RDCJ300KV雷电冲击.docx
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RDCJ300KV雷电冲击
RDCJ-300KV雷电冲击电压发生器
技术条件
一、使用条件
海拔高度：
<1000米
相对湿度：
<90%
环境温度：
－10℃～＋40℃
无灰尘、无毒、无腐蚀气体。
当湿度>90％凝露时，表面揩干，自然风干后，可继续使用。
相对湿度大于90％时，输出不降低。
二、额定参数值
1、额定标称电压：
±300千伏
2、额定级电压：
±150千伏
3、额定能量：
11.25千焦耳
4、冲击总电容：
0.25微法（脉冲电容器1微法/2×75千伏,共3台）
5、负载能力：
0～5000微微法。
6、输出冲击电压波形
（1）1.2/50微秒雷电冲击电压全波，电压（空载）不小于95%；
（2）截断时间2～5微秒雷电冲击电压截波，电压效率大于85%；
冲击电压波形参数及其偏差均符合有关国家标准的要求。
7、使用持续时间：
在80％额定电压以上,每90秒充放电一次可连续运行；在80％额定电压以下，每45秒充放电一次可连续运行。
三、主要部件
1.充电部分
（1）、采用恒流充电装置
（2）、采用绝缘筒油浸式充电变压器，原边电压220伏，付边电压85千伏，额定容量5千伏安，变压器密封良好，无渗漏油；
（3）、采用2DL-200千伏/100毫安的高压整流硅堆；
（4）、高压整流硅堆保护电阻采用漆包电阻丝有感密绕在绝缘管上；
（5）、采用不对称倍压充电方式；
（6）、恒流充电装置在20%～100%额定充电电压范围内，实际充电电压与整定电压偏差不大于±1%,充电电压的不稳定性不大于±1%,充电电压的可调精度为1%.
（7）、直流电阻分压器采用150千伏，300兆欧油浸式金属膜电阻，低压臂电阻装在分压器底法兰内，低压臂上的电压信号用屏蔽电缆引入控制台内。
（8）、自动接地开关采用电磁铁分合接地机构，试验停止时可自动将主电容器经保护电阻接地。
（9）、恒流充电的电感、电容装在控制台内，充电变压器、高压整流硅堆、保护电阻、自动接地开关和绝缘支柱等安装在一个移动式底盘上。
2、本体部分
（1）本体采用不对称倍压充电方式，每级额定电压150千伏。
（2）本体采用组合式结构，分三级组装，便于拆装。
每级包括MWF－1/2×75铁外壳油浸式脉冲电容器，钳位电阻，充电电阻，波头电阻，波尾电阻和点火球隙等。
（3）第一级球隙采用双边异极性触发，第2级至第3级球隙均采用三间隙球隙点火，同步误动率或拒动率不大于5%。
（4）各级球隙距离由电动机驱动作直线调整，控制台指示对应球距的充电电压，传动结构带有上下限位开关。
（5）球隙距离可在控制台上手动或自动调节。
（6）本体装在一个移动式底盘上，300千伏冲击电压发生器本体高约1.3米，发生器总重量不大于700kg。
3、分压器
（1）300千伏弱阻尼电容分压器。
高压臂电容器额定参数300千伏/400微微法。
该分压器配备一只低压臂电容器，其分压比分别为1500:
1。
弱阻尼电容分压器的方波响应过冲不大于20％，方波响应特性满足IEC及GB/T16927标准要求。
4、300KV多球截波装置
多球截波装置包括900微微法/100千伏均压电容3台，截波点火球隙3对，2～5微秒延时触发装置等，截波电压范围为60KV～300KV，截断时间为2～5微秒，截断时间分散性标准偏差不大于0.15微秒，截波过零系数为0.25～0.35。
多球截波球隙距离由控制台通过电动传动机构调节。
5、恒流充电控制台：
包括手动控制和自动控制二部分。
（选件）
手动控制和自动控制主要用于完成以下动作:
（1）充电设备自动接地和自动解除接地
（2）点火球隙距离手动/自动调整
（3）恒流充电
（4）充电电压手动/自动调整
（5）手动/自动发出点火脉冲
（6）手动/自动响警铃
（7）过电流/过电压自动保护
控制台的状态指示
（1）充电变压器输入电流指示
（2）充电变压器输入电压指示
（3）整定电压数字式电压表指示
（4）第一级电容器充电电压数字式电压表指示
（5）点火球隙指示
（6）其它指示灯和符号
6、ATS数字测量分析系统（选件）
以美国Tektronix公司的TDS1012数字存储示波器为波形数据采集平台，读冲击波形采样序列。
可记录雷电全波、操作波、雷电截波、陡波、冲击电流和方波冲击电流等。
采用TDS1012B示波器，2通道，9位，10K记录长度，最高采样率1.25GS/S，有USB接口。
静态整体非线性0.5％、动态局部非线性0.8％、时基整体非线性<0.5％TX、采样间隔偏差：
<1/6采样间隔、冲击刻度因数：
在0.5*T1－2*T2（TC）区间1％。
可记录雷电波、截波、操作波、陡波。
抗干扰能力强，在各种波形的最大电压下干扰电平不超过满量程的1％。
该系统波形记录采用美国TektronixTDS2012数字式双通道存储式示波器，其波形记录系统主要参数如下：
输入电压<400伏,带宽100MHZ,垂直分辨率9bits,通道数2存储长度10K/每通道,最高采样率100MS/s
该装置主要配备TDS2012系列数字式存储示波器,HPDJ200喷墨式打印机,双屏蔽测量电缆（长度大于20米）等.
表1冲击电压波形及其参数
类型
序号
冲击电压类型
波形参数
备注
1
雷电冲击全波
波头时间T1
波尾时间T2
峰值Up
各种试品
2
雷电冲击截波
波头时间T1
截波时间Tc
截断时间
过零系数K0
峰值Up
各种试品
表2测量系统不确定度（含分压器）
测量的冲击波类型
测量系统不确定度（含分压器）
雷电波、截波、操作波
3%
合成绝缘纸1000KV/s陡波
4%
线路绝缘纸2500KV/s陡波
5%
RDCJ冲击电压发生器测控一体化系统
1．概述
RDCJ冲击电压发生器测控一体化系统是集测量、控制于一体的高电压设备自动化信息平台，它以超高速、大容量瞬态信号采集模块、程控放大器以及下位机及执行机构为核心部件组成，通过工业控制计算机实现对全系统的全自动控制和快速信号分析处理。
由于采用通用的工业控制计算机作为信息平台，为日后的冲击电压发生器测控升级和扩充提供了广阔的空间，同时为构建试验室信息中心提供了硬件基础。
以上各个部分均按照工业级工艺标准设计制造，为系统可靠性、稳定性、精确度、及运行速度提供了保证。
RDCJ针对高电压试验室的运行环境，尤其考虑了冲击试验的特点采用了抗强电磁干扰设计，技术性能指标满足IEC61083以及IEEE1122、GB/T16896.1-1997/200X、IEC61000等标准的要求。
操作软件在VC编程环境下编写，基于WINDOWS操作系统运行，为系统兼容性，通用性提供了保证。
界面简单直观、便于操作。
2．主要特点
●全测控一体化；集成度高；
●高精度（12Bit）、高速数据采样（100MS/s）替代了惯用的示波器加峰值表的模式；
●系统采用上下位机模式，上下位机之间用光纤连接。
●在试验过程中实时显示波形及波形参数，包括峰值、波头时间、波尾（截断）时间，并存贮数据；
●波形分析软件通过IEC1083-2检测光盘测试；
●工业一体化设计具有高稳定性、高可靠性和优异的电磁兼容性，不需要任何额外的屏蔽装置；
●自动生成试验报告和图表；
●同时显示试验电压和试品电流的波形，便于比对分析；
●通过网络（LAN）实现远程控制和数据传输功能，测量数据可以实时共享；
●用户根据试验内容预设的参数可以保存和重新调用，避免重复性工作；
●上下位机采用光纤隔离，保证了操作台的安全性。
●上下位机通讯采用全双工模式，使用专用通讯协议，保证了通讯的可靠性。
●硬件电器连锁，保证操作的正确性和可靠性；
●软件两级操作互锁，上位机（工业控制计算机）会根据当前状态屏蔽不合法的操作，下位机在执行任何操作前都要根据当前状态进行合法性判断，然后执行。
●采用闭环控制恒流充电及电压微调的充电模式，既保证了充电的精度又缩短了充电时间。
3．控制系统的主要功能
●自动充电方式：
设定每级充电电压值自动充电并保持；
●手动充电方式：
手动调节电压并微调；
●同步球隙根据所整定的充电电压，自动调整球隙距离，并显示实际的距离值。
球隙限位开关动作时，发出指示；特设球隙距离微调，便于小范围的调节球距。
●充电速度选择，用户可根据试验需要，分5档选择充电速度。
●标准化的波形编辑系统，对波形的测量可以通过鼠标拖拉完成，也可方便地缩放波形；
●自动转换充电电压极性,并在屏幕上显示；
●过压、过流保护，自动接地；
●自动点火：
根据设定的参数，包括整定电压值和整定时间值自动完成一个升压、保持、点火的过程；
●可以直观的显示每次放电的状况，包括放电电压值、正常放电或自放电；
●紧急分闸，不同于手动分闸，紧急分闸直接通过按钮切断主回路电源，用于异常状况，如控制室停电等。
4．系统结构
系统结构示意图如图2：
图2中绿线所包围的部分为测控一体化系统。
下位机直接与冲击电压发生器本体、电源及截波装置相连，所有底层操作如继电器开合由下位机控制，上位机通过光纤与下位机相连，通过向下位机发送指令来驱动本体、电源及截波装置，下位机不断地采集数据，获取当前状态，同时不间断地向上位机发送采集的数据，分压器电压电流信号通过采集模块连接到上位机。
5.技术参数
测量通道数
2通道
采样速率
100MS/s
幅值分辨率
9Bits
幅值误差
<1%
显示屏幕
15”LCD，1024×76832位真彩色
上位机
以IntelP42.4GHz处理器为核心的一体化工作站为平台
下位机控制单元
以基于51内核的MCU处理器为主控单元
截波点火控制脉冲延时
精度0.1us。
隔离单元耐电强度
>2500V/RMS,1min
下位机AD采样分辨率
9Bit
下位机AD采样非线性误差
<1LSB
下位机AD采样时间
<10us
下位机AD采样通道
8
下位机数字通道
32输入，32输出
八、验收要求
1.控制系统的各项控制功能和显示功能达到预期指标。
2.所有传动机构、接地装置工作正常。
3.整体外观没有明显缺陷。
4.冲击试验
（1）本体空升试验一次。
本体的空升电压达到预期要求，分压器工作正常（分压器允许）。
试验过程中，本体、分压器、传动装置、接地装置及控制显示装置工作正常。
（2）本体负荷试验。
本体空升到标称电压，对单110KV变压器冲击耐压试验。
试验过程中，本体、分压器、传动装置、接地装置及控制显示装置工作正常。
（3）截波冲击试验。
截波装置的标称电压应达到预期值。
试验过程中，本体、截波装置、分压器、传动装置、接地装置及控制显示装置工作正常。
（考虑到冲击装置的效率，若无法提供截波装置的标称电压，则按本体能够提供的最大电压作为验收标准）。
（4）冲击电压发生器本体在10%-90%额定电压下进行,本体可靠动作范围应达到15%-20%。
（5）雷电全波波形验收
雷电冲击试验波形参数:
波头时间1.2±30％,波尾时间50±20％（参照国标GB/T16927.1）
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