Установка для испытаний кабеля и электрооборудования
DEVICE FOR CABLE AND ELECTRICAL EQUIPMENT TESTS

Изобретение относится к области электротехники, к контрольно-измерительной технике, а именно инверторной переносной установке, предназначенной для испытаний кабеля и электрооборудования напряжением постоянного тока 36 кВ, 60 кВ и 110 кВ.
Известно устройство для диагностирования состояния изоляции силового кабеля, принятое в качестве прототипа, содержащее блок питания с входом в электросеть, инвертор, высоковольтный блок, блок измерения выходного напряжения (см. описание к патенту на полезную модель Российской Федерации №45193 МПК G01R 31/02, G01R 31/08, опубл. 27.04.2005 г.).
Известное устройство ненадежно, так как не измеряет выходной ток, отсутствуют цепи защиты от импульсных перенапряжений в цепях управления, имеет низкую повторность включения на максимальной мощности и недостаточное выходное напряжение для большинства испытаний, что является недостатками устройства.
Технической задачей и результатом предлагаемой инверторной переносной установки является повышение надежности, безопасности в работе, повышение повторности включения и улучшение контролируемости испытаний за счет измерения тока.
Технический результат достигается тем, что установка для испытаний кабеля и электрооборудования, включающая высоковольтный блок, инвертор, имеет отличия, а именно она дополнительно содержит отдельный блок индикации и управления, а высоковольтный блок включает дополнительно блок охлаждения, дежурный источник питания, блок управления инвертором, блок измерений с датчиками напряжения, тока и температуры и блок гальванической развязки, при этом блок инвертора и дежурный источник питания подключены к сети, дежурный источник питания соединен с блоком охлаждения, блоком управления инвертором и блоком индикации и управления, блок индикации и управления соединен с блоком измерений для управления выходными параметрами силового блока посредством блока управления инвертором, причем связь блока индикации и управления с силовым блоком осуществляют через блок гальванической развязки, а блок охлаждения включает систему жидкостного охлаждения высоковольтного блока и систему принудительного обдува воздухом силовых модулей блока инвертора. Система жидкостного охлаждения содержит жидкий прокачиваемый диэлектрик. Высоковольтный блок 3 содержит импульсный трансформатор и утроитель напряжения.
В отличие от прототипа предлагаемая установка имеет другой способ задания выходного напряжения с учетом тока в нагрузке, что позволяет отслеживать частичные разряды.
Предлагаемая установка обладает наличием системы активного жидкостного охлаждения элементов высоковольтного блока и активного воздушного охлаждения силовых модулей блока инвертора, что позволяет повысить надежность и увеличить повторность включения.
Предлагаемая установка обладает наличием цепей защиты в силовом блоке от импульсных перенапряжений и высоковольных наводок от объекта испытания к слаботочным цепям установки, которые представлены блоком 7 гальванической развязки, что позволяет предотвратить выход из строя силовых модулей, а также электронных элементов цепей управления.
На чертеже приведена блок-схема установки, подтверждающая возможность промышленного применения изобретения при всей совокупности признаков в формуле.
Установка для испытаний кабеля и электрооборудования состоит из блока охлаждения 1, блока инвертора 2, высоковольтного блока 3, дежурного источника питания 4, блока управления инвертором 5, блока измерений 6 и блока гальванической развязки 7, объединенных в силовой блок, и отдельного блока 8 индикации и управления.
Блок охлаждения 1 предназначен для забора тепла у блока 2 инвертора, высоковольтного блока 3 и рассеивания в окружающую среду.
Блок охлаждения 1 включает систему жидкостного охлаждения и систему принудительного обдува воздухом (системы охлаждения на блок-схеме условно не показаны). Система жидкостного охлаждения содержит жидкий диэлектрик, прокачиваемый насосом через радиатор высоковольтного блока 3, представляющего собой отдельный узел с системой жидкостного охлаждения ввиду несогласованности выходного сопротивления установки и сопротивления испытываемой нагрузки, а система принудительного обдува воздухом содержит вентиляторы для обдува радиаторов, установленных на силовых модулях блока 2 инвертора.
Основными элементами высоковольтного блока 3 являются импульсный трансформатор, утроитель напряжения и делители блока измерений. Трансформатор выполнен на ферритовом сердечнике, поэтому имеет сравнительно малые габариты ввиду большой частоты трансформации (десятки килогерц).
Блок инвертора 2 и дежурный источник 4 питания подключают к сети 220 В. Дежурный источник 4 питания соединен с блоком 1 охлаждения, блоком 5 управления инвертором и блоком 8 индикации и управления и предназначен для обеспечения их питания.
Управление затворами силовых модулей в блоке 2 инвертора и отслеживание перегрузок его узлов осуществляет блок 5 управления инвертором, при этом он имеет прямую связь с центральным процессором, расположенным в блоке 8 индикации и управления, и в случае аварийной ситуации отдает команду на отключение устройства в целом. Блок 5 управления инвертором и блок 8 индикации и управления имеют отдельное питание от дежурного источника 4 питания.
Блок измерений 6 содержит резистивные датчики напряжения и тока, информация от которых о выходном напряжении, токе и температуре внутри высоковольтного блока 3 поступает в блок 8 индикации и управления.
Блок индикации и управления 8 предназначен для приема данных с блока 6 измерений, а также для обеспечения управления выходными параметрами с силового блока посредством блока 5 управления инвертором. Любые связи блока 8 индикации и управления с силовым блоком осуществляют через блок 7 гальванической развязки, что позволяет предотвратить выход из строя силовых модулей, а также электронных элементов цепей управления.
Установку для испытаний кабеля и электрооборудования используют следующим образом.
Установку для испытаний кабеля и электрооборудования при диагностировании состояния изоляции силового кабеля подключают к однофазной сети 220 В 50 Гц. В начале выход высоковольтного блока 3 соединяют с испытуемым объектом, а вывод объекта заземляют (испытуемый объект на блок-схеме условно не показан). На выходе высоковольтного блока 3 генерируется высокое напряжение, пропорциональное управляющему напряжению, поступающему с блока 8 индикации и управления.
В работе установки предусмотрены два режима: ручной и автоматический.
В автоматическом режиме оператор с помощью клавиатуры управления в блоке 8 индикации и управления предварительно устанавливает параметры испытания объекта и специальной кнопкой «Пуск» включает высокое напряжение. Установка по заданной программе проведет испытание, а по ее окончании блок 8 индикации и управления оповестит звуковым сигналом.
В ручном режиме оператор имеет возможность управлять процессом в реальном времени, отслеживая необходимые параметры самостоятельно, при этом любые перегрузки и перегрев отдельных узлов обрабатывает блок 8 индикации и управления.
Предлагаемая установка позволяет производить испытания кабеля и электрооборудования напряжением постоянного тока 36 кВ, 60 кВ и 110 кВ, а также использовать ее в качестве источника высокого напряжения в учебных и научных целях, в электротехнических лабораториях, на предприятиях при испытаниях и ремонте высоковольтного оборудования.