ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности к испытательному оборудованию для высоковольтных испытаний и предназначено для проведения испытаний изоляции электрооборудования испытательным напряжением до 10 кВ.
Известно оборудование для высоковольтных испытаний, содержащее сетевой автомат, испытательный трансформатор, регулятор напряжения, измерительный трансформатор, разрядник и электроизмерительные приборы: прибор контроля испытательного напряжения и прибор контроля тока утечки (Справочник по наладке электроустановок /под ред. А.С.Дорофеюка, А.П.Хечумяна. - М.: Энергия, 1977. - С.83, рис.3-44).
Недостатки известного испытательного оборудования для высоковольтных испытаний состоят в следующем.
1. Çàùèòà îáúåêòà èñïûòàíèé îò íàïðÿæåíий превышающих допустимые осуществляется только при максимальном испытательном напряжении, вырабатываемом оборудованием, тогда как по условиям испытаний в зависимости от типа объекта испытаний требуется защита при превышении пороговых значений испытательного напряжения 2 кВ, 12 кВ и 40 кВ, а длительность времени испытания отсчитывается с помощью хронометра, что даже при незначительных некорректностях в действиях оператора подвергает объект испытаний риску вывода из строя.
2. Äëÿ îãðàíè÷åíèÿ êîììóòàöèîííûõ íапряжений и тока в испытательном трансформаторе в схеме используется резистор, что не исключает перегрузку испытательного трансформатора и вывод его из строя и подвергает опасности обслуживающий персонал.
3. Ðåãóëèðîâàíèå âûñîêîãî èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðîèçâîäèòñÿ îïåðàòîðîì íåïîñðåäñòâåííî ïðè ïîìîùè ðåãóëÿòîðà, íà êîòîðûé ïîäàåòñÿ
îïàñíîå íàïðÿæåíèå, à ïðè íåøòàòíûõ ñèòóàöèÿõ íå èñêëþ÷àåòñÿ ïîïàäàíèå è èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, ÷òî ñîçäàåò ïîâûøåííóþ îïàñíîñòü ïîðàæåíèÿ ÷åëîâåêà ýëåêòðè÷åñêèì òîêîм.
4. Ñíèæåíèå èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ïî îêîí÷àíèè èñïûòàòåëüíîãî ðåæèìà ïðîèçâîäèòñÿ ñêà÷êîì, à íå ïëàâíî êàê ðåãëàìåíòèðóåòñÿ ïîðÿäêîì ïðîâåäåíèÿ èñïûòàíèé èçîëÿöèè ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ.
5. Íå ïðåäóñìîòðåíà ïðîâåðêà ãîòîâíîñòè îáîðóäîâàíèÿ ê èñïûòàíèÿì.
6. Êîíòðîëü òîêà óòå÷êè ïðè èñïûòàíèÿõ ïðîèçâîäèòñÿ ïðèáîðîì, âêëþ÷åííûì íåïîñðåäñòâåííî â âûñîêîâîëüòíóþ èñïûòàòåëüíóþ öåïü, ÷òî ïðèâîäèò ê âûâîäó ïðèáîðà èç ñòðîÿ ïðè íåøòàòíûõ ñèòóàöèÿõ.
7. Êîíòðîëü âûñîêîãî èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðîèçâîäèòñÿ ïðèáîром переменного тока, который вносит значительную погрешность в измерения и неравномерность погрешности в измерительном диапазоне.
Цель настоящей полезной модели - устранение указанных недостатков и создание эффективного оборудования для высоковольтных испытаний.
Поставленная цель достигается тем, что в оборудование для высоковольтных испытаний, содержащее сетевой автомат, испытательный трансформатор, автотрансформатор, измерительный трансформатор, высоковольтный вывод и электроизмерительные приборы: прибор êîíòðîëÿ èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ è ïðèáîð êîíòðîëÿ òîêà óòå÷êè, ïðè ýòîì â îáîðóäîâàíèå äîïîëíèòåëüíî ââåäåíû àâòîìàòè÷åñêîå çàçåìëÿþùåå óñòðîéñòâî, äàò÷èê òîêà óòå÷êè, ñõåìà êîíòðîëÿ èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ, ýëåêòðîïðèâîä àâòîòðàíñôîðìàòîðà, ðåëå âðемени и управляющая часть в виде панели управления и электроэлементов, в которой для получения на выходе оборудования нормированных значений испытательного напряжения и предотвращения коммутационных перенапряжений и ограничения тока в испытательном трансформаторе введена пороговая схема на базе операционного усилителя, а для фиксации моментов начала и окончания времени испытания введены цепи, обеспечивающие функционирование реле времени, далее для снятия высокого напряжения по окончании испытаний и
при пробое введены электрические цепи, блокирующие испытательный трансформатор и управляющие автоматическим заземляющим устройством, далее для проверки готовности оборудования к испытаниям введены цепи опробования защиты и сигнализации, далее для контроля тока утечки введена схема преобразователя с измерительным трансформатором, изолирующим пультовые элементы от высоковольтной цепи, далее для контроля высокого испытательного напряжения введена схема на базе полупроводникового выпрямительного моста, к которой подключен высокоточный миллиамперметр постоянного тока, отградуированный в киловольтах.
исп
сл
сл
п
сл
по
ф
сл
н
сл
oc
HDA
б
к
s
огр
исп
исп
исп
Предлагаемое оборудование для высоковольтных испытаний представлено на фиг.1 (структурная схема); фиг.2 - схема формирования пороговых значений U, ãäå Ò - ñëóæåáíûé òðàíсформатор; F - служебное напряжение; +Е, -Е - напряжение источника вторичного электропитания; VD1 - диодный полупроводниковый мост; R - ðåãóëÿòîð óñòàíîâêè ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ; DA - îïåðàöèîííûé óñèëèòåëü; R - ограничительный резистор входного сигнала DA; R- îãðàíè÷èòåëü-ðåçèñòîð ïîðîãîâîãî íàïðÿæåíèÿ DA; Ñ-êîíäåíñàòîð ôèëüòðà Å; R - нагрузочный резистор Е; R - резистор обратной связи DA; R - резистор нагрузки DA; VT - òðàíçèñòîð n-p-n; R - ограничитель тока базы VT; R - êîëëåêòîðíàÿ íàãðóçêà VT; VD2 -äèîäíàÿ îïòîïàðà; P - ðåëå çàïóñêà ðåëå âðåìåíè; R -ограничительный резистор тока оптопары; фиг.3 - схема дистанционного регулирования напряжения и схема плавного понижения напряжения до 0 после окончания испытания, где: РТ - токовое ðåëå; ÊÁ - ðåëå áëîêèðîâêè; ÂÒ - èñïûòàòåëüíûé òðàíñôîðìàòîð; Í - ìàãíèòíûé ïóñêàòåëü çàçåìëÿþùåãî êîíòàêòà; ôèã.4 - ñõåìà öåïåé îïðîáîâàíèÿ çàùèòû (SB3 - êíîïêà âêëþ÷åíèÿ áëîêèðîâêè U, Ê1 - êîíòàêò «0» - ïîëîæåíèÿ ðåãóëÿòîðà àâòîòðàíñôîðìàòîðà, Ê2 - êонтакт дублирования реле времени РВ, КБ - реле блокировки U, SB4 - êíîïêà ñíÿòèÿ áëîêèðîâêè U); ôèã.5 - ñõåìà öåïåé îïðîáîâàíèÿ ñèãíàëèçàöèè (Í - ïðèâîä çàçåìëÿþùåãî êîíòàêòà, HL1, HL2,
исп
н
д
0
HL3, HL4 - ñâåòîâàÿ ñèãíàëèçàöèÿ, ÇÃ - çâóêîâàÿ ñèãíàëèçàöèÿ, VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 - äèîäû «ðàçâÿçêè» ñâåòîâûõ èíäèêàòîðîâ, K1 - ðåëå çàïîìèíàíèÿ «0» ïîëîæåíèÿ ðåãóëÿòîðà àâòîòðàíñôîðìàòîðà, ÊÁ - êîíòàêòû ðåëå áëîêèðîâêè U, SB5 - êíîïêà ïðîâåðêè çâóêîâîé ñèãíàëèçàöèè); ôèã.6 - ñõåìà êîíòðîëÿ òîêà óòå÷êè (ÄÒÓ - äатчик тока утечки, I/U - ïðåîáðàçîâàòåëü, R - èñïûòóåìûé îáúåêò, mV - èçìåðèòåëüíûé ïðèáîð); ôèã.7 - ñõåìà êîíòðîëÿ èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ (VD - ïîëóïðîâîäíèêîâûé âûïðÿìèòåëüíûé ìîñò, R - ðåçèñòîð äåëèòåëÿ, R - îãðàíè÷èòåëüíûé ðåçèñòîð, mA - ìèëëèàìïерметр постоянного тока).
Оборудование для высоковольтных испытаний (фиг.1) содержит выходной высоковольтный вывод 1, автоматическое заземляющее устройство (АЗУ) 2, датчик тока утечки (ДТУ) 3, высоковольтный испытательный трансформатор (ИТ) 4, схему контроля испытательного напряжения (СКИН) 5, автотрансформатор (АТр) 6, электропривод автотрансформатора 7, реле времени (Δt) 8, óïðàâëÿþùóþ ÷àñòü 9 è ñåòåâîé àâòîìàò 10. Óïðàâëÿþùàÿ ÷àñòü 9 âûïîëíåíà â âèäå ïàíåëè óïðàâëåíèÿ è ýëåêòðîýëåìåíòîâ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íà âûõîäå îáîðóäîâàíèÿ íîðìèðîâàííûõ çíà÷åíèé èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ è äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ êîììóòàöèîííûõ ïåðåíàïðÿæåíèé è îãðàíè÷åíèÿ òîêà â èñïûòàòåëüíîì òðàíñôîðìàòîðå ââåäåíà ïîðîãîâàÿ ñõåìà íà áàçå îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëÿ (ôèã.2), à äëÿ ôèêñàöèè ìîìåнтов начала и окончания времени испытания применено реле времени и введены цепи, обеспечивающие его функционирование. Для снятия высокого напряжения по окончании испытаний и при пробое введены электрические цепи, блокирующие испытательный трансформатор и реализующие функции автоматического заземляющего устройства. Введена схема дистанционного регулирования напряжения и плавного понижения напряжения до 0 после окончания испытания (фиг.3). Для проверки готовности установки к испытаниям введены цепи опробования çàùèòû è ñèãíàëèçàöèè (ôèã.4, 5). Äëÿ êîíòðîëÿ òîêà óòå÷êè ââåäåíà ñõåìà ñ èçìåðèòåëüíûì òðàíñôîðìàòîðîì,
èçîëèðóþùèì ïóëüòîâûé ýëåìåíò îò âûñîêîâîëüòíîé öåïè (ôèã.6). Äëÿ êîíòðîëÿ âûñîêîãî èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ââåäåíà ñõåìà êîíòðîëÿ èñïûòàòåëüíîãî напряжения на базе полупроводникового выпрямительного моста, к которой подключается высокоточный миллиамперметр постоянного тока, отградуированный в киловольтах (фиг.7).
Оборудование для высоковольтных испытаний работает следующим образом.
исп
п
исп
s
исп
исп
Питающее напряжение поступает из промышленной сети ~220 В через сетевой автомат 10 и подается на автотрансформатор 6 регулировки испытательного напряжения (фиг.1). Регулировка напряжения на выходе автотрансформатора 6 производится электроприводом 7, включаемым нажатием кнопок SQ1 è SQ2 íà ïàíåëè óïðàâëåíèÿ â óïðàâëÿþùåé ÷àñòè 9. Äàëåå ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå â ïðåäåëàõ îò 0 äî 100 В при помощи схемы на фиг.7 подается на измерительный прибор, находящийся в управляющей части 9, и подается на повышающий высоковольтный трансформатор 4. На выходе высоковольтного трансформатора 4 напряжение повышается до испытательной величины U â ïðåäåëàõ îò 0 äî 10 êÂ è ïîäàåòñÿ íà èñïûòóåìûé îáúåêò. Íîðìèðîâàííàÿ âåëè÷èíà èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ (2 êÂ, 12 êÂ èëè 40 êÂ) çàäàåòñÿ îïåðàòîðîì óстановкой резистора R (ôèã.2) è ïðè äîñòèæåíèè U ïîðîãîâîãî çíà÷åíèÿ ñðàáàòûâàåò ðåëå P, çàïóñêàÿ ðåëå âðåìåíè ÐÂ è ðàçðåøàÿ âûäà÷ó U íà îáúåêò èñïûòàíèé ïðè ïîìîùè êîíòàêòà ÊÁ íà âõîäå ÈÒ (ôèã.3). Äëèòåëüíîñòü èñïûòàòåëüíîãî ðåæèìà çàäàåòñÿ îïåðàòором путем установки реле времени (Δt) 8 ñ ïàíåëè óïðàâëåíèÿ. Ðåëå âðåìåíè (Δt), âêëþ÷àåòñÿ ïðè äîñòèæåнии испытательным напряжением U íîðìèðîâàííîé âåëè÷èíû è ðàçðåøàåò ïîäà÷ó åãî íà îáúåêò èñïûòàíèÿ. Ïîñëå èñòå÷åíèÿ çàäàííîãî îïåðàòîðîì èíòåðâàëà âðåмени реле времени 8 автоматически включает электропривод 7 управления автотрансформатором (АТр) 6 для плавного понижения испытательного напряжения.
исп
Àíàëîãè÷íî íàïðÿæåíèå U ïîíèæàåòñÿ è ïðè ïðîáîå èçîëÿöèè èñïûòóåìîãî îáúåêòà.
исп
н
Датчик тока утечки (ДТУ) 3 - èçìåðèòåëüíûé òðàíñôîðìàòîð, èçîëèðîâàííî ðàçìåùåííûé íà îòðåçêå âûñîêîâîëьтного выходного проводника U, позволяет  íàáëþäàòü òîê óòå÷êè, ïðîõîäящий через испытуемый объект R ïóòåì ïîäà÷è åãî ÷åðåç ïðåîáðàçîâàòåëü I/U íà èçìåðèòåëüíûé ïðèáîð mV (â ñõеме контроля тока утечки фиг.6).
д
0
В режиме испытания на испытательный трансформатор ИТ подается переменное рабочее напряжение 0-100 В через контакты КБ и обмотку реле РТ (фиг.3). Ïàðàëëåëüíî âûõîäíûì êîíòàêòàì ê ÈÒ ïîäñîåäèíåíû íîðìàëüíî  çàìêíóòûå êîíòàêòû ïускателя Н. При перегрузке вторичной обмотки ИТ, например, в случае пробоя объекта испытаний, первичная обмотка оказывается в режиме короткого замыкания, что вызывает резкое увеличение тока через обмотки РТ. Оно срабатывает и включает реле КБ, которое устанавливается на самоблокировку и размыкает контакт КБ, обесточивая первичную обмотку ИТ. Контакт КБ в цепи пускателя Н размыкается, обесточивая обмотку КБ и замыкает контакт Н на выходе ИТ, заземляя таким образом высоковольтный вывод трансформатора ИТ. Аналогично контакты К1 и К2 управляют контактом И с помощью реле времени РВ по истечению времени испытания. Снятие блокировки ИТ производится нажатием кнопки SB4 íà ïàíåëè (ôèã.4). Ñõåìà êîíòðîëÿ èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ (ôèã.7) âûïîëíåíà íà îñíîâå ïîëóïðîâîäникового выпрямительного моста VD1-VD4, ïодключенного последовательно с R ê âûõîäó àâòîòðàíñôîðìàòîðà. Ê âûõîäó âûïðÿìèòåëüíîãî ìîñòà ÷åðåç îãðàíè÷èòåëüíûé ðåçèñòîð R ïîäêëþ÷åí ìèëëèàìïåðìåòð, îòãðàäóèðîâàííûé â êèëîâîëüòàõ.
Преимущества предлагаемой установки для испытания защитных средств состоят в следующем.
1. Îãðàíè÷åíèå âåðõíåãî ïðåäåëà íîðìèðîâàííûõ çíà÷åíèé èñïûòàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò òèïà îáúåêòà èñïûòàíèé
ïðîèçâîäèòñÿ ïóòåì ââåäåíèÿ ïîðîãîâîé ñõåìû íà áàçå îïåðàöèîííîãî óñèëèòåëя, а длительность времени испытания учитывается с помощью реле времени и цепей, обеспечивающих его функционирование, что значительно снижает риск вывода из строя объекта испытаний.
2. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ êîììóòàöèîííûõ ïåðåíàïðÿæåíèé è îãðàíè÷åíèÿ òîêà â èñпытательном трансформаторе введены электрические цепи, блокирующие питание ИТ и реализующие функции автоматического заземляющего устройства, что исключает перегрузку испытательного трансформатора и вывод его из строя и не подвергает опасности обслуживающий ïåðñîíàë.
3. Регулирование высокого испытательного напряжения производится дистанционно, не создавая повышенной опасности поражения человека электрическим током.
4. Снижение испытательного напряжения по окончании испытательного режима производится плавно как регламентируется порядком проведения испытаний автоматическим включением электропривода автотрансформатора.
5. В установке предусмотрены цепи проверки готовности оборудования к испытаниям.
6. Контроль тока утечки при испытаниях производится схемой с измерительным трансформатором, изолирующим пультовые элементы от высоковольтной испытательной цепи.
7. Контроль высокого испытательного напряжения производится схемой с высокоточным прибором, который значительно снижает погрешность измерения и неравномерность погрешности в измерительном диапазоне.