Генераторы импульсных напряжений типа гроза

Кафедра ТЭВН имеет следующие экспериментальные комплексы:

Уникальный экспериментальный комплекс «ГРОЗА» (разработка кафедры).
Экспериментальный комплекс «ГРОЗА» позволяет создавать искусственные грозовые облака отрицательной или положительной полярности или систему из двух униполярно или разнополярно заряженных грозовых ячеек в аэрозольной камере или на открытом пространстве.
Экспериментальный комплекс «ГРОЗА» предназначен для исследования и решения фундаментальных и практических задач атмосферного электричества, физики молнии и молниезащиты летательных аппаратов и наземных объектов.
Напряженность электрического поля, создаваемого искусственным грозовым облаком, вблизи поверхности земли может достигать 6-8 кВ/см, а у границ облака заряженного аэрозоля 17-19 кВ/см и более. Максимальный потенциал облака может достигать 2,5-3,0 МВ.
Предельная плотность объемного заряда в облаке – до 0,001 Кл/м 3 .
Комбинированный генератор импульсных напряжений и токов (разработка кафедры).
Генератор предназначен для проведения испытаний защитных устройств различных классов напряжения (до 10 кВ) и их элементов, а также исследований их характеристик.
Генератор позволяет проводить испытания объектов импульсами напряжения нормированной формы 1,2/50 мкс амплитудой до 100 кВ, а также импульсами тока:
— при испытаниях ОПН 10 кВ в соответствии с ГОСТ Р 52725-2007 (IEC 60099-4);
— при испытаниях УЗИП 0,4 кВ в соответствии с ГОСТ Р 51992-2002 (IEC 61643-11);
— комбинированным импульсом напряжения 1,2/50 мкс до 10 кВ, при импульсе тока 8/20 мкс до 5 кА.
Генератор также позволяет проводить испытания технических средств на устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.5-99.
Генератор тока молнии четырехкомпонентный (ГТМ-4) (разработка кафедры).
Генератор предназначен для проведения испытаний и экспериментальных исследований устойчивости различных объектов (элементов молниезащиты, узлов и агрегатов летательных аппаратов) к протеканию тока молнии. Генератор позволяет имитировать воздействие тока главного разряда, промежуточной компоненты, постоянной составляющей большой длительности и тока повторного разряда.
Максимальная амплитуда импульсного тока главного разряда – 200 кА, повторного разряда – 100 кА (униполярный импульс с параметрами 7/70 мкс).
Переносимый заряд – до 150 Кл.
Генератор импульсных напряжений (ГИН – 1000 кВ) (фирма «TÜR»).
Генератор применяется для испытаний изоляционных материалов и конструкций полными и срезанными грозовыми и коммутационными импульсами напряжения в соответствии с требованиями ГОСТ 1516.2.
Также генератор используется для экспериментальных исследований в области молниезащиты и электромагнитной совместимости.
Максимальное суммарное зарядное напряжение – 1000 кВ, номинальная энергия – 8,8 кДж.
Амплитудное значение импульсного напряжения – до 900 кВ (импульс 1,2/50 мкс), и до750 кВ (импульс 250/2500), ёмкость в ударе – 17,5 нФ.
Полярность импульсов положительная и отрицательная относительно земли.
Испытательная установка переменного напряжения WP 200/400 (фирма «TÜR»).
Установка предназначена для испытания изоляции электрооборудования высоким переменным напряжением в соответствии с требованиями ГОСТ 1516.2. и представляет собой каскадное соединение двух испытательных трансформаторов. Установка генерирует плавно регулируе-мое высокое напряжение промышленной частоты относительно земли.
Номинальная мощность установки – 200 кВ•А.
Номинальное выходное напряжение при каскадном соединении – 400 кВ.
Номинальный выходной ток при каскадном соединении – 0,5 А.

Источник

Испытание изоляции напряжением грозового импульса

Система испытания импульсным напряжением ГИН предназначена для создания импульсного напряжения в диапазоне от 100 кВ до 7200 кВ, с имитацией грозового (LI, 1.2/50 мкс) и коммутационного (SI, 250/2500 мкс) перенапряжения. При применении дополнительного оборудования ГИН может формировать срезанные напряжения грозовых импульсов (LIC, срезанные по переднему фронту, пику или заднему фронту), колебательные импульсы, согласно ГОСТ 1516, МЭК 60060-1. Диапазон энергии импульса колеблется от 2,5 кДж до 1520 кДж.

ГИН соответствуют ГОСТ и МЭК , и отвечает национальным стандартам большинства стран.

Базовая испытательная система может быть модифицирована множеством способов для проведения специальных испытаний. Дополнительные цепи и оборудование позволяют оптимизировать систему импульсного испытания для испытаний:

Токоограничивающих реакторов

Силовых трансформаторов

Распределительных трансформаторов

Измерительных трансформаторов

Кабелей высокого напряжения

Высоковольтных вводов и кабельных муфт

Ограничителей перенапряжений (испытания импульсным током)

Изоляторов

Элегазовых распределительных устройств

Выключателей с элегазовой изоляцией

Прочие высоковольтные устройства

Краткое описание и характеристики

Все разрядники синхронного разряда со сферическими электродами установлены в герметичный изоляционный цилиндр. Каждый разрядник оборудован обзорными окнами. Отфильтрованный чистый воздух непрерывно подается в цилиндр разрядника во время работы оборудования. Разрядный промежуток подвергается незначительному влиянию при изменении окружающей среды, и пробивное напряжение остается стабильным. Все части являются целостной герметичной разрядной системой.
Каждый каскад конденсаторов подключен параллельно разрядникам с межкаскадным сопротивлением 2.5кОм соединенным параллельно концевым волновым резисторам, что значительно улучшает синхронность разряда.
Имеется автоматическое заземляющее устройство и защитная система заземления (серии L и серии H). Защитная система заземления должна быть включена, когда испытатель меняет волновое сопротивление или при проведении технических работ. Все емкостные сопротивления должны быть закорочены и заземлены в целях безопасности.
Имеется лестница внутри генератора (серии L и серии H). Каждые три пролета оснащены отдельной площадкой (откидного типа) для демонтажа/монтажа сопротивления или для ремонтных работ. Вы можете выбрать для передвижения ГИН платформу на воздушной подушке. В этом случае он будет перемещен самым безопасным способом.
Последовательные резисторы взаимозаменяемы, равно как и параллельные. Могут использоваться различные номиналы резисторов.
Уникальная возможность расширения диапазона нагрузки (сглаживающая цепь, компенсация реактивной мощности, специальные наборы резисторов для испытаний трансформаторов, кабелей и элегазовых распределительных устройств).

Защита объектов и систем испытания

Система испытания должна быть выключена в случае возникновения аварийного перенапряжения, значительного увеличения силы тока и скачков напряжения. Испытательная система должна находиться под непрерывным наблюдением в течение всего цикла испытаний.

Модификации

Генератор импульсного напряжения ГИН является модульной системой. Генератор импульсного напряжения может быть модифицирован для создания более высоких значений напряжения (посредством добавления нескольких ступеней) или для создания импульса различных форм (путем добавления резисторов или других дополнительных цепей). Кроме того, диапазон нагрузки может быть расширен с помощью добавления сглаживающей цепи или компенсации реактивной мощности.

Состав и принцип работы системы испытания импульсным напряжением

Генератор импульсного напряжения ГИН Испытательная система включает в себя следующие основные составляющие:
Зарядное устройство
Делитель напряжения
Система управления

Комплектующие и устройства для дополнительных измерений, испытаний и анализа формы импульса:

Шунты
Срезающий разрядник
Измерительная система
Дополнения для испытания трансформаторов или для создания импульсного тока

Схема, приведенная ниже, демонстрирует основные функции системы. Импульсная испытательная система управляется с помощью системы контроля, которая заряжает конденсаторы ГИН с помощью зарядного устройства.

Это достигается путем параллельного соединения всех ступеней в генераторе импульсных напряжений через зарядные резисторы. Время и напряжение заряда могут быть выбраны согласно требованиям к форме и длительности импульса.

Как только достигается выбранное зарядное напряжение, запускающий импульс пробивает промежуток между электродами в первом разряднике импульсного генератора. Полученное при этом перенапряжение вызывает последовательный пробой остальных разрядников. Как только все разрядники пробьются , конденсаторы соединяются последовательно, увеличивая суммарное зарядное напряжение до испытательного напряжения. Делитель импульсного напряжения снижает напряжение импульса до значения, с которым могут работать приборы измерения и записи данных.

Структурная схема испытательной системы импульсного напряжения

Рабочий диапазон напряжений

Импульсные генераторы типа S, L, E имеют минимальное выходное напряжение 10 кВ положительной и отрицательной полярности полного Ll, и срезанного Sl импульса. Импульсные генераторы типа H имеют минимальное выходное напряжение 20 кВ положительной и отрицательной полярности полного Ll, и срезанного Sl импульса. Это достигается только при работе с одной ступенью. Остальные ступени закорочены или соединены параллельно. Максимальное получаемое напряжение колеблется между 85% (под нагрузкой) и 95% (без нагрузки) зарядного напряжения в целом.

Условия эксплуатации

+45°С

Относительная влажность воздуха в рабочем помещении : ≤ 90% (при 25°С)

Предназначены для размещения: снаружи/внутри

Сейсмостойкость: ≤ 8 баллов

Подключить к надежной системе заземления с сопротивлением заземления:

Источник

Оборудование

Уникальная научная установка «Генератор тока молнии четырехкомпонентный (ГТМ-4)»

Характеристики

Генератор тока молнии четырехкомпонентный (ГТМ-4) предназначен для проведения испытаний на молниестойкость объектов, подвергающегося прямому воздействию молнии, в соответствии с требованиями российских и международных стандартов.

Технические характеристики ГТМ-4 формирует следующие нормированные импульсы тока, используемые для испытаний на молниестойкость: компоненты тока молнии А, В, С и D (рис.1):

Компонент A — импульс тока первого обратного разряда:

Компонент B – промежуточный ток:

Компонент С – постоянный ток:

Компонент D — импульс тока первого обратного разряда:

Форма тока компонент А и D может быть как униполярной, так и колебательной. Ток компонент В и С имеет униполярную форму. Порядок применения компонент А, В, С и D определяется для каждого конкретного случая, при этом могут использоваться как отдельные составляющие, так и сочетания двух или более составляющих.

ГТМ-4 выполнен по комбинированной схеме и позволяет получать одновременно высокое напряжение и большие токи, необходимые для исследований и испытаний. ГТМ-4 состоит из двух генераторов импульсной составляющей (компоненты тока А и D) и генератора промежуточной и постоянной составляющих тока молнии (компоненты тока В и С).

Блоки импульсной составляющей могут работать параллельно и одновременно либо последовательно с задержкой во времени между импульсами до 1 секунды.

Для осциллографирования и контроля тока, протекающего через испытуемый объект, генератор комплектуется измерительным шунтом

Научно-исследовательская установка «Гроза»

\

Характеристики

Экспериментальный комплекс «ГРОЗА» позволяет создавать искусственные грозовые облака отрицательной или положительной полярности или систему из двух униполярно или разнополярно заряженных грозовых ячеек в аэрозольной камере или открытом пространстве потенциалом в несколько МВ и обеспечивает формирование всех стадий разряда молнии

Параметры создаваемых искусственных грозовых облаков:

Размеры: аксиальные – до 10 м; радиальные – до 5 м.
Полярность – отрицательная, положительная, биполярная.
Наибольший потенциал – 3,0-3,5 МВ.
Длина инициируемых разрядов – до 4 м.
Предельная плотность объемного заряда в облаке – до 0,001 Кл/м3 .
Напряженность электрического поля, создаваемого искусственным грозовым облаком, вблизи поверхности земли может достигать 6-8 кВ/см, у границ облака заряженного аэрозоля 17-19 кВ/см и более. Предельная напряженность поля вблизи создаваемого искусственного грозового облака – до 20 кВ/см.

Экспериментальный комплекс «ГРОЗА» предназначен для исследования и решения фундаментальных и практических задач атмосферного электричества, физики молнии и молниезащиты летательных аппаратов и наземных объектов, для физического моделирования процессов поражения молнией энергетических и других объектов и исследования эффективности различных средств их молниезащиты с использованием искусственных грозовых облаков.

Применение в научно-технических исследованиях:

Физическое моделирование и исследование разрядных процессов, которые происходят в грозовых (электрически активных) облаках при формировании внутриоблачной молнии, молнии типа «облако-земля» и разрядов над грозовыми облаками.
Разработка научных основ искусственного инициирования молнии и/или проверка методов и средств активного воздействия на грозовые облака и процессы поражения молнией наземных объектов и летательных и космических аппаратов.
Физическое моделирование процессов поражения молнией наземных объектов и исследование эффективности различных средств молниезащиты.
Исследование спектральных характеристик разряда из искусственных облаков заряженного водного аэрозоля для уточнения параметров разряда молнии. Разработка методов дистанционного анализа разрядных процессов в грозовых облаках и исследования влияния электромагнитных помех атмосфериков на электронное оборудование летательных и космических аппаратов и наземных объектов.
Исследование механизмов воздействия грозовых облаков и молнии на летательные аппараты и эффективности молниезащиты летательных аппаратов.
Разработка методов локализации, подавления и ускоренного осаждения экологически вредных аэрозольных выбросов в атмосферу при аварийных ситуациях, природных и техногенных катастрофах.

Источник

Генераторы импульсных напряжений типа гроза