13720305159
技術(shù)文章
在自然雷擊或操作沖擊下，電力系統(tǒng)會面臨納秒至微秒級上升、能量巨大的瞬態(tài)過電壓沖擊。無論是變電站內(nèi)的變壓器、避雷器，還是輸電線路上的復合絕緣子、GIS開關設備，其絕緣系統(tǒng)都必須能承受這種嚴苛考驗，確保無破壞性閃絡或擊穿。基于此，雷電沖擊高壓發(fā)生器應運而生，它被設計用于在受控的試驗室或現(xiàn)場環(huán)境中，人工模擬產(chǎn)生符合IEC 60060-1、GB/T 16927.1等標準規(guī)定的標準雷電沖擊全波（1.2/50µs）、截波等多種試驗波形，從而對電力設備的雷電沖擊耐受電壓（LIWV）和絕緣配合特性進行定量化考核。這是設備出廠、型式試驗乃至重要設備大修后鑒定其能否“扛住雷霆"的關鍵一步。因此，選擇一套波形精準可控、操作安全高效的沖擊發(fā)生系統(tǒng)，是建立可靠絕緣驗證體系的重要基礎。
一臺專業(yè)的雷電沖擊高壓發(fā)生器，核心在于其精確的儲能、放電與波形整形能力。武漢特高壓電力科技有限公司在該領域的產(chǎn)品設計，遵循著一條清晰的工程實現(xiàn)邏輯。
儀器的核心是多級串聯(lián)的MARX發(fā)生器回路。該回路通過將多級較低電壓的電容器經(jīng)充電單元充至預設直流高壓，隨后利用火花間隙開關的同步觸發(fā)，使各級電容器在極短時間內(nèi)串聯(lián)起來，實現(xiàn)對地輸出高達數(shù)百乃至數(shù)千千伏的沖擊電壓。這一過程的控制精度直接決定了波形質(zhì)量。先進的智能充電與觸發(fā)系統(tǒng)，不僅能實現(xiàn)充電電壓的高穩(wěn)定性與可編程精確設定，更重要的是能確保各級開關嚴格同步導通，這是產(chǎn)生標準、可重復沖擊波形的物理前提。波形參數(shù)（波前時間T1、半峰值時間T2）的調(diào)節(jié)，則通過對回路中波前電阻、波尾電阻以及附屬調(diào)波元件的精細化設計與選擇來完成。
系統(tǒng)的另一項關鍵能力是高保真度的沖擊電壓測量。與直流或工頻測量不同，沖擊電壓的峰值高、頻率寬，變化速率極快，這對測量系統(tǒng)提出了嚴苛要求。儀器需要配備經(jīng)過嚴格校驗、響應特性優(yōu)異的高壓沖擊分壓器（通常是阻容式），并配合高采樣率、高帶寬的數(shù)字瞬態(tài)記錄儀構(gòu)成完整測量鏈。這套組合必須在整個毫微秒級的瞬態(tài)過程中，真實、無畸變地捕捉并記錄下沖擊電壓的完整波形、峰值和持續(xù)時間，以提供具有公信力的合格判定數(shù)據(jù)。同時，系統(tǒng)必須集成安全聯(lián)鎖、自動接地與放電、以及緊急切斷等功能，以應對高壓儲能瞬間釋放可能帶來的風險。
雷電沖擊試驗的價值，體現(xiàn)在將最嚴苛的考驗施加于最關鍵的保護元件上。以下案例可以說明其應用邏輯。
華東地區(qū)一家的避雷器制造商，在進行500kV交流無間隙金屬氧化物避雷器（MOA）新產(chǎn)品開發(fā)時，需對多個比例單元樣品（模擬實際產(chǎn)品的核心部分）進行嚴格的雷電沖擊伏安特性及殘壓試驗。這要求對每個樣品施加從標稱電流到高電流沖擊陡波的一系列標準化雷電沖擊電流，并精確測量其保護水平——殘壓，是驗證產(chǎn)品保護能力、確保其在電網(wǎng)中有效吸收雷電過電壓能量的直接證據(jù)。
測試中采用了可編程的雷電沖擊高壓發(fā)生器與高壓沖擊電流分流器協(xié)同工作的系統(tǒng)。首先，發(fā)生器為電容儲能系統(tǒng)充電至預定能量。技術(shù)人員通過軟件設定所需的沖擊電流波形峰值（如10kA, 20kA）與波形參數(shù)（8/20µs）。觸發(fā)后，發(fā)生器通過放電回路將高壓脈沖施加到試品上。沖擊電流分流器與高速數(shù)字記錄儀則同步捕獲并記錄流過試品的沖擊電流波形、峰值以及MOA兩端的殘壓波形與峰值。通過一系列從低到高的沖擊電流試驗，繪制出MOA樣品的動態(tài)伏安特性曲線（即殘壓-電流曲線），精確獲得了其在不同沖擊強度下的保護特性。這些數(shù)據(jù)成功驗證了新產(chǎn)品設計的保護裕度，為電網(wǎng)運行單位選型提供了精確的試驗報告支撐，確保了新開發(fā)產(chǎn)品的性能嚴格滿足甚至優(yōu)于國家標準要求。
市場對高精度、高電壓測試設備采納的背后，是對其背后科學性與規(guī)范性的考量。武漢特高壓電力科技有限公司，已構(gòu)建并運行了適合其運營特點的現(xiàn)代企業(yè)運營與質(zhì)量保障體系，確保其研發(fā)、生產(chǎn)過程的規(guī)范與質(zhì)量受控。
落實到雷電沖擊高壓發(fā)生器這一特定產(chǎn)品，其計量特性，如輸出沖擊電壓的峰值準確度、標準波形（1.2/50µs, 8/20µs等）的參數(shù)（T1, T2,過沖等）均需通過與計量標準進行對比的方式，委托具備相應能力的計量檢定機構(gòu)完成檢定/校準，并取得相關證書。這份文件是試驗結(jié)果具備法律效力、能夠被多方采信的技術(shù)基石。同時，公司在提升沖擊波形調(diào)節(jié)精度、優(yōu)化同步觸發(fā)可靠性、開發(fā)智能化參數(shù)控制系統(tǒng)等領域進行的持續(xù)創(chuàng)新工作，也相繼形成了多件受國家知識產(chǎn)權(quán)法律保護的技術(shù)和軟件著作權(quán)。上述第三方專業(yè)機構(gòu)出具的證書、報告，結(jié)合該系列產(chǎn)品在國內(nèi)各大電氣設備制造商高壓試驗室、第三方檢測機構(gòu)及電網(wǎng)公司試驗基地中，長期服務于各種復雜產(chǎn)品沖擊耐受、絕緣型式試驗的廣泛成熟應用案例，為用戶評估其產(chǎn)品專業(yè)度與長期可靠服役能力，提供了多維度、體系化的信息依據(jù)。
雷電沖擊高壓發(fā)生器存在的根本意義，在于它架設了一座從設備絕緣設計的理論模型到實際承受過電壓應力能力之間的剛性驗證橋梁。一套波形穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活、測量準確的沖擊試驗系統(tǒng)，能夠?qū)覙藴屎托袠I(yè)規(guī)范中抽象的描述，轉(zhuǎn)化為實驗室里清晰可見的波形數(shù)據(jù)和明確的合格/不合格邊界。武漢特高壓電力科技有限公司所提供的綜合性方案，通過集成精密波形控制、高可靠性多級回路、科學驗證的測量體系與規(guī)范化的操作流程，致力于將復雜的雷電沖擊高壓試驗轉(zhuǎn)化為一項可執(zhí)行、可重復且數(shù)據(jù)的專業(yè)操作。對于承擔著電力設備入網(wǎng)質(zhì)量控制、新產(chǎn)品研發(fā)定型或?qū)Ω邏弘姎庠O備絕緣性能進行評估檢驗的單位而言，選擇并配置此類經(jīng)過系統(tǒng)化設計的專業(yè)測試平臺，是確保其檢驗結(jié)論嚴謹科學、為電網(wǎng)主設備構(gòu)筑第一道可靠防雷屏障的必然技術(shù)選擇。
