新型電力設備“沖擊電壓發生器”十余年研發生產經驗

為全方位提升電網設備狀態感知能力與風險預警水平，保障迎峰度夏期間電網可靠運行，張家口供電公司超高壓輸變電運檢中心于7月8日在500千伏白土窯變電站及500千伏水官坊變電站主變壓器側，全方位啟動并完成了局放在線監測裝置的安裝部署工作。此舉標志著中心在推進變電站智能化運維、實現設備狀態精準管控方面邁出關鍵一步。

本次安裝工作由超高壓輸變電運檢中心技術骨干組成的專項小組高效執行。技術人員克服高溫天氣影響，嚴格遵守使用規程與工藝標準，在主變壓器關鍵部位，如套管側以及鐵芯接地等處，精準安裝了超聲傳感器及高頻電流互感器(HFCT)等先進監測單元。安裝過程中同步完成了信號采集、系統聯調及后臺數據接入測試，確保監測信號傳輸穩定、數據準確有效，為后續實時監測奠定了堅實技術基礎。局放在線監測裝置的成功投運具有重大意義，系統能夠24小時不間斷捕捉變壓器內部細微的局部放電信號，實現對絕緣隱患的早期、精準預警，徹底改變了傳統依賴定期試驗或故障后搶修的被動模式，大幅提升了主變壓器這一核心設備的狀態管控能力。。

下一步，中心將深化局放在線監測裝置應用，優化數據分析與傳感器布局，加強人員培訓，持續提升設備運維水平，確保電網可靠穩定運行。

一、概述（LYCJ-2000新型電力設備“沖擊電壓發生器”十余年研發生產經驗）

沖擊電壓發生器是產生沖擊電壓波的裝置，用于檢驗電力設備耐受大氣過電壓和操作過電壓的絕緣性能，沖擊電壓發生器能產生標準雷電沖擊電壓波形、雷電沖擊電壓截波，標準生操作沖擊電壓波形等及用戶指定非標沖擊電壓波包括陡波。

本系列沖擊電壓發生器可對絕緣子串、長空氣間隙、套管、互感器、變壓器等試品進行沖擊電壓試驗和其它科學研究。

沖擊電壓發生器主回路電路如下：

Ⅰ型

圖中：

T：充電變壓器

D1 D2：高壓硅整流器

K1 K2：自動接地開關

R01 R02 R03：充電保護電阻

R1、R2：直流電阻分壓器

CP：耦合電容器

R0：觸發電阻

C：主電容器

R：充電電阻

R´：充電箝位電阻

Rt R,t：波尾電阻

Rf R,f：波頭電阻

C´：充電兼操作波尾電阻

R´f：操作波外波頭電阻

C1´C1´´：截波觸發電容分壓器

C´s0：點火電容

C0：串聯放電球隙

R0´：觸發球箝位電阻

G´0 ：隔離球 

R0：分壓器阻尼電阻

C0 C0´：弱阻尼電容分壓器

C0´´：電容分壓器低壓臂

C3：陡化電容

r1:截波均壓電容器的阻尼電阻

C´1截波均壓電容器

R2 R´2：截波觸發分壓電阻

G0´´：截波球隙

G：試品

Z0：截波延時器

Ⅱ型

1B：充電變壓器

D：高壓整流硅堆

R0：充電保護電阻

R1.R2：直流電阻分壓器

C：主電容器

R：充電電阻

Rf：波頭電阻

Rt：波尾電阻

r1:阻尼電阻

C1.C2:電容分壓器

二、使用條件（LYCJ-2000新型電力設備“沖擊電壓發生器”十余年研發生產經驗）

2.1安裝、使用處海拔高度不超過1000米

2.2周圍空氣溫度：-20℃～＋40℃，空氣相對濕度不大于85％(20℃)

2.3無導電塵埃存在

2.4無火災及爆炸危險品

2.5不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體和蒸汽

2.6無劇烈振動、碰撞和強烈顛簸

2.7地平水平面不超過3度，移動式裝置地面不平度±1mm/m2

2.8電源電壓的波形為正弦波，波形畸變率小于3％，頻率50Hz，電源側應不遭受來自外部的過電壓。

2.9設有一可靠接地點，接地電網應有良好的沖擊特性，穩態下接地電阻不應大于0.5W,且接地點應在本體附件。

2.10產生雷電沖擊電壓波時，發生器高壓端對周圍接地物體的可靠距離如下表所示：

表（1）、沖擊電壓發生器

表（2）、沖擊電壓發生器

2.11產生操作沖擊電壓波時，發生器高壓端對周圍接地物體的可靠距離見下表：

表（3）、沖擊電壓發生器

表（4）、沖擊電壓發生器

三、主要技術參數（LYCJ-2000新型電力設備“沖擊電壓發生器”十余年研發生產經驗）

3.1額定級電壓±200kV，充電電流100mA

3.2輸出電壓波形

3.2.1在不同額定電壓下和一定負荷電容時，能產生±1.2/50μS雷電沖擊電壓全波和±250/2500μS操作沖擊電壓波。

3.2.2利用多球截波裝置可獲得截波時間為2～5μS的雷電沖擊電壓截波，截波時間分散性的標準偏聽偏差不大于150nS。

3.3電壓利用系數：在不同負荷電容配備一定的沖擊電容，產生1.2/50μS雷電沖擊電壓波和250/2500μS操作沖擊電壓波時，利用系數分別不小于0.85和0.70。

3.4使用持續時間：在2/3額定電壓以上每兩分鐘充放電一次，可連續運行，在2/3額定電壓以下，每分鐘充放電一次，可連續運行。

3.5電壓、能量和高度（本體）

表（5X1電壓發生器

表（6）X2沖擊電壓發生器

3.6弱阻尼電容分壓器和多球截波裝置的電壓和高度

表（7）弱阻尼電容分壓器

表（8）多球截波裝置

四、設備組成（LYCJ-2000新型電力設備“沖擊電壓發生器”十余年研發生產經驗）

五、使用方法（LYCJ-2000新型電力設備“沖擊電壓發生器”十余年研發生產經驗）

5.1、準備工作

5.1.1選擇合適容量、電壓的電源

5.1.2按表（1）、（2）、（3）、（4）合理將設備就位

5.1.3按項5“設備組成項“選擇合適導線，正確接好每一根線。

5.1.4接好設備的接地線，設備的接地線應相互相聯，一點接地且應在本體附近，特別應注意的是接地線應采用銅皮相聯。

5.2開機前準備工作

5.2.1清理發生器各部分絕緣和球隙表面的灰塵、污垢、潮氣

5.2.2將手動接地棒放到方便操作

5.2.3檢查控制測量系統且將控制、測量系統調整預置好(參照“控制、ATS測控一體化說明書”)。

5.2.4重復查6.1項

5.2.5關閉試區大門及防護門

5.2.6不充電，將裝置先動作一遍，查看動作是否靈活，接觸是否良好。

5.3調波方法

5.3.1沖擊電壓發生器雷電沖擊波空載(波頭電容兼電容分壓器約300PF)波形調試或帶被試品波形調試。

5.3.1.1檢查沖擊發生器充電裝置與本體及電容分壓器相連部份是否正確連接，各部位是否良好接地。

5.3.1.2根據波頭電容估算波頭電阻值和波尾阻值。

5.3.1.3將估算合適的波頭電阻和波尾電阻接入本體，用鋁棒將操作波的外波頭電阻短接。

5.3.1.4根據估測沖擊電壓波幅值，適當選擇沖擊電壓分壓器低壓臂電容，保證低壓臂電壓幅值不超過1000V。

5.3.1.5在低壓情況下，對本體充電，充電到整定電壓與充電電壓相等時觸發本體對波頭電容放電，波頭時間偏短增加波頭電阻，半峰值時間偏短，增加波尾電阻，反之相反。

5.3.2發生器雷電截波調試

5.3.2.1在選好雷電全波參數下，根據試驗電壓調整多球截波裝置的球間隙距離。控制臺截波指示可作為參考；

5.3.2.2根據本體的電壓選擇截波觸發電壓，由第1級波尾電阻中間抽頭輸出觸發信號，電壓幅值不得超過20kV，經延時裝置送至截波裝置下1級點火球點火，截波動作，示波器測量截波波形，截斷時間和過零系數均符合標準即可，如截斷時間≤2μS，則適當增加截波球間隙，如≥5μS，則適當減少截波球間隙，一直調整到符合標準。

5.3.3發生器操作沖擊電壓波調試

當產生操作沖擊電壓波時，拆除鋁短接棒，將外波頭電阻接入放電回路，拆除或調換各級雷電波尾電阻。當產生幅值較高的操作沖擊電壓波時，控制室觀察走放廊應有可靠接地的金屬網遮欄，周圍其它試驗設備和物體應可靠接地。

5.3.3.4測量儀器測出波形是否符合標準，如果波頭時間偏小，增加外波頭電阻阻值，反之相反。盡管在不同負荷電容下，一般操作波的半峰值時間均能符合標準偏差規定。

特高壓換流變壓器防爆燃用550千伏旁路觸發間隙于日前在±800千伏姑蘇換流站完成現場交接試驗和模擬內部故障觸發試驗，啟動帶電考核。該設備將故障清理時間較常規方法縮短80%以上，實現了特高壓換流變壓器防爆燃技術的更新升級。

旁路觸發間隙是一種高速關合設備，可通過快速旁路實現換流變壓器故障電流熄弧防爆燃。特高壓換流變壓器內部短路燃弧容易導致殼體開裂爆燃，而常規保護控制斷路器開斷故障電流的時間通常為50～80毫秒，難以快速遏制險情。

中國電力科學研究院有限公司聯合西安交通大學、河南平高電氣股份有限公司、山東泰開高壓開關有限公司等單位和高校組成攻關團隊，研制550千伏旁路觸發間隙。團隊研發出金屬絲爆等離子體觸發技術、自磁場控弧技術和全光纖雙冗余測控技術等。經測試，550千伏旁路觸發間隙絕緣裕度1.2倍，可在7千伏極低電壓條件下于0.2毫秒內快速建立低阻電弧通道，在63千安/80毫秒通流后，僅需0.8秒即可實現絕緣恢復，完全滿足特高壓系統的極端性能要求與可靠性要求。當換流變壓器內部出現嚴重故障時，配套的專用快速測控系統可在6～11毫秒內精準發出動作指令。間隙本體隨即在1毫秒內將換流變壓器變旁路，熄滅油中電弧，故障清理時間大幅縮短，適用于所有類型換流變壓器嚴重故障。

今年4月，550千伏旁路觸發間隙通過第三方性能驗證及姑蘇換流站控制保護系統聯調。6月，該設備安裝于姑蘇換流站，通過現場交接驗收并完成模擬換流變壓器內部故障觸發試驗，啟動帶電考核。目前，攻關團隊正在研制800千伏旁路觸發間隙，為特高壓換流變壓器防爆燃提供全電壓解決方案。

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