Typy a skúšobné normy pre bleskové impulzné zariadenia

Lightning Impulse Equipment: Základná technológia pri vysokonapäťovom testovaní-

Impulzné bleskové zariadenie slúži ako základné testovacie zariadenie v oblasti vysokonapäťového testovania. Jeho primárnou funkciou je kontrolovaným spôsobom simulovať prechodné vysoko-napäťové a vysokoprúdové impulzy generované prirodzenými výbojmi blesku, čím umožňuje vedecké overenie izolačného výkonu a odolnosti rôznych energetických zariadení a elektronických systémov proti-rušeniu. Keďže úrovne napätia v elektrickej sieti neustále rastú a hustota integrácie zariadení sa zvyšuje, testovanie bleskových impulzov sa stalo kritickým článkom pri kontrole kvality produktu a hodnotení spoľahlivosti, pričom jeho technické špecifikácie a štandardné systémy sa čoraz viac zdokonaľujú.

Princíp činnosti a základné zloženie bleskového impulzného zariadenia

Základná koncepcia zariadenia na impulzné blesky vychádza z princípu Marxovho obvodu, čo je v podstate štruktúra premeny energie založená na „paralelnom nabíjaní a sériovom vybíjaní“. Počas fázy nabíjania je viacero stupňov kondenzátorov vo vnútri zariadenia pripojených paralelne k vysokonapäťovému zdroju jednosmerného napätia- cez nabíjacie odpory, pričom každý kondenzátor sa nabíja nezávisle na prednastavenú hodnotu napätia. Keď sa začne fáza vybíjania, presne sa spustí prvá-etapa medzery medzi guľôčkami zapaľovania, čo spôsobí, že sériové medzery každej nasledujúcej fázy sa rozpadnú a vedú postupne. To okamžite prepne všetky stupňové kondenzátory do stavu sériového zapojenia. Napätia každého kondenzátora sa potom superponujú a generujú pulzný priebeh napätia s extrémne vysokou amplitúdou a veľmi krátkym trvaním na výstupnej svorke. Tento dizajn umožňuje použitie zdrojov energie s nižším{7}}napätím na generovanie impulzného vysokého napätia niekoľkých megavoltov alebo dokonca desiatok megavoltov, čím sa výrazne znížia výrobné ťažkosti a náklady.

Z hľadiska fyzikálneho zloženia pozostáva kompletné zariadenie na testovanie impulzov bleskom aspoň z troch základných komponentov: (1) telo generátora impulzného napätia, ktoré integruje kondenzátory, nabíjacie odpory, vlnové -predné odpory, vlnové{2}}koncové odpory a guľôčkové-prepínače na realizáciu Marxovho obvodu v každej fáze; (2) merací systém, ktorý zvyčajne zahŕňa odporový{5}}kapacitný delič napätia alebo diferenciálne{6}}integrálne meracie zariadenie, kombinovaný s digitálnym záznamníkom na získavanie a analýzu priebehu; a (3) riadiaci a spúšťací systém, zodpovedný za reguláciu nabíjacieho napätia, riadenie časovania vybíjania a zabezpečenie bezpečnostnej blokovacej ochrany. Pre aplikácie vyžadujúce testy-prerezávania vĺn je potrebné nainštalovať ďalšie zariadenie{10}na rezanie vĺn, ktoré násilne preruší rázovú vlnu vo vopred určenom čase pomocou guľôčkovej medzery-vĺn.

Klasifikácia zariadení a technické parametre

V závislosti od cieľov simulácie a experimentálnych účelov možno zariadenia na bleskové impulzy jasne rozdeliť do dvoch kategórií: generátory bleskového impulzného napätia a generátory bleskového impulzného prúdu. Prvý z nich sa zameriava na simuláciu účinkov elektrického namáhania bleskového prepätia na izolačné konštrukcie zariadení, zatiaľ čo druhý kladie dôraz na reprodukciu tepelného namáhania a účinkov elektromagnetickej sily, keď sa bleskový prúd vstrekuje do komponentov obmedzujúcich napätie-, ako sú bleskojistky.

V oblasti vysoko{0}}testovania energetických systémov je štandardná plná vlna bleskového impulzu definovaná ako dvojitý-exponenciálny tvar vlny s dobou čela vlny 1,2 mikrosekundy a pol-špičkovým časom 50 mikrosekúnd. Tieto parametre tvaru vlny nie sú ľubovoľne zvolené, ale sú odvodené zo štatistickej indukcie založenej na rozsiahlych údajoch o pozorovaní prirodzeného blesku, primerane reprezentujúcich typické charakteristiky indukovaného bleskového prepätia na nadzemných prenosových vedeniach. Okrem úplného-testovania vĺn má významnú technickú hodnotu aj test-prerušovanej vlny bleskom. Tak{10}}takzvané „seknutie“ sa týka prudkého skoku napätia spôsobeného násilným prerušením celej vlny blesku cez vonkajšiu medzeru počas nábežnej hrany alebo fázy čela vlny. Čas sekania sa zvyčajne nastavuje medzi 2 a 5 mikrosekundami, čím sa simuluje jav náhleho poklesu napätia v dôsledku preskoku izolácie počas úderu blesku. Pre ultra-vysoko{16}}napäťové zariadenia, kde maximálne napätie presahuje 800 kV, medzinárodné štandardy výrazne revidovali kladnú toleranciu času čela vlny, čím ju rozšírili na 100 %, čím umožnili, aby čas čela vlny dosiahol 2,4 mikrosekundy. Táto úprava plne zohľadňuje rozdiely vo fyzikálnych vlastnostiach počas procesu vypúšťania ultra-dlhých vzduchových medzier a odráža, ako sa štandardné zloženie prispôsobuje inžinierskej praxi.