Электроустановки испытательных станций и лабораторий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ И ЛАБОРАТОРИЙ

Действующие установки высокого напряжения. Определение, назначение

Действующими электроустановками считаются такие установки или их участки, которые находятся под напряжением полностью или частично или на которые в любой момент может быть подано напряжение включением коммутационной аппаратуры или за счет электромагнитной индукции.

Электроустановки подразделяются на установки напряжением до 1000 В и установки напряжением выше 1000 В (установки высокого напряжения).

Установки высокого напряжения по назначению можно разделить на:

- установки генерирования и электроснабжения;

- промышленно-технологические установки;

- электроустановки испытательных станций и лабораторий;

- специальные электроустановки.

Установки высокого напряжения испытательных станций и лабораторий

Установки высокого напряжения (УВН) испытательных станций и лабораторий предназначены для проведения приемо-сдаточных испытаний на предприятиях, изготавливающих серийное высоковольтное оборудование для энергосистем и промышленных предприятий; в проектных институтах для проведения лабораторных исследований разрабатываемых образцов нового высоковольтного оборудования и устройств; в научно-исследовательских организациях для проведения экспериментальных исследований.

УВН размещаются на испытательном стенде лаборатории, который представляет собой специально оборудованный участок, включающий в себя:

- пульт управления;

- преобразовательные устройства;

- испытательное поле с пунктами подключения к преобразовательным устройствам;

- системы защиты;

- оборудование, предназначенного для испытаний (испытываемый объект).

Блок-схема УВН приведена на рис. 1.

Пульт управления включает в себя: коммутационные аппараты, приборы и сигнализацию, предназначенные для управления испытаниями и экспериментом.

Преобразовательные устройства (ПУ) включают в себя высоковольтный трансформатор (ВВТ), уровень выходного напряжения которого регулируется с пульта, и выпрямительное устройство (ВУ), позволяющее изменять полярность выпрямленного напряжения. К преобразовательным устройствам также относятся специальные генерирующие устройства (СГУ): генераторы импульсных напряжений и токов (ГИН и ГИТ), диодно-емкостные умножители, электростатические генераторы, частотные инверторы и другие устройства.

Испытываемый объект размещается на испытательном поле УВН и через пункт подключения (ПП) присоединяется к соответствующему преобразовательному устройству, в зависимости от вида испытаний. В зависимости от вида источника испытательных напряжений и токов пунктами подключения могут быть выходные клеммы устройств.

На испытательном поле также размещаются измерительные устройсва (ИУ) для контроля уровней испытательных напряжений (киловольтметры) и для преобразования измеряемых величин перед подачей их на регистрирующие устройства (делители напряжения и тока).

Рис. 1. Блок - схема установки высокого напряжения

Общие требования к устройству испытательного поля

напряжение установка киловольтметр ток

Все высоковольтное оборудование и испытательное поле УВН должны быть ограждены постоянным или временным ограждением, исключающим возможность случайного прикосновения к голым или изолированным токоведущим частям или элементам устройств, находящимся под напряжениям. Металлические ограждения должны быть надежно заземлены. Если они открыты сверху, их высота должна быть не менее 1,7 м.

Ограждение испытательного поля должно иметь двери, снабженные блокировкой, сигнализацией и предупредительными плакатами.

Блокировка ограждения испытательного поля УВН должна отвечать следующим требованиям:

- при открывании дверей должно полностью сниматься напряжение с испытательного поля.

- при открытых дверях должна быть невозможна подача напряжения на испытательное поле.

Подача напряжения на испытательное поле должна сопровождаться звуковым или световым сигналом.

На испытательном стенде должна быть предусмотрена возможность отключения всех источников питания общим коммутационным аппаратом.

Испытательные установки, основанные на применении емкостных накопителей энергии (генераторы импульсных напряжений и токов, каскадные генераторы постоянного тока) должны иметь устройства автоматического заземления всех выводов при снятии напряжения.

Установки, предназначенные для испытаний изделий с большой емкостью (конденсаторов, кабелей), должны снабжаться устройствами для снятия остаточного заряда (заземляющие штанги).

Пульт управления УВН должен быть расположен так, чтобы испытательное поле находилось в зоне видимости оператора установки. Пульт должен быть снабжен сигнальными лампами, включенными в цепь:

а) аппаратов, подающих напряжение на пункты подключения;

б) блокировки дверей ограждений испытательных полей.

Металлические корпуса всего испытательного оборудования должны быть заземлены. Если по условиям испытаний прибор или объект испытаний заземлению не подлежит, он должен быть огражден.

В цепи питания испытательных электроустановок должно быть не менее двух разрывов, в том числе один видимый.

Высоковольтный вывод испытательного трансформатора (ВВТ) при сборке и наладке испытательной схемы, а также при подключении испытываемого объекта должен быть заземлен наложением заземляющих ножей, а на пункт подключения (ПП) наложена заземляющая штанга.

Схема электропитания установки высокого напряжения

Простейшая схема питания УВН, удовлетворяющая изложенным в главе 3 требованиям, приведена на рис. 2.

Рис. 2. Схема электропитания УВН

Два разрыва в цепи питания УВН создаются рубильником и автоматом - коммутационным аппаратом, снабженным устройством максимальной защиты по току. Видимый разрыв создается рубильником. В его коробке также размещаются плавкие предохранители. К коммутационным аппаратам питания оборудования испытательного поля относятся также нормально разомкнутая кнопка “пуск” и нормально замкнутая кнопка “стоп”, а также контакты дверной блокировки.

Напряжение на первичную обмотку повышающего высоковольтного трансформатора подается через контакты Р2 и Р3 магнитного пускателя (МП). Напряжение на катушку магнитного пускателя подается кнопкой “пуск”, при этом параллельно контактам этой кнопки включены контакты МП - Р1, которые удерживают цепь питания МП замкнутой при отпускании кнопки “пуск”.

Выключение питания высоковольтного трансформатора производится кнопкой “стоп”, при этом расцепляются контакты МП Р1 и цепь при отпускании кнопки “стоп” остается разомкнутой. Цепь питания МП также будет разомкнута при открывании двери на испытательное поле контактами дверной блокировки.

Измерительные устройства УВН

К измерительным устройствам, размещаемым на испытательном поле, относятся:

- киловольтметры,

- импульсные и статические делители напряжения,

- токовые шунты, индукционные измерители тока (пояса Роговского),

измерительные шаровые разрядники.

Электростатические киловольтметры

Электростатические киловольтметры основаны на действии сил электрического поля, а именно действии сил притяжения разноименно заряженных обкладок плоского конденсатора. Часть одной из обкладок подвижная и при появлении на ней зарядов под действием электрических сил она начинает отклоняться. На подвижной обкладке размещены зеркальце, а в киловольтметр встроен точечный источник света, луч которого падает на зеркальце и отражается на шкалу. Под действием электрических сил обкладка с зеркальцем разворачивается и отраженный луч передвигается по шкале. Действие киловольтметра иллюстрируется рисунком 3.

Рис. 3. Принцип действия электростатического вольтметра

Делители напряжения

Делители напряжения предназначены для снижения измеряемого напряжения до величины, на которую рассчитан индикаторный прибор. К индикаторным приборам относятся стрелочные приборы, осциллографы, аналого-цифровые преобразователи и др.

Делители напряжения по назначению делятся на делители для измерений постоянных напряжений, квазистационарных напряжений (переменных синусоидальных и периодических иной формы) и импульсных напряжений. По принципу действия делители делятся на резистивные (иногда называемые омическими), на емкостные и на комбинированные (емкостно-омические или компенсированные делители).

Для измерений постоянных напряжений используются только резистивные делители, в остальных случаях в зависимости от параметров квазистационарных и импульсных напряжений применяются также и остальные типы делителей. Более подробно параметры делителей будут рассматриваться в специальном курсе. Схемы разных типов делителей приведены на рис. 4.

А Б В Г

Рис. 4. Схемы делителей напряжения. А - резистивный (омический) делитель; Б - резистивный делитель, низкоомное плечо которого внутреннее сопротивление индикаторного прибора; В - емкостной делитель; Г - емкостно-омический (компенсированный) делитель.

Под коэффициентом деления делителя понимают отношение воздействующего на делитель напряжения к напряжению, снимаемому с нижнего плеча делителя R₂ :

У резистивного делителя:

У емкостного делителя:

У емкостно-омического делителя коэффициент деления есть частотнозависимая величина. При измерении прямоугольных импульсов его можно выразить:

Следует помнить, что в сопротивление и емкость входят входные сопротивление и емкость индикаторного прибора.

Индикаторными приборами при выполнении измерений постоянных и квазистационарных высоких напряжений с применением делителей напряжения служат различные типы стрелочных приборов, которые могут быть вынесены на пульт, а также электростатические киловольтметры. В случае Б (см. рис. 4) в качестве нижнего плеча делителя R₂ используется внутреннее сопротивление ИП. Индикаторными приборами при измерении импульсных напряжений являются импульсные осциллографы. Отличительной особенностью импульсных осциллографов для выполнения высоковольтных импульсных измерений является:

- большие допустимые значения входных напряжений (до 1000 В);

- отсутствие входных усилителей (прямой вход на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки ЭЛТ));

- низкая чувствительность ЭЛТ, позволяющая пользоваться делителями с малыми коэффициентами деления;

- наличие у осциллографа генератора подсветки, обеспечивающего яркое отображение измеряемого импульса на экране ЭЛТ, которое позволяет его фотографирование.

Токовые шунты и индукционные измерители тока (пояса Роговского)

При измерениях токов в испытываемых под высоким напряжением аппаратах применяются токовые шунты, представляющие собой резисторы с малым сопротивлением, падение напряжения на которых пропорционально протекаемому по ним току.

При измерениях постоянных токов используются резистивные шунты, требованиями к которым являются термическая устойчивость к измеряемым величинам токов, а также такая величина сопротивления шунта, которая не влияет на значение испытательного тока.

При измерениях переменных (квазистационарных) токов высокие требования предъявляются к индуктивности шунта. Падение напряжения на индуктивной составляющей шунта должно быть на несколько порядков меньше, чем на его резистивной составляющей, т.е. шунт необходимо выполнять безиндуктивным. Это обеспечивается выбором материала шунта и его конструктивным исполнением. Индикаторными приборами при измерениях на постоянном и переменном токах, как правило, используются стрелочные приборы.

Измерения импульсных токов производится безиндуктивными шунтами и поясами Роговского, представляющими собой катушку, в которой индуктируется полем тока э.д.с., пропорциональная измеряемому току. Схемы включения шунтов и пояса Роговского приведена на рис. 5.

Рис. 5. Схемы включения шунта и пояса Роговского

Измерения шаровыми разрядниками

Измерительные шаровые разрядники представляют собой два сферических электрода между которыми имеется измерительный промежуток. Измерение максимальных значений с помощью искровых промежутков основано на том, что при заданных размерах электродов и одинаковых внешних условиях пробой происходит при определенных известных напряжениях. При напряженности электрического поля в воздухе примерно 30 кВ/см выполняется условие самостоятельности разряда. Пробивные напряжения шаровых разрядников в зависимости от диаметра шаров и расстояния между ними нормированы ГОСТом, сведены в таблицы и используются при измерениях.

Размещено на Allbest.ru