Устройство для проведения испытаний реактивных объектов повышенным напряжением

 

Использование: испытание высоковольтной изоляции электрооборудования. Сущность изобретения: устройство содержит испытательный повышающий трансформатор, звуковой генератор, соединенный с блоком усилителей, выход которых присоединен с низковольтной обмотке испытательного повышающего трансформатора, параллельно которой включен реактивный элемент, а в цепь высоковольтной обмотки испытательного повышающего трансформатора параллельно испытуемому реактивному объекту присоединен противоположный, но равный по частоте измерений по реактивности высоковольтный элемент. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики, главным образом, к области испытаний высоковольтной изоляции электрооборудования повышенным напряжением.

Известны устройства для испытаний изоляции и электpооборудования повышенным напряжением промышленной частоты на основе традиционной схемы, включающей в качестве основных элементов регулировочный автотрансформатор и испытательный повышающий трансформатор. На базе этой схемы создана серийно выпускаемая установка АИИ-70. Однако, все эти устройства предназначены лишь для испытаний на промышленной частоте.

Известны отдельные устройства для испытаний изоляционных систем повышенным напряжением при повышенных частотах, в которых в качестве источника напряжения повышенной частоты используется либо двигатель-генератор, либо тиристорный преобразователь, питающие низковольтную обмотку высоковольтного испытательного трансформатора. Однако, выпускаемые промышленностью низковольтные преобразователи частоты трудно сопрягаются с существующим испытательным электрооборудованием автотрансформаторами, высоковольтными испытательными трансформаторами промышленной частоты, поскольку не рассчитаны на совместную работу с ними. Недостатком этих устройств является также невозможность регулирования значений испытательной частоты, поскольку все выпускаемые промышленностью преобразователи имеют строго фиксированное значение рабочей частоты, регулируемое лишь в небольших пределах (единицы процентов). Следует учесть также, что реактивная мощность, потребляемая объектом испытаний, представляющим собой либо емкость, либо индуктивность, растет пропорционально частоте. В связи с этим используемое для испытаний при повышенных частотах электрического поля дорогостоящее электрооборудование имеет значительную мощность (50 кВА и выше), габариты и вес. К тому же работа такого электрооборудования на чисто реактивную нагрузку нерациональна и неэффективна.

Известно также устройство для испытания электрической прочности изоляции повышенным напряжением прототип. Это устройство является близким к предлагаемому, однако решает другие задачи расширение диапазона испытательных напряжений и повышение надежности.

Таким образом, рассмотренные существующие устройства не позволяют решить поставленную задачу получения гибкой установки для проведения высоковольтных испытаний изоляции электрооборудования, приемлемых по затратам, в широком диапазоне частот и напряжений, что является существенно необходимым при решении ряда технических научных задач.

Предлагаемое изобретение позволит расширить частотный (в рамках звукового) диапазон высоковольтных испытаний реактивных объектов и снизить мощность испытательного электрооборудования. Главными особенностями предлагаемого устройства являются использование в качестве источников питания звукового генератора и группы усилителей и формирование резонансных контуров в высоковольтной и низковольтной цепях испытательного повышающего трансформатора. Использование звукового генератора позволяет легко менять частоту и амплитуду испытательного напряжения. В качестве усилителей применяются существующие радиотрансляционные усилители (ТУ-100 или У-100 - транзисторные или ламповые), имеющие выходное напряжение 100 В, что соответствует величине питающего напряжения всех испытательных повышающих трансформаторов (типов НОМ и ИОМ). Усилители имеют мощность 10 Вт и могут соединяться в параллельную группу требуемой мощности. Использование сформированных резонансных контуров в низковольтной и высоковольтной цепях позволяет посредством маломощных электронных источников питания (100- 500 Вт) получить на испытуемом объекте, потребляющем весьма значительную реактивную мощность (примерно в Q раз большую, чем активная мощность, Q добротность контура), высокие напряжения 10-20 кВ).

Сущность изобретения поясняется фиг.1. Предлагаемое устройство включает в себя звуковой генератор 1, выход которого соединен с группой усилителей 2, подключенных к низковольтной обмотке испытательного повышающего трансформатора 3. Параллельно этой обмотке присоединен либо конденсатор 4, компенсирующий при положении 1 переключателя 5 реактивность низковольтной обмотки трансформатора 3 на частоте испытаний, либо катушка индуктивности 6, компенсирующая при положении 11 переключателя 5 реактивность низковольтной обмотки трансформатора 3 на частоте испытаний. Потенциальный конец высоковольтной обмотки испытательного повышающего трансформатора 3 через ограничительное сопротивление 7 подключен к реактивному объекту испытаний 8, который может представлять собой, как индуктивность, так и емкость. Второй конец высоковольтной обмотки испытательного трансформатора присоединен к земле 9. К потенциальному зажиму 11 подключен либо высоковольтный конденсатор 10, компенсирующий индуктивность объекта испытаний на частоте испытаний, либо высоковольтная катушка индуктивности 12, компенсирующая емкость объекта испытаний на частоте испытаний. Параллельно объекту испытаний присоединен также киловольтметр 13.

Устройство работает следующим образом. На основе предварительных измерений на низком напряжении реактивности объекта испытаний 8 определяют величину его индуктивности или емкости. Например, с помощью цифрового моста К7-8 (частота измерений 1000 Гц). Как правило, реактивность объекта испытаний (образец изоляции, представляющий собой емкость, катушка индуктивности) весьма мало зависит от напряжения и частоты в звуковом диапазоне частот, и полученные параметры могут быть взяты за основу при подборе компенсирующих высоковольтных элементов 10.12. В случае, когда высоковольтный объект испытаний представляет собой емкость, вычисляется величина компенсирующей эту емкость на испытательной частоте индуктивности и наоборот. В качестве компенсирующих емкостей 10 используются высоковольтные конденсаторы типов КВИ (tgб10 ), соединяемые в последовательно-параллельные группы. Компенсирующей индуктивностью 12 является специально изготовленная высоковольтная катушка с регулируемой индуктивностью (0,1-10 Гн), собранная из соединяемых встречно или согласно коаксиальных секций. При использовании предлагаемого устройства испытательная частота является резонансной для сформированного высоковольтного контура, и схема потребляет от источника лишь энергию на покрытие активных потерь в контуре, это позволяет снизить мощность источника питания и трансформатора в десятки раз.

Еще одной особенностью предлагаемого устройства является возможность дополнительного снижения мощности, потребляемой от источника питания за счет компенсации реактивности низковольтной обмотки испытательного повышающего трансформатора, а также расширение возможностей использования испытательных трансформаторов типов НОМ и ИОМ. Для этого предварительно на низком напряжении и на частоте испытаний определяют характер и величину реактивности низковольтной обмотки трансформатора 3, например, мостом МПП-300. После чего параллельно низковольтной обмотке трансформатора подключают противоположный реактивный элемент, величина которого (емкость 4 или индуктивность 6) рассчитывается по полученным данным из условий резонанса на частоте испытаний в образуемом обмоткой трансформатора и этим элементом параллельном контуре.

Звуковой генератор 1 выбирается из условий согласования с величиной входного напряжения усилителей 2. Например, при использовании ламповых трансляционных усилителей У-100 с входным напряжением 30 В, следует использовать генератор ГЗ-54, выходное напряжение, которого соответствует этой величине. Выбор испытательного напряжения и может быть обеспечен из ряда широко распространенных трансформаторов типа НОМ (на 6, 10 или 15 кВ).

После проведения предварительных измерений и подбора и присоединения согласно фиг.1 рассчитанных компенсирующих низковольтных и высоковольтных элементов устройство включается на испытательную частоту. Регулировка напряжения легко осуществляется от звукового генератора 1, более точной подстройкой частоты генератора добиваются максимума напряжения на объекте испытаний по киловольтметру.

Формула изобретения

Устройство для проведения испытаний реактивных объектов повышенным напряжением, содержащее источник питания, испытательный повышающий трансформатор, токоограничивающий резистор, первый переключатель и объект испытаний, параллельно которому подключен вольтметр, отличающееся тем, что в него введен второй переключатель, включенный в низковольтную обмотку испытательного повышающего трансформатора, в высоковольтную обмотку которого подключен первый переключатель, а в качестве источника питания использован звуковой генератор, выход которого соединен с блоком усилителей, выход которого присоединен к низковольтной обмотке испытательного повышающего трансформатора, причем параллельно низковольтной обмотке включен компенсирующий ее реактивность на частоте измерений противоположный реактивный элемент, а в цепи высоковольтной обмотки испытательного повышающего трансформатора параллельно испытуемому реактивному объекту присоединен противоположный, но равный на частоте измерений по реактивности высоковольтный элемент, при этом первый вывод высоковольтной обмотки испытательного повышающего трансформатора через токоограничивающий резистор подключен к реактивному объекту испытаний, второй вывод высоковольтной обмотки испытательного повышающего трансформатора подключен к общей шине.

РИСУНКИ

Рисунок 1