Rodzaje i standardy badań urządzeń piorunochronnych

Sprzęt do impulsów piorunowych: podstawowa technologia w testach-wysokonapięciowych

Sprzęt do impulsów piorunowych służy jako podstawowe urządzenie testujące w-polu testowania wysokiego napięcia. Jego podstawową funkcją jest kontrolowana symulacja przejściowych impulsów wysokiego-napięcia i-prądu generowanych przez naturalne wyładowania atmosferyczne, umożliwiając w ten sposób naukową weryfikację wydajności izolacji i zdolności przeciw-zakłóceniom różnych urządzeń zasilających i systemów elektronicznych. Ponieważ poziom napięcia w sieci energetycznej stale rośnie i gęstość integracji sprzętu, testowanie impulsów piorunowych stało się kluczowym ogniwem w kontroli jakości produktu i ocenie niezawodności, a jego specyfikacje techniczne i standardowe systemy są coraz bardziej udoskonalane.

Zasada działania i podstawowy skład sprzętu impulsowego

Podstawowa koncepcja projektowa urządzeń impulsowych wywodzi się z zasady obwodu Marksa, która jest zasadniczo strukturą konwersji energii opartą na „równoległym ładowaniu i rozładowywaniu szeregowym”. Podczas fazy ładowania wiele stopni kondensatorów wewnątrz urządzenia jest podłączonych równolegle do źródła prądu stałego-wysokonapięciowego poprzez rezystory ładujące, przy czym każdy kondensator jest niezależnie ładowany do ustawionej wartości napięcia. Kiedy rozpoczyna się etap rozładowywania, następuje dokładne wyzwolenie pierwszego-stopnia zapłonu, co powoduje, że szeregowe przerwy kulowe każdego kolejnego stopnia ulegają rozpadowi i sekwencyjnemu przechodzeniu. To natychmiast przełącza wszystkie kondensatory stopnia w stan połączenia szeregowego. Napięcia każdego kondensatora nakładają się następnie, generując na zacisku wyjściowym impulsową falę napięcia o wyjątkowo dużej amplitudzie i bardzo krótkim czasie trwania. Konstrukcja ta umożliwia wykorzystanie źródeł zasilania o niższym-napięciem do generowania impulsowych wysokich napięć rzędu kilku megawoltów, a nawet kilkudziesięciu megawoltów, co znacznie zmniejsza trudności i koszty produkcji sprzętu.

Z punktu widzenia składu fizycznego kompletne urządzenie testujące impuls piorunowy składa się z co najmniej trzech podstawowych elementów: (1) korpusu generatora napięcia impulsowego, w którym znajdują się kondensatory, rezystory ładujące, rezystory czołowe fali, rezystory-ogonowe i przełączniki szczeliny kulowej w celu realizacji obwodu Marksa na każdym etapie; (2) system pomiarowy, zazwyczaj obejmujący rezystancyjny-pojemnościowy dzielnik napięcia lub różnicowe-całkowe urządzenie pomiarowe, w połączeniu z cyfrowym rejestratorem do rejestrowania i analizy przebiegu; oraz (3) układ sterowania i wyzwalania, odpowiedzialny za regulację napięcia ładowania, kontrolowanie czasu rozładowania i zapewnianie blokady zabezpieczającej. W przypadku zastosowań wymagających testów{{9}cięcia fali, należy zainstalować dodatkowe urządzenie-do cięcia fali, aby na siłę przerwać falę uderzeniową w określonym czasie za pomocą szczeliny kulowej-tnącej falę.

Klasyfikacja sprzętu i parametry techniczne

W zależności od celów symulacji i celów eksperymentalnych urządzenia udarowe piorunowe można wyraźnie podzielić na dwie kategorie: generatory napięcia udarowego piorunowego i generatory prądu udarowego piorunowego. Pierwsza skupia się na symulowaniu skutków naprężeń elektrycznych wywołanych przepięciem piorunowym na konstrukcje izolacyjne sprzętu, podczas gdy druga kładzie nacisk na odtworzenie skutków naprężeń termicznych i sił elektromagnetycznych, gdy prąd pioruna dociera do elementów-ograniczających napięcie, takich jak odgromniki.

W dziedzinie testowania systemów elektroenergetycznych-wysokonapięciowego standardową falę pełną impulsu piorunowego definiuje się jako przebieg podwójnie-wykładniczy z czasem czoła fali wynoszącym 1,2 mikrosekundy i czasem pół-szczytowym wynoszącym 50 mikrosekund. Te parametry kształtu fali nie są wybierane arbitralnie, ale wywodzą się z indukcji statystycznej opartej na obszernych danych z obserwacji wyładowań atmosferycznych, w rozsądny sposób reprezentujących typowe cechy indukowanego przepięcia piorunowego w napowietrznych liniach przesyłowych. Oprócz testów-pełnej fali, test-fali przerywanej impulsem piorunowym ma znaczącą wartość inżynieryjną. Tak-tak zwane „przerywanie” odnosi się do stromego skoku napięcia spowodowanego przez wymuszone przerwanie pełnej fali impulsu piorunowego przez zewnętrzną szczelinę podczas zbocza narastającego lub fazy czoła fali. Czas przerywania jest zwykle ustawiany w zakresie od 2 do 5 mikrosekund, co symuluje zjawisko nagłego spadku napięcia wynikającego z przeskoku izolacji podczas uderzenia pioruna. W przypadku sprzętu-wysokiego-napięcia, w którym maksymalne napięcie przekracza 800 kV, międzynarodowe standardy znacznie zmieniły dodatnią tolerancję czasu czoła fali, wydłużając ją do 100%, dzięki czemu czas czoła fali osiągnął 2,4 mikrosekundy. To dostosowanie w pełni uwzględnia różnice we właściwościach fizycznych podczas procesu wyładowywania-bardzo długich szczelin powietrznych, odzwierciedlając sposób, w jaki standardowy skład dostosowuje się do praktyki inżynierskiej.