赫兹电力HZCJ-200kV5kJ雷电冲击发生器介绍

一、概述

本雷电冲击电压试验装置功能：

(1) 满足10kV开关柜、变压器雷电冲击电压出厂试验功能；

(2) 满足1.2μs/50μs标准雷电冲击电压全波试验；

(3) 满足现行国际标准、国家标准及有关行业标；

二、遵循的行业标准

GB311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘配合》

GB/T16927.1-1997 《高电压试验技术：一般试验要求》

GB/T16927.2-1997 《高电压试验技术：测量系统》

GB/T16896.1-1997 《高电压冲击试验用数字记录仪》

ZB F24 001-90 《冲击电压测量实施细则》

GB191 《包装运标志》

GB4208 《外壳防护等级》

GB813-89 《冲击试验用示波器及峰值表》

三、使用条件

(1) 海拔高度不超过1500m；

(2) 环境温度：-15～+50℃；

(3) 空气相对湿度：≤90%；

(4) 安装使用地点：户内使用，可移动；

(5) 必须设有一个可靠接地点，接地电阻≤0.5Ω。（需方负责）

四、雷电冲击发生器分项技术详情

4.1 HZCJ300/15冲击发生器本体

4.1.1 结构特点（含直流充电装置）

l HZCJ-300kV/15kJ 采用瑞士HAEFELY公司SGS系列的主回路设计，从而实现了整体超小型。

冲击电压发生器本体结构采用L型单柱结构形式，由三只环氧立柱挂一只电容器，构成一个稳定的结构组成一级。 本体设备为3级，组成组合塔式结构，各级逐级叠接，拆装检修方便，整体结构稳定。每级可在不影响其它级的情况下单独拆装，大大节约拆卸和安装时间。同时每级回路内装有并联放电间隙，所有这些措施大大提高了同步放电的范围。

l 主电容采用干式脉冲电容器，每台电容量为0.5±0.05μF，直流工作电压为±100kV，体积小，重量轻，电容器固有电感小于0.2μH,电容器出线套管承受垂直拉力10Kg。电容器为固体绝缘介质和外壳干式全绝缘封装，不存在漏油、变形等问题。

l 调波电阻为板形结构，环氧浇铸，无感绕法，接头均为弹簧压接式 ,换接十分方便，允许多支电阻同时并联使用。用短路杆插接可以方便迅速地使发生器串并联运行。有6组波头电阻、6组波尾电阻用于雷电冲击，另有1组充电电阻和保护电阻。

l 电容器的高压端各有一套自动接地装置，当停止充电或按下紧急按钮时自动接地系统启动，发生器主电容通过放电电阻自动接地。

l 采用单边倍压充电方式，充电电压为100kV。可控硅恒流调压，从零至整定电压连续可调，点火放电瞬间充电电源自动关断，保护了充电变压器和调压系统的安全。整流硅堆、充电变压器和保护电阻单独放置，便于拆装，移动。

l 整套设备为可方便移动式.

4.1.2 主要技术参数

l 标称雷电波冲击电压：HZCJ200kV；

l 标称容量(能量)：5kJ；

l 总脉冲电容量:0.25uF；

l 级电容：1.0μF,100kV干式全绝缘封装；

l 级电压：100kV；

l 级数/级容量：2/ 5kJ；

l 冲击电压发生器效率:η≥90%；

l 冲击输出电压:180kV ；

l 最低输出电压：≤15%Un；

l 同步放电失控率：<2%；

l 同步范围：20%；

l 输出波形：*1.2μs/50μs标准雷电冲击电压全波；

l 使用持续时间：

l （1）在70％额定电压以上，每90秒充放电一次可连续运行；

l （2）在70％额定电压以下，每60秒充放电一次可连续运行。

l （3）在60%级电压以下，每25秒充放电一次可连续运行。

l （4）在30%级电压以下，每15秒充放电一次可连续运行。

l 幅值调节误压差小于1%，最低输出电不大于10%设备标称电压；

l 同步误动率：小于1%；

4.2 直流充电电源（与冲击本体一体化）

l 型 号： LGR-50/100

l 额定电压： Un = ±100kV DC (正或负极性)

l 额定电流： In = 50mA (额定电压下)

l 反向耐压：≥200kV；

l 充电方式：恒流充电；

l 电压控制：可控硅模块调压，调压范围0～100% Un，自动调节电压并微调；

l 充电电压不稳定度：≤±1.0%；

l 充电电压与基准电压的偏差：≤±1.0%；

l 电压调节精度：0.1kV；

l 输入电压：220V 两相电压，50/60 Hz；

4.3 弱阻尼电容分压器

l 型 号： CR-200/800；

l 标称电压：200kV；

l 响应时间：≤100nS；

l 过冲：≤10%；

l 精度：≤±1％；

l 电容量：800pF；

弱阻尼电容分压器的方波响应特性同时满足GB311.1、GB/T 16927最新标准要求。

4.4 IGCS-2000计算机测量与控制（光纤）系统

IGCS-2000计算机测量与控制 (光纤)系统是公司最新投放市场的新一代测量与控制系统，采用测量与控制一体化软件结构，测量与控制闭环结合，测控同一软件画面，是一种自动化程度高，傻瓜式操作的智能型测量与控制设备。采用西门子可编程序控制器（PLC），运用光纤传输技术和美国NI公司的测控软件Labview技术，并且采用光纤控制与测量很好地解决了 高电压试验中的空间、地电位和电源等干扰问题，优化了人机界面和通讯方式，使得整个控制系统不但具有抗干扰能力强，稳定性好，可靠性高等特点，而且具有很大的可扩展性以及强大的编程和通讯能力，彻底改变了传统控制系统操作既费时又费力的现象，而且大大提高了试验数据的重复性和稳定性。

IGCS-2000计算机测量与控制（光纤）系统，采用工控机+PLC控制系统，全自动控制试验。

主要由工业控制计算机、可编程序控制器（PLC）、可控硅调压装置、点火脉冲放大器、PLC操作控制柜以及数字示波器等构成。通过光纤传输与PLC进行通讯，运用工控专业软件编程设计成便于操作的控制工作界面，系统的运行参数及测量结果以数字量形式在计算机界面上进行实时显示。在计算机上可以完成冲击系统所有设定、运行、测量等参数，即可设定冲击设备直流充电电压、充电时间、放电球距、触发方式和极性换接等，并监控和测量其运行状态。具有手动控制和计算机控制、手动测量和自动测量等功能，各功能相对独立，互为补充，从而确保系统的可靠性。整个测控系统无任何操作按钮，所有运行参数均由计算机键盘操纵完成。

4.5.1 控制系统技术参数

充电电压

整定范围 0.1～100.0 kV

工作电压 20.0～100.0 kV

调节精度 0.1 kV

充电电压不稳定度 ≤±1.0 %

充电电压与基准电压的偏差 ≤±1.0 %

升压时间

设定范围 30～190s

调节精度 1s

报警延时 2s

冲击试验次数

设定范围 0～99次

调节精度 1次

可控硅调压装置

输入控制电压 0～10VDC

输入电源电压 220VAC±10%

输出交流电压 10～220VAC(连续可调)

输出交流电流 0～50A

脉冲放大器点火脉冲 ＞±15kV/100nS

4.5.2 控制系统主要功能

控制系统的主要目的是控制冲击电压发生器操作，完成正常的充放电过程，所有运行参数均可通过计算机的操作来完成，并对设备运行参数进行实时监控。

（1） 动作控制

――能够手动或自动控制放电球距跟踪充电电压；

――控制本体自动接地；

――冲击次数预置、极性换接等功能；

（2） 充电控制

――采用可控硅调压恒流充电方式；

――能够自动控制冲击电压发生器的充电过程，可以根据试验要求，调节充电电压和充电时间，并显示充电电压值；

――采用自控方式充电时,能使充电电压按所需的充电曲线上升，自动稳定在预先整定的充电电压值上，从而保证了充电的均匀性、重复性和试验结果的准确性。

（3） 触发控制

――能够手动、自动或报警触发冲击电压发生器点火；

（4） 安全联锁控制

――整个系统具有完善的警灯、警铃等试验区的报警功能和控制接口；

――具有门联锁功能；

――具有自动接地与系统联锁，过流和过压保护功能；

――紧急停止功能。

（5） 扩展功能

――能与其它计算机通过网口进行通讯和数据交换。

4.5.3 测量系统技术参数

入口电压 ＜±1000 V

采样速率 ≥2.5 GS/S

带宽 100MHz

通道数 2个

分辨率 10bit

功耗 ＜1000W

数字采集卡主要技术参数

带宽 100MHz

通道数 2个

采样速率 2.5GS/S(每通道)

最大记录长度 10M

垂直分辨率 10bit

最大输入电压 300V(采用标准10X探头)

时基范围 4nS～10S/div

时基精度 20ppm

4.5.4 测量系统主要功能

测量系统采用数字采集卡作为数据采集核心，负责采集记录电压及电流信号，并将数字化的信号通过数据电缆传送给计算机进行分析计算。测量分析软件采用美国NI公司仪器测控专业软件Labview技术的开发平台编制，具有波形显示、分析、成图和打印等功能。按照高压试验的习惯设定测量参数，自动计算各个波形数据，所采用的计算方法完全符合GB/T16896.1-1997及IEC1083标准的要求。整个系统具有自动记录、报告输出等基本功能。具有分析直观、界面漂亮、操作方便等特点。

l 系统特色

（1） 轻松完成日常操作

（2） 快速方便的波形文件管理

（3） 可将波形图导入WORD中制作成各种富有特色的报告

l 操作特点

（1） 直观的图形界面

（2） 图形按钮操作

（3） 下拉式菜单

（4） 全鼠标操作

l 主要功能

（1） 自动将示波器采集到的波形传递到计算机

（2） 可将波形文件存盘

（3） 可将波形整理成标准报告打印输出

（4） 可在屏幕上任意放大、缩小波形

l 系统特点

(1) 系统具有稳定可靠的控制功能

大量的工业控制实践证明，采用PLC作为主控单元，具有抗干扰能力强，对使用环境要求低，稳定性好，可靠性高等显着特点。加以合理的系统配置，完善的屏蔽措施，整体的机电一体化设计思想，精选优质元器件，采用PLC闭环升压控制方式，精度高，均匀性好。在程序设计上具有声光报警等功能，使得系统整体功能更趋完善。

(2) 系统的扩展性好

由于系统基本配置采用主控机PLC和监控计算机，有利于硬件更新，便于软件升级替换，很容易与冲击波形计算机测量分析系统配匹，构成测量控制一体化测控系统，实现冲击电压试验在线控制和在线数据处理的功能。

(3) 易操作性

系统的操作界面直观，面板布置清晰合理，具有操作提示功能，便于用户的操作。

(4) 系统基本配置

Ø 西门子系列可编程控制器

Ø 工业控制计算机

Ø 功能电路板

Ø 可控硅调压装置

Ø 点火脉冲放大器

Ø 高精度数字采集卡

Ø 高性能专用高压衰减器

Ø 数据分析软件包和控制软件包

Ø 隔离净化保护电源

Ø PLC操作控制柜、计算机工作台

Ø 光纤传输缆、测量电缆和数据传输缆

Ø 所有接触器、继电器等关键器件均为进口品牌器件

（5）控制系统具备以下控制功能

Ø 采用PLC技术，使用两芯光纤传输控制命令和反馈设备状态，因而避免了电磁干扰，提高了控制系统和计算机的安全性。

Ø 控制功能具有手动、全自动和程序控制功能，各层次功能相对独立，确保系统的可靠性。

Ø 采用可控硅调压方式，具有充电电压反馈测量系统。

Ø 点火球隙距离可手动及全自动调整，并在液晶面板上显示。

Ø 采用函数控制恒流充电方式，充电电压的稳定度可达到0.5%。

Ø 液晶面板可指示冲击发生器的充电电压及充电过程，精度为1%。

Ø 可由液晶面板直接输入充电电压和充电时间。

Ø 具有充电异常保护功能，可全自动或手动发出触发点火脉冲。

Ø 冲击发生器工作状态的指示，如自燃、未触发、充电异常、充电稳定等。

Ø 设备主体及充电部分接地和接地解除控制。

Ø 可自动或手动控制充电电压的充电过程。

Ø 可自动或手动响警铃报警。

Ø 具有过电流和过电压自动保护。

Ø 隔离滤波屏蔽设计。

Ø 同步球隙第一级采用三电极球隙触发，触发范围大于20%。

（6）安全接地系统

Ø 采用电磁铁自动接地机构通过一个接地电阻将高压部分自动安全接地。

Ø 接地操作与充电控制具有连锁保护，确保操作安全正常。

4.6 附件

高性能100倍专用衰减器1支。

调波电阻：2组波头电阻、2组波尾电阻用于雷电冲击。