I. Βασικοί Ορισμοί

Ο πυρήνας ενός θαλάμου πυκνωτή ζεύξης είναι a πυκνωτής σύζευξης υψηλής τάσης , μαζί με έναν διαιρέτη τάσης, μια μονάδα δειγματοληψίας, έναν διακόπτη γείωσης και μια αντίσταση απόσβεσης. Συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα δοκιμής τάσης αντοχής συχνότητας δικτύου/μερικής εκφόρτισης και αποτελεί βασικό εξάρτημα για pανίχνευση τεχνητής εκκένωσης και δοκιμή αντοχής τάσης συχνότητας ισχύος Χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα δοκιμών GIS, μετασχηματιστών, διακοπτών και καλωδίων υψηλής τάσης.

II. Πέντε βασικές λειτουργίες

1. Σύζευξη και εξαγωγή σήματος μερικής εκκένωσης (PD) (βασική εφαρμογή)

Κατά τη διάρκεια των δοκιμών υψηλής τάσης, ένα μερική εκκένωση Στο εσωτερικό του αντικειμένου δοκιμής (GIS, διακόπτης κυκλώματος, μετασχηματιστής οργάνων) παράγεται παλμικό ρεύμα, το οποίο δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα. Ένας πυκνωτής ζεύξης συνδέεται παράλληλα με τον ακροδέκτη υψηλής τάσης του αντικειμένου δοκιμής.

• Η υψηλή τάση συχνότητας ισχύος μπορεί να εφαρμοστεί στο δείγμα δοκιμής μέσω χωρητικής σύζευξης για την επίτευξη τάσης αντοχής.
• Το σήμα παλμού υψηλής συχνότητας μερικής εκφόρτισης (επίπεδο MHz) διακλαδώνεται από τον πυκνωτή ζεύξης και μεταδίδεται στον ανιχνευτής μερικής εκκένωσης (όργανο μερικής εκκένωσης, μονάδα λήψης παλμικού ρεύματος).
• Αναστέλλει τα σήματα συχνότητας ισχύος υψηλής τάσης 50Hz και επιτρέπει τη διέλευση μόνο ασθενών σημάτων μερικής εκφόρτισης υψηλής συχνότητας, επιτρέποντας την ποσοτική ανίχνευση του πλάτους και της συχνότητας εκφόρτισης της μερικής εκφόρτισης.

2. Διαιρέτης τάσης συχνότητας ισχύος και παρακολούθηση δειγματοληψίας τάσης

Ένας πυκνωτής ζεύξης, σε συνδυασμό με έναν βραχίονα διαχωρισμού χαμηλής τάσης, σχηματίζει ένας χωρητικός διαιρέτης τάσης Η υψηλή τάση (U_{total}) κατανέμεται σύμφωνα με την αντίστροφη αναλογία της χωρητικής άεργης αντίστασης, ενώ η πλευρά χαμηλής τάσης εξάγει ένα σήμα τυπικής τάσης χαμηλού πλάτους, το οποίο στη συνέχεια αποστέλλεται σε:

• Ψηφιακό βολτόμετρο;
• Συσκευή διακοπής προστασίας από υπέρταση.
• Η μονάδα συλλογής δεδομένων του πίνακα ελέγχου εξαλείφει την ανάγκη για ξεχωριστό εξωτερικό διαιρέτη τάσης, επιτρέποντας την ενσωματωμένη παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και τον έλεγχο της τάσης δοκιμής μέσω κλειστού βρόχου ρύθμισης τάσης.

3. Απομονώστε τη συχνότητα ισχύος υψηλής τάσης και προστατέψτε τα όργανα ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης.

Η τάση του κυκλώματος δοκιμής μπορεί να φτάσει δεκάδες έως εκατοντάδες kV. Ο εξοπλισμός ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης είναι ένα όργανο ακριβείας χαμηλής τάσης και δεν μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε υψηλή τάση. Οι πυκνωτές στο περίβλημα του πυκνωτή ζεύξης μπλοκάρουν ενέργεια συχνότητας συνεχούς ρεύματος/ισχύος, μεταδίδοντας μόνο ασθενείς παλμούς υψηλής συχνότητας, σχηματίζοντας ηλεκτρική απομόνωση. για να αποτρέψετε την είσοδο υψηλής τάσης στον κεντρικό υπολογιστή ανίχνευσης και την καύση του κυκλώματος , διασφαλίζοντας έτσι την ασφάλεια του εξοπλισμού και του προσωπικού.

4. Καταστέλλει τις ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας και μειώνει τον συντονισμό κυκλώματος υψηλής τάσης.

Οι μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης, οι αντιδραστήρες και οι πυκνωτές δοκιμής είναι επιρρεπείς σε συντονισμό υψηλής συχνότητας, δημιουργώντας θόρυβο παρεμβολής που καλύπτει το πραγματικό σήμα μερικής εκφόρτισης. Το περίβλημα ενσωματώνει αντιστάσεις απόσβεσης και κυκλώματα φιλτραρίσματος .

• Αιχμές ταλάντωσης στο κύκλωμα απορρόφησης.
• Μειώστε τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που προκαλούνται από εξωτερικές εκκενώσεις κορώνας και λειτουργίες μεταγωγής.
• Μειώστε τον θόρυβο υποβάθρου και βελτιώστε την αναλογία σήματος προς θόρυβο για ανίχνευση μερικής εκκένωσης.

5. Λειτουργίες γείωσης και προστασίας αποσύνδεσης ασφαλείας

Το ντουλάπι ενσωματώνεται ένας διακόπτης γείωσης υψηλής τάσης .

1. Μετά τη δοκιμή, κλείστε τον διακόπτη γείωσης για να αποφορτίσετε γρήγορα τον πυκνωτή ζεύξης και το υπολειπόμενο φορτίο του δείγματος δοκιμής στη γείωση, ώστε να αποτρέψετε την υπολειπόμενη ηλεκτροπληξία υψηλής τάσης.
2. Αναγκαστική γείωση κατά τη συντήρηση για τη δημιουργία μιας σαφώς ορατής διακοπής ασφαλείας.
3. Ορισμένα ερμάρια είναι εξοπλισμένα με προστασία από υπερένταση και βλάβη και μπορούν να παρακάμψουν γρήγορα την υψηλή τάση για να προστατεύσουν το μετασχηματιστής δοκιμής σε περίπτωση υπερθέρμανσης του δείγματος δοκιμής.

III. Δύο τυπικά σενάρια εφαρμογής

Σενάριο 1: Ολοκληρωμένο Σύστημα Δοκιμών για Μερική Εκφόρτιση και Τάση Αντοχής Συχνότητας Ισχύος του Διακόπτη GIS/Υψηλής Τάσης

Κύκλωμα δοκιμής: Μετασχηματιστής δοκιμής συχνότητας ισχύος → Συστοιχία πυκνωτών ζεύξης → Δείγμα δοκιμής GIS

• Κατά το στάδιο αντοχής τάσης: ο πυκνωτής ζεύξης είναι υπεύθυνος για την κατανομή τάσης και την παρακολούθηση τάσης.
• Στάδιο ανίχνευσης μερικής εκκένωσης: Σύζευξη και εξαγωγή σημάτων εκκένωσης για την παρακολούθηση εσωτερικών ελαττωμάτων μερικής εκκένωσης σε πραγματικό χρόνο.

Σενάριο 2: Καλώδιο τροφοδοσίας αντοχής σε τάση και σύστημα ανίχνευσης μερικής εκφόρτισης

Τα μακριά καλώδια έχουν μεγάλη χωρητικότητα ως προς τη γείωση, γεγονός που καθιστά το κύκλωμα επιρρεπές σε συντονισμό. Η συστοιχία πυκνωτών ζεύξης έχει διπλή λειτουργία διαίρεσης τάσης και φιλτραρίσματος για να φιλτράρει τις παρεμβολές φόρτισης καλωδίων και να εντοπίζει με ακρίβεια τις συνδέσεις καλωδίων και τη μερική εκφόρτιση στο μονωτικό στρώμα.

IV. Σύγκριση της Λογικής Συμπληρωματικής Βασικής Τεχνολογίας

Προβλήματα με αποσυνδεδεμένες συστοιχίες πυκνωτών:

1. Το σήμα μερικής εκφόρτισης δεν μπορεί να εξαχθεί, επομένως δοκιμή μερικής εκκένωσης δεν μπορεί να εκτελεστεί.
2. Δεν διαθέτει ενσωματωμένο διαιρέτη τάσης, με αποτέλεσμα η ακρίβεια μέτρησης τάσης να είναι χαμηλή.
3. Οι παρεμβολές υψηλής τάσης εισέρχονται απευθείας στο όργανο δοκιμών, προκαλώντας εξαιρετικά υψηλό θόρυβο και καθιστώντας αδύνατο τον εντοπισμό ελαττωμάτων.
4. Δεν υπάρχει κανάλι εκκένωσης υπολειμματικού φορτίου και υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας μετά τη δοκιμή.

Ο βασικός ρόλος, η ταξινόμηση και η αρχή λειτουργίας των διαιρέτων τάσης σε κυκλώματα ανίχνευσης υψηλής τάσης.

Οι τάσεις δοκιμής υψηλής τάσης μπορούν να φτάσουν χιλιάδες, δεκάδες ή ακόμα και εκατοντάδες κιλοβόλτ. Τα συνηθισμένα βολτόμετρα και τα τσιπ λήψης δεν μπορούν να αντέξουν άμεσα υψηλές τάσεις. Οι διαιρέτες τάσης είναι οι βασικές συσκευές δειγματοληψίας βηματικής μείωσης των συστημάτων ανίχνευσης υψηλής τάσης , τα οποία μειώνουν τα σήματα εξαιρετικά υψηλών τάσεων σε σήματα χαμηλής τάσης σε ακριβή αναλογία για χρήση σε κυκλώματα μέτρησης, προστασίας και ελέγχου.

I. Πέντε βασικές λειτουργίες

1. Μείωση υψηλής τάσης για την επίτευξη ασφαλούς μέτρησης (βασικότερη λειτουργία)

Έξοδοι εξοπλισμού υψηλής τάσης (ελεγκτές τάσης αντοχής, γεννήτριες παλμών, GIS, μετασχηματιστές μερικής εκφόρτισης, συσκευές συντονισμού σε σειρά) υψηλή τάση σε επίπεδο kV Τα συμβατικά όργανα και οι μονάδες λήψης ADC έχουν τάση αντοχής μόνο δεκάδων έως εκατοντάδων βολτ. Η άμεση σύνδεση θα προκαλούσε στιγμιαία βλάβη και καύση. Ένας διαιρέτης τάσης χρησιμοποιεί την αρχή της διαίρεσης τάσης αντίστασης/χωρητικότητας για να μετατρέψει την πρωτεύουσα υψηλή τάση \(U_1\) σε δευτερεύουσα χαμηλή τάση \(U_2\) σύμφωνα με έναν σταθερό λόγο διαίρεσης τάσης k.

\(U_2 = U_1 \times \frac{Z_2}{Z_1+Z_2}\) Παράδειγμα: Διαιρέτης τάσης 100kV/100V, είσοδος 100kV υψηλή τάση, έξοδος μόνο 100V χαμηλή τάση, μπορεί να διαβαστεί με ασφάλεια από πολύμετρο και κάρτα λήψης δεδομένων.

2. Ακριβής βαθμονόμηση και μέτρηση του πλάτους τάσης

Η αναλογία του διαιρέτη τάσης είναι εργοστασιακά βαθμονομημένη με ακρίβεια 0.2%/0.5%, χρησιμεύοντας ως μια αναφορά μέτρησης υψηλής πίεσης .

• Ανάγνωση σε πραγματικό χρόνο της πραγματικής εφαρμοζόμενης υψηλής τάσης κατά τη διάρκεια δοκιμών αντοχής σε τάση συχνότητας ισχύος και επαγόμενης τάσης αντοχής.
• Μέτρηση των μέγιστων τιμών των τάσεων κεραυνικής ώθησης και των τάσεων μεταγωγής.
• Η τάση δοκιμής εργοστασίου των μετασχηματιστών και των μετασχηματιστών οργάνων είναι ιχνηλάσιμη και πληροί τις μετρολογικές απαιτήσεις των προτύπων δοκιμών υψηλής τάσης GB/T και ANSI.

3. Απομονώστε τα κυκλώματα ελέγχου υψηλής και χαμηλής τάσης για να διασφαλίσετε την προσωπική ασφάλεια και την ασφάλεια του εξοπλισμού.

Ηλεκτρική μόνωση υψηλής και χαμηλής τάσης: Η πλευρά υψηλής τάσης συνδέεται με το δείγμα δοκιμής και Η πλευρά χαμηλής τάσης συνδέεται με τον βιομηχανικό έλεγχο, την απόκτηση δεδομένων και τη διεπαφή ανθρώπου-μηχανής. Αποτρέπει την είσοδο υψηλής τάσης στο σύστημα ασθενούς ρεύματος χαμηλής τάσης. , αποτρέπει την ηλεκτροπληξία των χειριστών και την καύση της πλακέτας μέτρησης και ελέγχου χαμηλής τάσης και αποτελεί απαραίτητο στοιχείο απομόνωσης ασφαλείας για κυκλώματα υψηλής τάσης.

4. Παρέχει ανατροφοδότηση τάσης για την επίτευξη ρύθμισης/ελέγχου καταστολής τάσης κλειστού βρόχου.

Τα τροφοδοτικά υψηλής τάσης (μεταβλητής συχνότητας συντονισμού, πηγή υψηλής τάσης DC, γεννήτρια τάσης παλμών) απαιτούν ανατροφοδότηση τάσης σε πραγματικό χρόνο για αυτόματη ρύθμιση.

1. Ο διαιρέτης τάσης εξάγει ένα σήμα δειγματοληψίας χαμηλής τάσης, το οποίο στη συνέχεια αποστέλλεται στον ελεγκτή.
2. Το PLC/μικροελεγκτής συγκρίνει την καθορισμένη τάση με την πραγματική τάση δειγματοληψίας.
3. Η αυτόματη ρύθμιση της μονάδας ισχύος ενίσχυσης εξασφαλίζει σταθερή έξοδο υψηλής τάσης, αποτρέποντας την πρόκληση ζημιάς στο δείγμα από υπερφόρτωση και υπερπίεση. Χωρίς διαιρέτη τάσης, η συσκευή υψηλής τάσης δεν μπορεί να επιτύχει αυτόματη ρύθμιση τάσης κλειστού βρόχου και μπορεί να εκτελέσει μόνο μια πρόχειρη χειροκίνητη ενίσχυση τάσης.

5. Σε συνδυασμό με το κύκλωμα προστασίας, παρέχει προστασία από υπέρταση και διακοπή.

• Κανονική λειτουργία: Η τάση εξόδου του διαιρέτη τάσης αντανακλά γραμμικά την υψηλή τάση.
• Τη στιγμή της βλάβης/flash-over του δείγματος: η υψηλή τάση πέφτει ξαφνικά και η τάση της δειγματοληψίας του διαιρέτη τάσης αλλάζει ταυτόχρονα. Το σύστημα ελέγχου εντοπίζει αμέσως το σφάλμα, διακόπτει γρήγορα την τροφοδοσία ώθησης και εκφορτίζει την υπολειπόμενη υψηλή τάση για να αποτρέψει ζημιές στον εξοπλισμό και περαιτέρω ζημιές.

II. Κατάλληλα σενάρια και πρόσθετες λειτουργίες διαφορετικών τύπων Διαιρέτες τάσης

1. Διαιρέτης τάσης αντίστασης (Υψηλή τάση συνεχούς ρεύματος, τάση αντοχής συνεχούς ρεύματος συχνότητας ισχύος)

• Ισχύει για: Υψηλή τάση συνεχούς ρεύματος, τάση συχνότητας ισχύος που αλλάζει αργά.
• Επιπλέον λειτουργία: Έχει επίσης τη λειτουργία αποφόρτιση υπολειμματικού φορτίου Μετά τη δοκιμή, η υψηλή τάση που είναι αποθηκευμένη στην χωρητικότητα του δείγματος απελευθερώνεται αργά μέσω της αντίστασης διαιρέτη τάσης για να αποφευχθεί η υπολειμματική ηλεκτροπληξία.
• Αδυναμία: Παράγει σημαντική θερμότητα υπό κρούσεις υψηλής συχνότητας, καθιστώντας το ακατάλληλο για κεραυνούς.

2. Χωρητικός διαιρέτης τάσης (υψηλής τάσης AC συχνότητας ισχύος, GIS, σειριακός συντονισμός)

• Ισχύει για: Τάση αντοχής AC συχνότητας ισχύος 50/60Hz και δοκιμή μερικής εκκένωσης;
• Πλεονεκτήματα: Χαμηλή απώλεια και χαμηλή αύξηση θερμοκρασίας, κατάλληλη για μακροχρόνιες συνεχείς δοκιμές υψηλής πίεσης.
• Λειτουργία: Για την εξάλειψη του σφάλματος μετατόπισης θερμοκρασίας σε διαιρέτες τάσης αντίστασης και την εξασφάλιση σταθερής μέτρησης τάσης κατά τη διάρκεια μακροχρόνιων δοκιμών.

3. Διαιρέτης τάσης αντίστασης-πυκνωτή (Διπλή χρήση AC/DC, ανίχνευση τάσης κεραυνού)

Μια σύνθετη δομή που ταιριάζει με αντίσταση + πυκνωτή χρησιμοποιείται τόσο για μετρήσεις AC/DC όσο και για μετρήσεις παροδικών κρούσεων.

• Ακριβής δειγματοληψία τάσης συχνότητας ισχύος σταθερής κατάστασης.
• Καταγράψτε την μέγιστη τιμή μιας κυματομορφής τάσης κεραυνού σε επίπεδο νανοδευτερολέπτου.
• Η καταστολή των ταλαντώσεων και η εξάλειψη της παραμόρφωσης της κυματομορφής είναι τυπικά στοιχεία δειγματοληψίας για δοκιμές τάσης ώθησης.

III. Συμπλήρωμα: Απαραίτητες υποστηρικτικές λειτουργίες για κυκλώματα υψηλής τάσης

1. Αποκατάσταση κυματομορφής Ο διαιρέτης τάσης RC δεν έχει παραμόρφωση φάσης και ο παλμογράφος μπορεί να αποκτήσει πλήρως την κυματομορφή υψηλής τάσης για μερική εκφόρτιση και ανάλυση κυματομορφής ώθησης.
2. Αντιστοίχιση αντίστασης Αντιστοιχίστε την αντίσταση εξόδου της πηγής υψηλής τάσης με την αντίσταση εισόδου του εξοπλισμού λήψης κατάντη για να αποτρέψετε την παραμόρφωση της αντανάκλασης του σήματος.
3. Τυπικά όργανα διαιρέτη τάσης: Οι τυποποιημένοι διαιρέτες τάσης υψηλής ακρίβειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγές βαθμονόμησης για τη βαθμονόμηση άλλου εξοπλισμού μέτρησης υψηλής τάσης (μετρητές υψηλής τάσης, μετασχηματιστές τάσης).

IV. Συνοπτικά

Ένας διαιρέτης τάσης είναι ουσιαστικά μια συσκευή μετατροπής, απομόνωσης και ανάδρασης σήματος υψηλής τάσης : μειώνει γραμμικά τις εξαιρετικά υψηλές τάσεις που δεν μπορούν να μετρηθούν άμεσα σε ασφαλείς χαμηλές τάσεις, ενώ παράλληλα πραγματοποιεί τέσσερις βασικές λειτουργίες: απομόνωση υψηλής τάσης, μέτρηση τάσης, ρύθμιση τάσης κλειστού βρόχου και προστασία από υπέρταση σφάλματος. Είναι μια απαραίτητη βασική συσκευή σε όλα τα κυκλώματα ανίχνευσης υψηλής τάσης και δοκιμής υψηλής τάσης.