I. Основные определения

В основе корпуса разделительного конденсатора лежит... a высоковольтный стандартный разделительный конденсатор Вместе с делителем напряжения, блоком отбора проб, заземляющим выключателем и демпфирующим резистором он подключается последовательно к цепи испытания на выдерживаемое напряжение/частичный разряд промышленной частоты и является ключевым компонентом для pобнаружение частичных разрядов и испытания на выдерживаемое напряжение промышленной частоты Он широко используется в системах ГИС, трансформаторах, распределительных устройствах и системах высоковольтного тестирования кабелей.

II. Пять основных функций

1. Связь и извлечение сигнала частичного разряда (ЧР) (основное применение)

В ходе испытаний при высоком напряжении частичный разряд Внутри испытуемого объекта (КРУЭ, автоматический выключатель, измерительный трансформатор) генерируется импульсный ток, который невозможно измерить напрямую. Параллельно с высоковольтным выводом испытуемого объекта подключается разделительный конденсатор.

• Для достижения выдерживаемого напряжения к образцу можно подавать высокое напряжение промышленной частоты посредством емкостной связи;
• Высокочастотный импульсный сигнал частичного разряда (уровень МГц) шунтируется разделительным конденсатором и передается на детектор частичного разряда (Прибор для измерения частичных разрядов, блок сбора импульсных токов).
• Он блокирует сигналы высоковольтной сети частотой 50 Гц и пропускает только слабые высокочастотные сигналы частичного разряда, что позволяет количественно определять амплитуду и частоту частичного разряда.

2. Делитель напряжения промышленной частоты и мониторинг частоты дискретизации напряжения.

Разделительный конденсатор в паре с низковольтным делителем напряжения образует емкостный делитель напряжения Высокое напряжение (U_{total}) распределяется в соответствии с обратным соотношением емкостного реактивного сопротивления, в то время как на стороне низкого напряжения выдается стандартный сигнал напряжения малой амплитуды, который затем передается на:

• Цифровой вольтметр;
• Устройство защиты от перенапряжения;
• Модуль сбора данных панели управления устраняет необходимость в отдельном внешнем делителе напряжения, обеспечивая интегрированный мониторинг в реальном времени и замкнутую систему регулирования напряжения во время испытаний.

3. Изолировать высоковольтные источники питания и защитить приборы обнаружения частичных разрядов.

Напряжение в испытательной цепи может достигать десятков и сотен киловольт. Оборудование для обнаружения частичных разрядов представляет собой низковольтный прецизионный прибор и не может быть напрямую подключено к высокому напряжению. Конденсаторы в корпусе разделительных конденсаторов блокируют энергию постоянного тока/частоты сети, передавая только слабые высокочастотные импульсы, образуя электрическую изоляцию. чтобы предотвратить попадание высокого напряжения в блок обнаружения и его перегорание. Таким образом, обеспечивается безопасность оборудования и персонала.

4. Подавлять высокочастотные колебания и гасить резонанс высоковольтной цепи.

Высоковольтные испытательные трансформаторы, реакторы и испытательные конденсаторы подвержены высокочастотному резонансу, генерирующему помехи, которые маскируют истинный сигнал частичного разряда. В шкафу предусмотрены следующие элементы: демпфирующие резисторы и фильтрующие цепи .

• В цепи поглощения возникают пики колебаний;
• Снижение электромагнитных помех, вызванных внешним коронным разрядом и коммутационными операциями;
• Снижение фонового шума и улучшение отношения сигнал/шум при обнаружении частичных разрядов.

5. Функции защиты от замыкания на землю и отключения.

В корпус интегрированы высоковольтный заземляющий выключатель .

1. После проведения испытания замкните заземляющий выключатель, чтобы быстро разрядить разделительный конденсатор и остаточный заряд испытуемого образца на землю и предотвратить поражение электрическим током высокого напряжения.
2. Принудительное заземление во время технического обслуживания для создания хорошо видимого предохранительного разрыва;
3. Некоторые шкафы оснащены защитой от перегрузки по току и пробоя, а также могут быстро отключать высокое напряжение для защиты. испытательный трансформатор в случае пробоя испытательного образца.

III. Два типичных сценария применения

Сценарий 1: Интегрированная система испытаний на частичный разряд и выдерживаемое напряжение промышленной частоты для КРУЭ/высоковольтного выключателя

Схема испытаний: Трансформатор для испытаний на частоте сети → Блок разделительных конденсаторов → Образец для испытаний КРУЭ

• На этапе выдерживаемого напряжения разделительный конденсатор отвечает за деление напряжения и контроль напряжения;
• Этап обнаружения частичных разрядов: сопоставление и выделение сигналов разряда для мониторинга внутренних дефектов, вызванных частичными разрядами, в режиме реального времени.

Сценарий 2: Система обнаружения выдерживаемого напряжения и частичного разряда в силовом кабеле

Длинные кабели имеют большую емкость относительно земли, что делает цепь склонной к резонансу. Блок разделительных конденсаторов выполняет двойную функцию: деление напряжения и фильтрацию, отфильтровывая помехи от зарядки кабеля и точно определяя места соединения кабелей и частичные разряды в изоляционном слое.

IV. Сравнение логики дополнительных ключевых технологий

Проблемы с несвязанными конденсаторными батареями:

1. Сигнал частичного разряда не может быть извлечен, поэтому испытание на частичный разряд Выполнение невозможно.
2. В нем отсутствует встроенный делитель напряжения, что приводит к низкой точности измерения напряжения.
3. Высоковольтные помехи напрямую попадают в измерительный прибор, вызывая чрезвычайно высокий уровень шума и делая невозможным выявление дефектов;
4. Отсутствует канал разряда остаточного заряда, и после испытания существует риск поражения электрическим током.

Основная роль, классификация и принцип работы делителей напряжения в схемах обнаружения высоковольтных помех.

Высоковольтные испытательные напряжения могут достигать тысяч, десятков и даже сотен киловольт. Обычные вольтметры и микросхемы сбора данных не могут напрямую выдерживать высокие напряжения. Делители напряжения являются основными понижающими устройствами выборки в системах обнаружения высокого напряжения. которые преобразуют сверхвысокие напряжения в низковольтные сигналы в точно заданном соотношении для использования в измерительных, защитных и управляющих цепях.

I. Пять основных функций

1. Высокое понижение напряжения для обеспечения безопасных измерений (самая основная функция)

Выходы высоковольтного оборудования (измерители выдерживаемого напряжения, импульсные генераторы, КРУЭ, устройства для измерения частичных разрядов трансформаторов, устройства последовательного резонанса). высокое напряжение на уровне кВ Традиционные измерительные приборы и модули АЦП имеют выдерживаемое напряжение всего от десятков до сотен вольт; прямое подключение привело бы к мгновенному пробою и перегоранию. Делитель напряжения использует принцип деления напряжения сопротивлением/емкостью для преобразования высокого напряжения первичной обмотки \(U_1\) в низкое напряжение вторичной обмотки \(U_2\) в соответствии с фиксированным коэффициентом деления напряжения k.

Пример: делитель напряжения 100 кВ/100 В, на входе высокое напряжение 100 кВ, на выходе только низкое напряжение 100 кВ, показания можно безопасно считывать мультиметром и платой сбора данных.

2. Точная калибровка и измерение амплитуды напряжения.

Коэффициент деления напряжения откалиброван на заводе с точностью 0.2%/0.5% и служит в качестве эталон для измерения высокого давления .

• Считывание в реальном времени фактического приложенного высокого напряжения во время испытаний на выдерживаемое напряжение промышленной частоты и наведенное выдерживаемое напряжение;
• Измерение пиковых значений напряжений импульсов молнии и импульсов переключения;
• Заводское испытательное напряжение трансформаторов и измерительных трансформаторов имеет прослеживаемость и соответствует метрологическим требованиям стандартов высоковольтных испытаний GB/T и ANSI.

3. Изолируйте высоковольтные и низковольтные цепи управления для обеспечения безопасности персонала и оборудования.

Электрическая изоляция высокого и низкого напряжения: сторона высокого напряжения подключается к испытательному образцу, и Низковольтная сторона подключена к системам промышленного управления, сбора данных и человеко-машинного интерфейса. Она блокирует проникновение высокого напряжения в низковольтную слаботочную систему. Предотвращает поражение операторов электрическим током и перегорание низковольтной измерительной и контрольной платы, а также является важным компонентом безопасности для изоляции высоковольтных цепей.

4. Обеспечивает обратную связь по напряжению для достижения замкнутого контура регулирования/подавления напряжения.

Высоковольтные источники питания (резонансные источники с регулируемой частотой, источники постоянного высокого напряжения, генераторы импульсного напряжения) требуют обратной связи по напряжению в реальном времени для автоматической регулировки.

1. Делитель напряжения выдает низковольтный сигнал выборки, который затем передается на контроллер.
2. ПЛК/микроконтроллер сравнивает заданное напряжение с фактическим измеренным напряжением;
3. Автоматическая регулировка повышающего преобразователя обеспечивает стабильное высоковольтное выходное напряжение, предотвращая перерегулирование и избыточное давление, которые могут повредить образец. Без делителя напряжения высоковольтное устройство не может обеспечить автоматическую регулировку напряжения в замкнутом контуре и может выполнять только приблизительное ручное повышение напряжения.

5. В сочетании с защитной схемой обеспечивает защиту от перенапряжения и пробоя.

• Нормальный режим работы: выходное напряжение делителя напряжения линейно отражает высокое напряжение;
• В момент пробоя/мгновенного перекрытия: высокое напряжение резко падает, и напряжение на делителе напряжения изменяется синхронно; система управления немедленно обнаруживает неисправность, быстро отключает повышающий источник питания и разряжает остаточное высокое напряжение, чтобы предотвратить повреждение оборудования и дальнейшие разрушения.

II. Подходящие сценарии и дополнительные функции различных типов Делители напряжения

1. Резистивный делитель напряжения (Высокое напряжение постоянного тока, выдерживаемое напряжение постоянного тока промышленной частоты)

• Применимо к: высокому напряжению постоянного тока, медленно изменяющемуся напряжению промышленной частоты;
• Дополнительная функция: Также имеет функцию разрядка остаточного заряда После проведения испытания высокое напряжение, накопленное в емкости образца, медленно сбрасывается через резистор делителя напряжения, чтобы избежать остаточного электрического разряда.
• Недостаток: При высокочастотных ударах он выделяет значительное количество тепла, что делает его непригодным для защиты от молний.

2. Емкостной делитель напряжения (высоковольтное переменное напряжение промышленной частоты, КРУЭ, последовательный резонанс)

• Применимо к: переменному току с частотой сети 50/60 Гц, выдерживаемому напряжению и тест на частичный разряд;
• Преимущества: Низкие потери и низкий температурный нагрев, подходит для длительных непрерывных испытаний под высоким давлением;
• Функция: Устранение ошибки температурного дрейфа в резистивных делителях напряжения и обеспечение стабильного измерения напряжения в течение длительного времени испытаний.

3. Резисторно-конденсаторный делитель напряжения (Двойное назначение: переменный и постоянный ток, обнаружение импульсного напряжения молнии)

Композитная структура, состоящая из резистора и конденсатора, используется как для измерений переменного/постоянного тока, так и для измерений переходных процессов.

• Точное измерение установившегося напряжения промышленной частоты;
• Зафиксировать пиковое значение импульсного напряжения молнии на уровне наносекунд;
• Подавление колебаний и устранение искажений формы сигнала являются стандартными элементами выборки при испытаниях импульсным напряжением.

III. Дополнение: Необходимые вспомогательные функции для высоковольтных цепей

1. Восстановление волновой формы : RC-делитель напряжения не имеет фазовых искажений, и осциллограф может полностью регистрировать высоковольтный сигнал для анализа частичных разрядов и импульсных сигналов;
2. Сопротивление импеданса : Согласуйте выходное сопротивление источника высокого напряжения с входным сопротивлением оборудования сбора данных, расположенного ниже по потоку, чтобы предотвратить искажения, вызванные отражением сигнала;
3. Стандартные делители напряжения: Высокоточные стандартные делители напряжения могут использоваться в качестве источники калибровки калибровать другое высоковольтное измерительное оборудование (высоковольтные измерители, трансформаторы напряжения).

IV. В заключение

Делитель напряжения по сути является устройство преобразования, изоляции и обратной связи высоковольтного сигнала Он линейно снижает сверхвысокие напряжения, которые невозможно измерить напрямую, до безопасных низких значений, одновременно реализуя четыре основные функции: высоковольтную изоляцию, измерение напряжения, регулирование напряжения с обратной связью и защиту от перенапряжения при коротком замыкании. Это незаменимое ключевое устройство во всех цепях обнаружения и тестирования высоких напряжений.