Chủng loại và tiêu chuẩn thử nghiệm thiết bị xung sét

Thiết bị xung sét: Công nghệ cốt lõi trong-kiểm tra điện áp cao

Thiết bị xung sét đóng vai trò là thiết bị kiểm tra cốt lõi trong lĩnh vực-kiểm tra điện áp cao. Chức năng chính của nó là mô phỏng một cách có kiểm soát các xung điện áp cao và dòng điện cao -được tạo ra bởi sự phóng điện của sét tự nhiên, từ đó cho phép xác minh một cách khoa học về hiệu suất cách điện và khả năng chống nhiễu của các thiết bị điện và hệ thống điện tử khác nhau. Khi mức điện áp lưới điện tiếp tục tăng và mật độ tích hợp thiết bị tăng lên, thử nghiệm xung sét đã trở thành một mắt xích quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng sản phẩm và đánh giá độ tin cậy, với các thông số kỹ thuật và hệ thống tiêu chuẩn ngày càng được cải tiến.

Nguyên lý làm việc và thành phần cơ bản của thiết bị xung sét

Khái niệm thiết kế cốt lõi của thiết bị xung sét bắt nguồn từ nguyên lý mạch Marx, về cơ bản là một cấu trúc chuyển đổi năng lượng dựa trên "sạc song song và phóng điện nối tiếp". Trong giai đoạn sạc, nhiều tầng tụ điện bên trong thiết bị được kết nối song song với nguồn điện áp cao-DC thông qua điện trở sạc, trong đó mỗi tụ điện được sạc độc lập đến một giá trị điện áp đặt trước. Khi giai đoạn phóng điện bắt đầu,-khe hở bóng đánh lửa ở giai đoạn đầu tiên được kích hoạt một cách chính xác, khiến cho các khoảng trống bóng nối tiếp của từng giai đoạn tiếp theo bị phá vỡ và tiến hành tuần tự. Điều này ngay lập tức chuyển tất cả các tụ điện tầng sang trạng thái kết nối nối tiếp. Sau đó, điện áp của mỗi tụ điện chồng lên nhau, tạo ra dạng sóng điện áp xung có biên độ cực cao và thời gian rất ngắn ở đầu ra. Thiết kế này cho phép sử dụng các nguồn điện có điện áp-thấp hơn để tạo ra xung điện áp cao vài megavolt hoặc thậm chí hàng chục megavolt, giúp giảm đáng kể độ khó và chi phí trong việc sản xuất thiết bị.

Từ góc độ cấu tạo vật lý, một thiết bị kiểm tra xung sét hoàn chỉnh bao gồm ít nhất ba thành phần cốt lõi: (1) thân máy phát điện áp xung, tích hợp các tụ điện, điện trở sạc, điện trở sóng-phía trước, điện trở sóng-đuôi và công tắc khe cầu-để nhận ra mạch Marx ở từng giai đoạn; (2) hệ thống đo lường, thường bao gồm một bộ chia điện áp-điện trở hoặc một thiết bị đo tích phân{6}}vi sai, kết hợp với máy ghi kỹ thuật số để thu thập và phân tích dạng sóng; và (3) hệ thống điều khiển và kích hoạt, chịu trách nhiệm điều chỉnh điện áp sạc, kiểm soát thời gian phóng điện và cung cấp bảo vệ khóa liên động an toàn. Đối với các ứng dụng yêu cầu thử nghiệm cắt sóng, một thiết bị cắt sóng bổ sung phải được lắp đặt để buộc phải ngắt sóng xung kích tại một thời điểm xác định trước bằng cách sử dụng khe bi cắt sóng.

Phân loại thiết bị và thông số kỹ thuật

Tùy thuộc vào mục tiêu mô phỏng và mục đích thực nghiệm, thiết bị xung sét có thể được chia thành hai loại rõ ràng: máy phát xung sét và máy phát xung sét. Phần trước tập trung vào việc mô phỏng tác động ứng suất điện của quá điện áp sét lên cấu trúc cách điện của thiết bị, trong khi phần sau nhấn mạnh vào việc tái tạo ứng suất nhiệt và hiệu ứng lực điện từ khi dòng sét truyền vào các bộ phận hạn chế điện áp{1}}chẳng hạn như thiết bị chống sét.

Trong lĩnh vực thử nghiệm hệ thống điện cao áp-, sóng đầy đủ xung sét tiêu chuẩn được định nghĩa là dạng sóng hàm mũ-kép với thời gian mặt sóng là 1,2 micro giây và một nửa-thời gian cực đại là 50 micro giây. Các tham số dạng sóng này không được lựa chọn tùy tiện mà được lấy từ cảm ứng thống kê dựa trên dữ liệu quan sát sét tự nhiên rộng rãi, thể hiện hợp lý các đặc tính điển hình của quá áp sét cảm ứng trên đường dây truyền tải trên không. Ngoài thử nghiệm sóng-toàn bộ, thử nghiệm sóng- xung sét có giá trị kỹ thuật quan trọng. Cái gọi là "cắt" đề cập đến hiện tượng điện áp tăng vọt do buộc phải ngắt toàn bộ sóng xung sét thông qua một khe hở bên ngoài trong giai đoạn cạnh lên hoặc mặt sóng. Thời gian cắt thường được đặt trong khoảng từ 2 đến 5 micro giây, mô phỏng hiện tượng sụt điện áp đột ngột do phóng điện cách điện khi bị sét đánh. Đối với thiết bị điện áp cực cao{16}}có điện áp tối đa vượt quá 800 kV, các tiêu chuẩn quốc tế đã điều chỉnh đáng kể dung sai dương của thời gian mặt sóng, mở rộng lên 100%, nhờ đó cho phép thời gian mặt sóng đạt 2,4 micro giây. Việc điều chỉnh này xem xét đầy đủ những khác biệt về đặc tính vật lý trong quá trình xả các khe hở không khí cực dài, phản ánh cách công thức tiêu chuẩn thích ứng với thực tiễn kỹ thuật.