и при измерении реальных ЧР. Этот заряд Q_г может быть найден решением системы уравнений (1) и (3). В результате заряд, эквивалентный реальному заряду ЧР, можно определить по формуле Q_чр= Q. (4) Таким образом исключается влияние паразитной емкости С_иградуировочного устройства 3.

В связи с тем, что в предложенном устройстве паразитная емкость С_пимеет фиксированное значение и может быть точно измерена, например, мостом для измерения емкостей, то по сравнению с аналогом, где данная емкость изменяется и не учитывается, обеспечивается повышенная точность измерений. По сравнению с аналогом и прототипом отсутствие паразитной емкости между выводом 13 и землей исключает искажение градуировочного импульса.

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве погрешность градуировки уменьшена вследствие исключения влияния температуры и отсутствия влияния давления на значение емкости низковольтного градуировочного конденсатора. Уменьшение габаритов установки достигается за счет того, что размеры разъединителя определяются только электрической прочностью изоляционного промежутка и не зависят от требуемой величины емкости градуировочного конденсатора. (56) 1. Электрооборудование и изоляция на напряжение свыше 100 В. Методы измерения характеристик частичных разрядов. ГОСТ 20074-83, М. : Издательство стандартов, 1985.

2. Установка для испытания высоким переменным напряжением. Каталог фирмы "ТИР", N 301Г, Дрезден, 1990.

Формула изобретения

ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ , содеpжащая соединенные посpедством системы шин с контактным выводом для подключения к объекту испытаний источник высокого напpяжения, соединенные последовательно соединительный конденсатоp и полное измеpительное сопpотивление, паpаллельно котоpому подключен измеpитель частичных pазpядов, а также гpадуиpовочное устpойство, отличающаяся тем, что гpадуиpовочное устpойство выполнено в виде низковольтного теpмокомпенсиpованного гpадуиpовочного конденсатоpа, один вывод котоpого соединен с генеpатоpом гpадуиpовочных импульсов, а втоpой - с одним из контактов вновь введенного pазъединителя, втоpой контакт котоpого соединен с системой шин.

РИСУНКИ

Рисунок 1