Устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания



Устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания
Устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания
Устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания

 

H03K3/537 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2517999:

МАШИНЕНФАБРИК РАЙНХАУЗЕН ГМБХ (DE)

Изобретение относится к устройству для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, предпочтительно для контроля качества мощных трансформаторов. Сущность: в устройстве для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, содержащей генератор импульсов и вспомогательные компоненты, а именно ограничительный разрядный промежуток (2), делитель (3) напряжения и компенсатор (4) перенапряжений, по меньшей мере два из вспомогательных компонентов установлены на общей основной раме с одним единственным головным электродом (11) для вспомогательных компонентов. Технический результат: сокращение пространственной протяженности и числа гальванических соединений. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к устройству для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, предпочтительно к контролю качества мощных трансформаторов.

Испытание высоким напряжением имеет целью моделирование переходных перенапряжений в сетях трехфазного тока посредством искусственно сформированных импульсных ударов. При этом классическим образом различают внешние напряжения, вызываемые, например, ударами молнии, и внутренние коммутационные перенапряжения, возникающие вследствие коммутационных процессов в сети. Множество явлений перенапряжения с целью испытаний сводится к стандартным напряжениям молний и к коммутационным импульсным напряжениям. Для этих испытательных напряжений определяются параметры, описывающие увеличение напряжения, пиковое значение и возврат в рамках определенных допусков. При ограниченном импульсном напряжении, которое должно моделировать действие очень быстрых изменений напряжения, в качестве дополнительного параметра добавляют ограничительное время. Требования, формы напряжения, а также определение их параметров установлены в ICE 60060-1. В зависимости от типового проводимого испытания высоковольтная импульсная система испытания содержит для этого генератор импульсов и вспомогательные компоненты, как, например, ограничительный разрядный промежуток, делитель напряжения и компенсатор перенапряжений.

Для формирования необходимых импульсных ударных напряжений на рынке с годами утвердились схемы умножения Маркса, называемые также генераторами Маркса. Тип коммутации, разработанный одноименным изобретателем в 1923 г. и запатентованный им под номером DE 455 933, состоит из нескольких ступеней коммутации, причем каждая из ступеней содержит последовательно включенные импульсную емкость и коммутационный орган, в частности коммутационный разрядник, и параллельно подключенное к импульсной емкости и к коммутационному органу сопротивление, а также сопротивление, включенное последовательно с ними. При этом две последовательно включенные ступени соединены друг с другом таким образом, что они заряжаются при параллельном подключении, а разряжаются при последовательном подключении.

Импульсные конденсаторы заряжаются постоянным напряжением заряжания. При этом подключенные зарядные сопротивления ограничивают не только зарядный ток, но и допускают также кратковременное последовательное соединение конденсаторов с помощью разрядных промежутков. Разрядные расстояния разрядных промежутков выбраны таким образом, чтобы они при достижении максимального напряжения заряда как раз еще не пробивались.

После того как все импульсные конденсаторы заряжены до своего квазистационарного конечного значения напряжения, происходит поджигание низшего разрядного промежутка, который после этого пробивается. Затем в последующем разрядном промежутке напряжение разряда удваивается, так что он поджигается с гарантией. Независимо от числа ступеней процесс разряда в результате суммирования напряжений заряда ранее подожженных ступеней продолжается до последней ступени.

Таким образом, формируются импульсы ударного напряжения очень малой длительности и, вместе с тем, с большой амплитудой, пригодные, в частности, для целей испытания и экспериментов в высоковольтной технике, а также для определения коордирования изоляции и помехоустойчивости при электромагнитной совместимости.

Кроме того, например, из DE 196 39 023 известно увеличение предельной емкости нагрузки только что описанного генератора Маркса с помощью коммутационной приставки, для чего напряжение на нагрузочной емкости, т.е. на испытуемом образце, во время перенапряжения уменьшается, а после прекращения перенапряжения снова поднимается. Таким образом, коммутационная приставка, называемая также последовательным компенсатором перенапряжений, не устраняет причину перенапряжений, а компенсирует перенапряжения на нагрузочной емкости, т.е., в частности, на испытуемом образце. Компенсатор перенапряжений содержит компенсирующую емкость и по меньшей мере одно параллельно подключенное к ней сопротивления разряда или один разрядный промежуток, причем коммутационная приставка включается в схемы умножения Маркса последовательно с испытуемым объектом. Наряду с компенсатором перенапряжений, включенным последовательно с испытуемым объектом, известно его параллельное подключение к испытуемому образцу. В отличие от только что описанной конструкции при таком выполнении компенсатора перенапряжений компенсирующая емкость и по меньшей мере одно сопротивление разряда или один разрядный промежуток включены последовательно.

Кроме того, для моделирования эксплуатационной нагрузки от перенапряжения и для определения прочности изоляции высоковольтных конструктивных элементов на пробой необходимо также, как уже было упомянуто выше, подать на испытуемые объекты ограниченное напряжение ударного импульса. Для успешного прохождения такого стандартного испытания необходимо, чтобы приложенное напряжение прерывалось в рамках допуска желательного времени, истекшего с начала волны напряжения, порядка нескольких микросекунд. Технически это реализуется посредством ограничительных разрядных промежутков, уже давно известных из уровня техники, например, из DD 143 130.

Кроме того, в системе испытания импульсным сигналом высокого напряжения к последней ступени схемы умножения Маркса наряду с испытуемым объектом подсоединяется также импульсный делитель напряжения с пониженной емкостью, который уменьшает импульсное напряжение дуги, появляющееся при разряде ступеней, до значений, которые могут обрабатываться измерительными и записывающими устройствами.

Все эти смонтированные компоненты высоковольтной импульсной системы испытания имеют значительную пространственную протяженность и должны устанавливаться на испытательном участке с заданными минимальными интервалами, зависящими от уровня напряжения. Кроме того, определенные минимальные напряжения, зависящие от напряжения, должны также выдерживаться между элементами, находящимися под напряжением, и ограничением испытательного участка. Таким образом, потребность в наличии места для всей высоковольтной импульсной системы испытания является значительной. Кроме того, у многих изготовителей трансформаторов для замены испытуемого объекта необходимо двигать всю высоковольтную импульсную систему испытания. В этом случае генератор Маркса и три других вспомогательных компонента необходимо двигать по павильону для испытаний по отдельности и снова монтировать и оборудовать высоковольтную импульсную систему испытания заново. Этот процесс является трудоемким и сложным при использовании.

Задача настоящего изобретения заключается в сокращении пространственной протяженности вспомогательных компонентов, зависящих от напряжения, в частности ограничительного разрядного промежутка, компенсатора перенапряжений и делителя напряжения и тем самым в уменьшении потребности в наличии места для всей высоковольтной импульсной системы испытания с тем, чтобы павильон для испытаний можно было эксплуатировать более эффективно. Кроме того, задачей изобретения является сокращение количества реализуемых гальванических соединений и тем самым экономия времени потребителя при сооружении им высоковольтной импульсной системы испытания.

Эта задача решается с помощью устройства для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания с признаками первого пункта формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся, в частности, к предпочтительным усовершенствованным вариантам изобретения.

Общая идея изобретения заключается в замене до настоящего времени отдельных основных рам и соответствующих головных электродов отдельных вспомогательных компонентов общей основной рамой с общим для всех вспомогательных компонентов головным электродом. Кроме того, в качестве области подсоединения для всех вспомогательных компонентов должна служить общая точка гальванических соединений. Поскольку области подсоединения вспомогательных компонентов объединены в одной общей точке соединения, они имеют в этой области во время проводимого испытания одинаковый уровень напряжения. Поэтому для эксплуатации высоковольтной импульсной системы испытания теперь необходимо только одно соединение с генератором и одно с испытуемым объектом. Кроме того, благодаря конструктивному объединению вспомогательных компонентов в одной общей основной раме потребитель впервые получает возможность удовлетворить многолетнее требование высоковольтной импульсной системы испытания в отношении малой потребности в наличии места, простой транспортировки и тем самым в отношении связанного с этим сокращения времени для монтажа. Большая протяженность высоковольтной импульсной системы испытания по площади до сих пор объяснялась большими и зависящими от напряжения заданными интервалами между отдельными головными электродами соответствующих вспомогательных компонентов. Однако для замены этих нескольких отдельных головных электродов одним единственным электродом на основной раме и, кроме того, для пространственного объединения вспомогательных компонентов в одной основной раме потребовалось решение с помощью следующих технических проблем.

В результате пространственной совместной компоновки вспомогательных компонентов появляются дополнительные паразитные емкости, оказывающие негативное воздействие на точность делителя напряжения. При этом делитель напряжения должен настраиваться таким образом, чтобы проводимые измерения, несмотря на наличие больших паразитных емкостей, отличались высокой точностью. Это согласно изобретению, с одной стороны, достигается определенным пространственным расположением вспомогательных компонентов, так чтобы паразитное емкостное воздействие становилось незначительным, с другой стороны, строгим определением емкостей внутри используемых вспомогательных компонентов, так чтобы результирующая общая емкость допускала точное измерение, и, кроме того, правильным выбором емкости и сопротивления делителя напряжения. Однако из-за отсутствия линейных зависимостей между вышеупомянутыми возможностями регулирования в литературе для определения параметров имеются лишь приближенные модели, что ведет к тому, что величину паразитных емкостей приходится оценивать с помощью моделирования. Это моделирование верифицируется в последующих опытных разработках; следовательно, все это - итеративный процесс.

Кроме того, для эффективного противодействия возникновению пробоев напряжения возникающие электромагнитные поля следует рассеивать путем соответствующей совместной компоновки вспомогательных компонентов. В частности, поджигание ограничительного разрядного промежутка связано со сложным переходным процессом. При этом ограничительный разрядный промежуток в течение короткого времени имеет нулевой потенциал, в то время как остальные вспомогательные компоненты за счет своих собственных емкостей еще находятся под большими напряжениями. Поэтому регулирование поля должно оптимизироваться настолько, чтобы предотвратить пробой напряжения между делителем напряжения и ограничительным разрядным промежутком или компенсатором перенапряжений и ограничительным разрядным промежутком, для чего необходим всеоблемлющий расчет поля. Однако поскольку с помощью большинства программ расчета поля расчету поддается только стационарный, а не переходный случай сильно изменяющихся полей, то и здесь необходим итеративный процесс между моделированием и конструктивной реализацией. При этом предпочтительным оказалось взаимное электрическое экранирование компенсатора перенапряжений и делителя напряжения посредством дополнительных тороидов.

Правда, из фирменного издания 3.62/4 заявителя впервые стала известна интеграция ограничительного разрядного промежутка с делителем напряжения для кратковременных коммутирующих ударных импульсов, но только в этом устройстве оба вспомогательных компонента не могут быть использованы, как в настоящем изобретении, синхронно. Ограничительные разрядные промежутки, известные из уровня техники, обычно имеют, среди прочего, столбик, состоящий из комбинации сопротивлений и емкостей и, таким образом, те же конструктивные элементы, что и делители напряжения с пониженной емкостью. Если разрядный промежуток не подожжен, вполне возможно придать ограничительному разрядному промежутку функцию делителя напряжения. Однако при заключении от противного это означает также, что если волна напряжения ограничена, т.е. разрядный промежуток поджигается, при испытании должен присутствовать дополнительный делитель напряжения. Решения пространственного объединения вспомогательных компонентов в этом фирменном издании не предлагается.

Кроме того, в рамках изобретения вполне возможно пространственно объединить в общей основной раме лишь два из трех возможных вспомогательных компонентов, поскольку, например, использование компенсатора перенапряжений не рассматривается как функционально необходимое, а целесообразно лишь как повышение качества генерируемого кратковременного ударного напряжения. Возможна и иная комбинация вспомогательных компонентов.

Ниже изобретение более подробно поясняется со ссылкой на чертежи, на которых

фиг. 1 изображает схематично устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания согласно изобретению,

фиг. 2а и 2b изображают предпочтительный вариант выполнения устройства для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания согласно изобретению.

На фиг. 1 изображена основная рама 1 согласно изобретению для установки вспомогательных компонентов, как-то: ограничительный разрядный промежуток 2, делитель 3 напряжения или компенсатор 4 перенапряжений. Вспомогательные компоненты на фиг. 1 из соображений наглядности изображены лишь схематично. При этом основная рама для надежной установки имеет, например, треугольную донную область из соединенных друг с другом стальных трубок 5, 6 и 7. Ограничительный разрядный промежуток 2, делитель напряжения 3 и компенсатор 4 перенапряжений установлены по соответствующим углам основной рамы 1 и имеют с ней проводящее соединение. Кроме того, верхние концы соответствующих вспомогательных компонентов механически зафиксированы посредством электропроводящих поперечин 8, 9 и 10. В свою очередь с поперечинами 8, 9 и 10 соединен головной электрод 11, который может быть выполнен, например, в виде тороида. Проводящие поперечины 8, 9 и 10 тем самым выполняют задачу как по механическому удержанию головного электрода 11, так и по выравниванию потенциалов вспомогательных компонентов и головного электрода 11. Головной электрод 11 в изображенном примере выполнения рассчитан таким образом, чтобы наружная окружность перекрывала вспомогательные компоненты, установленные по соответствующим углам. Правда, этот расчет может варьироваться в зависимости от соответствующего случая применения, расстояния до стены или потолка испытательного помещения и поэтому рассчитываться лишь для примера. В рамках изобретения вполне возможно закреплять в соответствующих углах треугольной донной области два из трех возможных вспомогательных компонентов или, с другой стороны, модифицировать конструкцию основной рамы 1 согласно изобретению в расчете только на два приемных приспособления для вспомогательных компонентов. Кроме того, вспомогательные компоненты гальванически соединены между собой с помощью общей точки соединения в области проводящих поперечин 8, 9 и 10 и таким образом имеют в этой области одинаковый потенциал.

На фиг. 2а и 2b изображен предпочтительный вариант выполнения изобретения, при котором донная область основной рамы 1 в отличие от фиг. 1 выполнена не треугольной, а вытянутой, т.е. линейной. Дополнительные консоли 12, 13 и 14, закрепленные по бокам основной рамы 1, обеспечивают надежную установку модифицированной конструкции рамы. К этому варианту выполнения относится также то, что она вполне может быть выполнена с приемными приспособлениями только для двух вспомогательных компонентов.

Таким образом, к общей изобретательской идее этой заявки следует отнести все варианты выполнения основной рамы, которые позволяют заменить до настоящего времени отдельные основные рамы и соответствующие головные электроды отдельных вспомогательных компонентов общей основной рамой и общим для всех вспомогательных компонентов головным электродом.

1. Устройство для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, содержащей генератор импульсов и вспомогательные компоненты, а именно ограничительный разрядный промежуток (2), делитель (3) напряжения и компенсатор (4) перенапряжений, отличающееся тем, что по меньшей мере два из вспомогательных компонентов установлены на общей основной раме с одним единственным головным электродом (11) для вспомогательных компонентов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основная рама (1) образуется донной областью из трех стальных трубок (5, 6 и 7), соединенных друг с другом в треугольник, причем в соответствующих углах донной области основной рамы (1) предусмотрены приемные приспособления для вспомогательных компонентов и при этом верхние концы соответствующих вспомогательных компонентов механически фиксируются посредством электропроводящих поперечин (8, 9 и 10) таким образом, что достигаются как механическое соединение, так и выравнивание потенциалов вспомогательных компонентов и головного электрода (11).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что донная область основной рамы (1) выполнена линейной, при этом по бокам основной рамы (1) закреплены несколько консолей (12, 13, 14 и 15), причем линейная основная рама имеет по меньшей мере два приемных приспособления для вспомогательных компонентов и при этом верхние концы соответствующих вспомогательных компонентов механически фиксируются посредством электропроводящих поперечин (8, 9 и 10) таким образом, что достигаются как механическое соединение, так и выравнивание потенциалов вспомогательных компонентов и головного электрода (11).

4. Устройство по одному из п.п.1 или 2, отличающееся тем, что единственный головной электрод (11) закреплен на проводящих поперечинах (8, 9 и 10).

5. Устройство по одному из п.п.1-3, отличающееся тем, что головной электрод (11) выполнен в виде тороида.

6. Устройство по одному из п.п.1-3, отличающееся тем, что в качестве места электрического подсоединения для всех вспомогательных компонентов предусмотрена общая точка соединения в области проводящих поперечин (8, 9 и 10).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации.

Изобретение относится к эмиссионной спектроскопии. Технический результат заключается в повышении точности количественного определения исследуемых составов с возможностью работы в режиме спектроскопии с временным разрешением. В заявке описан генератор зажигания для генерирования искрового разряда оптической эмиссионной спектроскопии (OES), в котором искровой разряд обладает формой кривой тока, содержащей первый модулированный участок, который включает множество пиков относительно большого тока и высокого градиента с переменной амплитудой и(или) длительностью между пиками, и второй модулированный участок относительно малого тока и низкого градиента, который по существу не имеет модулированных пиков.

Изобретение относится к области мощной сильноточной импульсной электротехники и может использоваться для генерации мощных импульсов наносекундной длительности.

Изобретение относится к области преобразовательной техники. В состав высоковольтного коммутатора входят блок электронных ключей и быстродействующий коммутатор.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения различных сфер народного хозяйства. Достигаемый технический результат - снижение затрат энергии от внешнего первичного источника электрической энергии.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения электрической энергии из газового электрического разряда. Техническим результатом является повышение стабильности, надежности и эффективности преобразования энергии при работе, который достигается за счет того, что устройство, содержащее первый и второй электроды, разделенные газовым разрядным промежутком, источник высокого напряжения, первый полюс которого соединен с первым электродом, а второй - с первым выводом первой индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым электродом, дополнительно снабжено набором первых электродов, разделенных газовыми разрядными промежутками по отношению к второму электроду, и набором источников высокого напряжения, первые полюса каждого из которых соединены с одним из первых электродов набора первых электродов, а вторые полюса источников высокого напряжения из набора источников высокого напряжения соединены с первым выводом первой индуктивности, при этом второй электрод выполнен секционным, а первые электроды разделены между собой изолирующими перегородками, с возможностью образования отдельных газовых полостей между вторым электродом и каждым первым электродом.

Группа изобретений относится к устройствам цифровой вычислительной техники, в частности к недвоичной схемотехнике, и предназначена для создания троичных триггеров.

Предлагаемое устройство относится к области импульсной техники и предназначено для питания обмоток возбуждения устройств, создающих импульсные магнитные поля, в частности для питания обмоток возбуждения двигателей возвратно-поступательного движения (в.п.д.).

Изобретения относятся к вычислительной технике и могут быть использованы в устройствах отображения. Техническим результатом является уменьшение размеров устройства.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных СВЧ-микроблоков с вакуумными интегральными схемами (ИС) и другими схемами.

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов. Новым является то, что в датчик для непрерывного контроля изоляции проводов, содержащий корпус, внутри которого расположен проводящий рабочий элемент, дополнительно введены колпак, греющий источник с плавно изменяющейся мощностью, термодатчик, труба кожуха, схема регулирования мощностью греющего источника, стойка с платформой, и подвижная стойка.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к управляемому отсекающему беспроводному соединению для системы испытаний импульсами высокого напряжения, предпочтительно для гарантирования качества силовых трансформаторов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для непрерывного контроля изоляции, диагностики и защиты высоковольтных вводов силовых трансформаторов, автотрансформаторов и реакторов.

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к устройствам, позволяющим проводить диагностику и испытания кабелей с синтетической изоляцией повышенным напряжением без ее разрушения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике в области электрооборудования высокого напряжения и предназначено для непрерывного контроля изоляции, диагностики и защиты высоковольтных вводов силовых трансформаторов и автотрансформаторов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытаний электрической прочности изоляции жидких диэлектрических материалов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытания изоляции локальных низковольтных электрических систем. .

Изобретение относится к контролю высоковольтной изоляции. Сущность: датчик (11) частичных разрядов для устройства (11; 13) оперативного контроля высоковольтной изоляции содержит корпус (15) и находящиеся в корпусе (15) измерительную схему (17) для измерения частичных разрядов в тестируемой высоковольтной системе (3; 5) и конденсатор (19) связи, имеющий один электрод (19В), соединенный с измерительной схемой (17), и другой электрод (19А; 41), соединенный с первым высоковольтным проводником (21; 43), соединяемым с высоковольтной линией (5) тестируемой системы. Датчик дополнительно содержит калибровочную схему (23), находящуюся в корпусе (15) и содержащую калибровочный конденсатор (25), имеющий один электрод (25В), соединенный с калибровочной схемой (23), и другой электрод (25А; 41), соединенный с упомянутым первым высоковольтным проводником (21; 43) или вторым высоковольтным проводником (27), соединяемым с высоковольтной линией (5). Технический результат: возможность калибровки датчика в режиме эксплуатации, отсутствие необходимости изменения высоковольтной геометрии применительно к высоковольтной цепи генерирования энергии. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх