I. Definiții de bază

Nucleul unui dulap de condensatoare de cuplare este a condensator de cuplare standard de înaltă tensiune , împreună cu un divizor de tensiune, o unitate de eșantionare, un comutator de împământare și o rezistență de amortizare. Acesta este conectat în serie la circuitul de testare a tensiunii de rezistență la frecvența industrială/descărcării parțiale și este o componentă esențială pentru pdetectarea descărcărilor artificiale și testarea tensiunii de rezistență la frecvența industrială Este utilizat pe scară largă în sistemele de testare GIS, a transformatoarelor, a tablourilor de distribuție și a cablurilor de înaltă tensiune.

II. Cinci funcții principale

1. Cuplare și extracție a semnalului de descărcare parțială (PD) (aplicație principală)

În timpul testării la înaltă tensiune, o descărcare parțială În interiorul obiectului testat (GIS, întrerupător de circuit, transformator de măsură) se generează un curent pulsatoriu, care nu poate fi măsurat direct. Un condensator de cuplare este conectat în paralel cu terminalul de înaltă tensiune al obiectului testat.

• Tensiunea de înaltă frecvență industrială poate fi aplicată eșantionului de testare prin cuplare capacitivă pentru a obține tensiunea de rezistență;
• Semnalul impulsiv de înaltă frecvență al descărcării parțiale (nivel MHz) este șuntat de condensatorul de cuplare și transmis către detector de descărcare parțială (instrument de descărcare parțială, unitate de achiziție a curentului pulsatoriu).
• Blochează semnalele de înaltă tensiune și frecvență de 50 Hz și permite transmiterea doar a semnalelor slabe de descărcare parțială de înaltă frecvență, permițând detectarea cantitativă a amplitudinii și frecvenței descărcării parțiale.

2. Divizor de tensiune de frecvență industrială și monitorizare a eșantionării tensiunii

Un condensator de cuplare, asociat cu un braț divizor de joasă tensiune, formează un divizor capacitiv de tensiune Tensiunea înaltă (U_{total}) este distribuită conform raportului invers al reactanței capacitive, în timp ce partea de joasă tensiune emite un semnal de tensiune standard de mică amplitudine, care este apoi trimis către:

• Voltmetru digital;
• Dispozitiv de declanșare a protecției la supratensiune;
• Modulul de achiziție de date al panoului de control elimină necesitatea unui divizor de tensiune extern separat, permițând monitorizarea integrată în timp real și controlul reglării tensiunii în buclă închisă a tensiunii de testare.

3. Izolați frecvența de înaltă tensiune și protejați instrumentele de detectare a descărcărilor parțiale.

Tensiunea circuitului de testare poate ajunge de la zeci la sute de kV. Echipamentul de detectare a descărcărilor parțiale este un instrument de precizie de joasă tensiune și nu poate fi conectat direct la înaltă tensiune. Condensatoarele din dulapul condensatorului de cuplare blochează energia de curent continuu/frecvență electrică, transmițând doar impulsuri slabe de înaltă frecvență, formând izolație electrică. pentru a preveni pătrunderea tensiunii înalte în gazda de detectare și arderea circuitului , asigurând astfel siguranța echipamentelor și a personalului.

4. Suprimarea oscilațiilor de înaltă frecvență și amortizarea rezonanței circuitului de înaltă tensiune.

Transformatoarele de testare de înaltă tensiune, bobinele de reacție și condensatoarele de testare sunt predispuse la rezonanță de înaltă frecvență, generând zgomot de interferență care maschează semnalul real de descărcare parțială. Dulapul încorporează rezistențe de amortizare și circuite de filtrare .

• Vârfuri de oscilație în circuitul de absorbție;
• Reduce interferențele electromagnetice cauzate de descărcarea externă prin coroană și de operațiunile de comutare;
• Reduce zgomotul de fundal și îmbunătățește raportul semnal-zgomot pentru detectarea descărcărilor parțiale.

5. Funcții de protecție la împământare și deconectare

Dulapul se integrează un întrerupător de împământare de înaltă tensiune .

1. După test, închideți întrerupătorul de împământare pentru a descărca rapid condensatorul de cuplare și sarcina reziduală a eșantionului de testare la masă pentru a preveni electrocutarea reziduală de înaltă tensiune.
2. Împământare forțată în timpul întreținerii pentru a stabili o întrerupere de siguranță clar vizibilă;
3. Unele dulapuri sunt echipate cu protecție la supracurent și la defecțiune și pot ocoli rapid tensiunea înaltă pentru a proteja... transformator de testare în cazul conturării probei de testat.

III. Două scenarii tipice de aplicare

Scenariul 1: Sistem integrat de testare pentru descărcarea parțială și tensiunea de rezistență la frecvența industrială a GIS/întrerupătorului de înaltă tensiune

Circuit de testare: Transformator de testare a frecvenței industriale → Baterie de condensatoare de cuplare → Eșantion de testare GIS

• În timpul etapei de tensiune de rezistență: condensatorul de cuplare este responsabil pentru divizarea tensiunii și monitorizarea tensiunii;
• Etapa de detectare a descărcărilor parțiale: Cuplarea și extragerea semnalelor de descărcare pentru a monitoriza defectele interne de descărcare parțială în timp real.

Scenariul 2: Sistem de detectare a tensiunii de rezistență a cablului de alimentare și a descărcărilor parțiale

Cablurile lungi au o capacitate mare la masă, ceea ce face ca circuitul să fie predispus la rezonanță. Bateria de condensatoare de cuplare are o funcție dublă de divizare a tensiunii și filtrare pentru a filtra interferențele de încărcare a cablurilor și a identifica cu precizie îmbinările cablurilor și descărcările parțiale în stratul de izolație.

IV. Compararea logicii tehnologiei cheie suplimentare

Probleme cu bateriile de condensatoare necuplate:

1. Semnalul de descărcare parțială nu poate fi extras, deci testarea descărcărilor parțiale nu poate fi efectuată.
2. Nu are un divizor de tensiune încorporat, ceea ce duce la o precizie slabă a măsurării tensiunii.
3. Interferența de înaltă tensiune pătrunde direct în instrumentul de testare, provocând zgomot extrem de puternic și făcând imposibilă determinarea defectelor;
4. Nu există un canal de descărcare a sarcinii reziduale și există riscul de electrocutare după test.

Rolul principal, clasificarea și principiul divizoarelor de tensiune în circuitele de detectare a înaltă tensiune.

Tensiunile de testare de înaltă tensiune pot ajunge la mii, zeci sau chiar sute de kilovolți. Voltmetrele obișnuite și cipurile de achiziție nu pot rezista direct la tensiuni înalte. Divizoarele de tensiune sunt principalele dispozitive de eșantionare descendentă ale sistemelor de detectare a înaltei tensiuni , care reduc tensiunile ultra-înalte la semnale de joasă tensiune într-un raport precis pentru utilizare în circuite de măsurare, protecție și control.

I. Cinci funcții principale

1. Reducerea tensiunii înalte pentru a obține o măsurare sigură (funcția cea mai elementară)

Echipamente de înaltă tensiune (teste de tensiune de rezistență, generatoare de impulsuri, GIS, descărcare parțială a transformatoarelor, dispozitive rezonante serie) ieșiri tensiune înaltă la nivel de kV Instrumentele convenționale și modulele de achiziție ADC au o tensiune de rezistență de doar zeci până la sute de volți; conectarea directă ar provoca o defecțiune și o ardere instantanee. Un divizor de tensiune folosește principiul diviziunii tensiunii rezistență/capacitate pentru a converti tensiunea înaltă primară \(U_1\) în tensiune joasă secundară \(U_2\) conform unui raport fix de divizare a tensiunii k.

\(U_2 = U_1 \times \frac{Z_2}{Z_1+Z_2}\) Exemplu: divizor de tensiune 100kV/100V, intrare 100kV tensiune înaltă, ieșire doar 100V tensiune joasă, poate fi citit în siguranță cu un multimetru și o placă de achiziție de date.

2. Calibrare și măsurare precisă a amplitudinii tensiunii

Raportul divizorului de tensiune este calibrat din fabrică cu o precizie de 0.2%/0.5%, servind ca o referință de măsurare a presiunii înalte .

• Citirea în timp real a tensiunii înalte aplicate în timpul testelor de tensiune de rezistență la frecvență industrială și de tensiune de rezistență indusă;
• Măsurarea valorilor de vârf ale impulsurilor de trăsnet și ale tensiunilor de impuls de comutare;
• Tensiunea de testare din fabrică a transformatoarelor și transformatoarelor de măsură este trasabilă și îndeplinește cerințele metrologice ale standardelor de testare de înaltă tensiune GB/T și ANSI.

3. Izolați circuitele de comandă de înaltă și joasă tensiune pentru a asigura siguranța persoanelor și a echipamentelor.

Izolare electrică de înaltă și joasă tensiune: Partea de înaltă tensiune este conectată la eșantionul de testare și Partea de joasă tensiune este conectată la controlul industrial, achiziția de date și interfața om-mașină. Blochează pătrunderea tensiunii înalte în sistemul de curent slab de joasă tensiune. , previne electrocutarea operatorilor și arderea plăcii de măsurare și control de joasă tensiune și este o componentă esențială de izolare a siguranței pentru circuitele de înaltă tensiune.

4. Oferă feedback de tensiune pentru a realiza reglarea/suprimarea tensiunii în buclă închisă.

Sursele de alimentare de înaltă tensiune (rezonante cu frecvență variabilă, surse de curent continuu de înaltă tensiune, generatoare de tensiune impulsivă) necesită feedback de tensiune în timp real pentru reglarea automată.

1. Divizorul de tensiune emite un semnal de eșantionare de joasă tensiune, care este apoi trimis către controler.
2. PLC-ul/microcontrolerul compară tensiunea setată cu tensiunea reală eșantionată;
3. Reglarea automată a unității de alimentare boost asigură o ieșire stabilă de înaltă tensiune, prevenind deteriorarea probei de către supratensiune și supraoscilații. Fără un divizor de tensiune, dispozitivul de înaltă tensiune nu poate realiza o reglare automată a tensiunii în buclă închisă și poate efectua doar o creștere manuală aproximativă a tensiunii.

5. Împreună cu circuitul de protecție, oferă protecție la supratensiune și la defecțiune.

• Funcționare normală: Tensiunea de ieșire a divizorului de tensiune reflectă liniar tensiunea înaltă;
• În momentul unei defecțiuni/flash-over-uri a eșantionului: tensiunea înaltă scade brusc, iar tensiunea divizorului de tensiune de eșantionare se modifică sincron; sistemul de control identifică imediat defectul, întrerupe rapid alimentarea cu energie electrică de amplificare și descarcă tensiunea înaltă reziduală pentru a preveni deteriorarea echipamentului și alte daune.

II. Scenarii adecvate și funcții suplimentare ale diferitelor tipuri de Divizoare de tensiune

1. Divizor de tensiune rezistiv (tensiune înaltă CC, tensiune de rezistență CC la frecvență industrială)

• Aplicabil la: tensiune continuă înaltă, tensiune de frecvență industrială cu schimbare lentă;
• Funcție suplimentară: De asemenea, are funcția de a descărcarea sarcinii reziduale După testare, tensiunea înaltă stocată în condensatorul probei este eliberată lent prin rezistența divizorului de tensiune pentru a evita șocurile electrice reziduale.
• Punct slab: Generează căldură semnificativă în cazul impacturilor de înaltă frecvență, ceea ce îl face nepotrivit pentru loviturile de trăsnet.

2. Divizor de tensiune capacitiv (frecvență industrială CA înaltă tensiune, GIS, rezonantă serie)

• Aplicabil la: tensiune de rezistență CA la frecvența industrială de 50/60 Hz și test de descărcare parțială;
• Avantaje: Pierderi reduse și creștere scăzută a temperaturii, potrivite pentru testarea continuă la presiune înaltă pe termen lung;
• Funcție: Pentru a elimina eroarea de derivă a temperaturii în divizoarele de tensiune rezistive și pentru a asigura o măsurare stabilă a tensiunii în timpul testelor pe termen lung.

3. Divizor de tensiune rezistor-condensator (Utilizare dublă AC/DC, detectarea tensiunii impulsive de trăsnet)

O structură compozită de adaptare a rezistorului + condensatorului este utilizată atât pentru măsurători AC/DC, cât și pentru măsurători tranzitorii de impact.

• Eșantionare precisă a tensiunii de frecvență industrială în regim staționar;
• Capturați valoarea de vârf a unei forme de undă a tensiunii impulsive de fulger la nivel de nanosecunde;
• Suprimarea oscilațiilor și eliminarea distorsiunii formei de undă sunt elemente standard de eșantionare pentru testele de tensiune impulsivă.

III. Supliment: Funcții de susținere indispensabile pentru circuitele de înaltă tensiune

1. Restaurarea formei de undă Divizorul de tensiune RC nu are distorsiuni de fază, iar osciloscopul poate achiziționa complet forma de undă de înaltă tensiune pentru analiza descărcărilor parțiale și a formei de undă impulsive;
2. Potrivirea impedanței Potriviți impedanța de ieșire a sursei de înaltă tensiune cu impedanța de intrare a echipamentului de achiziție din aval pentru a preveni distorsiunea reflexiei semnalului;
3. Instrumente standard cu divizor de tensiune: Divizoarele de tensiune standard de înaltă precizie pot fi utilizate ca surse de calibrare pentru calibrarea altor echipamente de măsurare de înaltă tensiune (voltmetre, transformatoare de tensiune).

IV. În rezumat

Un divizor de tensiune este, în esență, un dispozitiv de conversie, izolare și feedback de semnal de înaltă tensiune Reduce liniar tensiunile ultra-înalte care nu pot fi măsurate direct la tensiuni joase sigure, realizând în același timp patru funcții principale: izolarea tensiunii înalte, măsurarea tensiunii, reglarea tensiunii în buclă închisă și protecția la supratensiune. Este un dispozitiv cheie indispensabil în toate circuitele de detectare a tensiunii înalte și de testare a tensiunii înalte.