Расчет и проектирование ГИН для испытания трансформатора напряжения VCU-123

1. Описание объекта испытания трансформатора напряжения VCU-123 7
2. Расчет разрядной схемы и выбор элементов 9
3. Расчет зарядной схемы и выбор элементов 11
4. Конструктивное исполнение ГИН 14
5. Расчет разрядного контура на апериодичность 16
6. Выбор датчиков тока и напряжения 17
7. Моделирование разрядной схемы 20
8. Эскиз общего вида стенда ГИН 21
Заключение 25
Список использованных источников 26

Весь текст будет доступен после покупки

У каждого трансформатора есть своя изоляция, которая исключает замыкания металлических частей. Например, масло в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом. Но для каждого класса напряжения нужна определенная изоляция. И со временем использования, изоляцию нужно испытывать и не только после использования, а также при ее производстве. Для ее испытания используют генератор импульсного напряжения (ГИН).
ГИН — принцип которого основан на зарядке электрическим током параллельно соединённых через резисторы конденсаторов. В ГИНе разрядка происходит последовательно, а зарядка параллельно. Он служит для испытания изоляции грозовым импульсом. Полный стандартный импульс 1,2/50 мкс (длительность фронта 1,2±0,4/50±10 мкс), а также срезанными импульсами при предразрядном времени 2-3 мкс. ГИН представляет собой батарею конденсаторов, который работает в режиме заряд-разряд.
В данной работе будет производиться расчет и проектирование ГИН для испытания изоляции трансформатора напряжения VCU 123

Весь текст будет доступен после покупки

Описание объекта испытания трансформатора напряжения VCU-123
Трансформатор напряжения VCU-123 емкостного типа используют как масштабные преобразователи напряжения, а также и для подачи стандартных, годных к использованию напряжений в различных установках для мониторинга, измерения и защиты и в тоже время для изоляции защитного и измерительного оборудования от высокого напряжения системы. Их также используют для обеспечения высокочастотной связи в электрических системах[3]

Главные особенности
Современная технология изоляции емкостного делителя – смешанный диэлектрик с синтетической жидкостью для пропитывания
Низкий коэффициент диэлектрического рассеяния
Практически не нагревается в работе
Высокая и долговременная стабильность емкостей при изменении температуры
Сохранение назначенного класса точности в течение всего жизненного цикла
Опыт в производстве емкостных трансформаторов напряжения на высшие классы напряжения (до 800 кВ)
Герметическая система компенсации расширения масла сильфоном из нержавейки
Климатическое исполнение (У, ХЛ), категория размещения по ГОСТ 15150
Изоляторы из фарфора или композита
высочайшего качества
Опыт применения в сейсмически активных регионах
Минимальное количество пропитывающей жидкости, не содержащей ПХБ – не наносить вред окружающей среде
Стойкость к коррозии
Не нуждается в обслуживании [3]
Без частичных разрядов при кратковременном (1 мин.) испытательном напряжении

рисунок 2–тихничсекие и габаритные характеристики трансформатора
напряжения[3]



Рисунок 3– схема Трансформатора напряжения VCU[3]


Расчет разрядной схемы и выбор элементов

Таблица 1 - Исходные данные

№ варианта ??зар, кВ Тип
оборудования
Измайлов
Фархат Тахирович 100 Трансформатор
напряжения VCU-123

Трансформатор напряжения VCU-123 Класс напряжения 110 кВ [3]
Емкость 8800 пФ [3]
Наибольшее рабочее напряжение 126 кВ [3]
Номинальная частота 50 [3]

Выбор параметров испытуемого объекта испытательное напряжение таблица 5,1: U2=480 кВ [таблица 5,1 [4]] и емкость объекта С2=8800 пФ[3]
Расчет параметров схемы замещения Rф=R1 и Rp=R2
??ф = 3.25 • ??ф • ??2,

R_ф=t_ф/(3,25•С_2 )=(1,2•10^(-6))/(3,25•8,8•10^(-9) )=41,958 Ом

Выбираем 5 резисторов номиналом 8.2 ОМ соединенных последовательно MTX 969.54 [5]
Длина 16 см
Мощность 54 Вт
Номинальное рабочее напряжение 48 кВ

R_р=t_в/(0,69•С_1 )=(50•10^(-6))/(0,69•88•10^(-9) )=823,452 Ом


Выбираем 5 резисторов номиналом 160 ом соединенных последовательно MTX 969.54[5]
Длина 16 см
Мощность 54 Вт
Номинальное рабочее напряжение 48 кВ
где tф, tв- длительность фронта и волны испытательного импульса напряжения (полный стандартный грозовой импульс 1,2/50 мкс).
Принимаем С1=10С2
Расчет коэффициента схемы
?_cх^max=(R_Р•С_1)/((R_ф+R_Р )•(C1 +С_2) )=(823,452•88•10^(-9))/((41,958+823,452)•(88•10^(-9)+8,8•10^(-9)))==0,865
Расчет коэффициент

?_B=exp?((?-p?_1•ln p_2/p_1 )/(p_2-p_1 ))-exp?((?-p?_1•ln p_2/p_1 )/(p_2-p_1 ))=0.968

Где p_1=0,69/t_ф и p_2=3,25/t_в и коэффициенты, зависящие от t_ф и t_в

Расчет количества ступеней ГИН (значение округляется в большую сторону до целого числа)
n=U_2/(?_сх^max•?_B•U_1•0,9)=6,367=7
Расчет емкости ступени ГИН

C_к=C_1•n=88•10^(-9)•7=0.617 мкФ

Выбор конденсатора (серийно выпускаемые) из условий:

,
По полученным данным выбираем конденсатор ИК-100-0,6 УХЛ4 [6]
И- импульсный [6]
К-комбинированный диэлектрик [6]
100- номинальное напряжение (кВ) [6]
0,6- емкость (мкФ)
УХЛ-климатическое исполнение. 4 -категория размещения.



конденсатор ??ном
кВ С_к^реал
мкФ Размер корпуса (длина х ширина х
высота), мм Индуктивность нГн
ИК-100-0,6
УХЛ4 100 0,6 455x150x326 150

Расчет реальной емкости ГИН в разряде (на основе выбранного конденсатора)

C_1^реал=(C_к^реал)/n=(0.6•10^(-6))/7=8.571•10^(-8) Ф
Расчет уточненного значения Rр(реал)
R_р^реал=t_ф/(0,69•C_1 )=(50•10^(-6))/(0.69•88•10^(-9) )=823.452 Ом




Расчет коэффициента схемы с выбранным конденсатором
?_сх^реал=(R_р^реал•C_1^реал)/((R_ф+R_р^реал )•(C_1^реал+C_2 ) )=(823.452•8.571•10^(-8))/((41.958+823.452)•(8.571•10^(-8)+8.8•10^(-9) ) )=0.863

Проверка правильности расчета и выбора конденсата

U_2^реал=n•?_сх^реал•?_B•U_в=7•0,863•0,968•100•10^3=584.8•10^3 В


Должно соблюдаться условие U_2^реал?U_2,584,8•10^3 В?480•10^3 В
Условие соблюдается
Расчет зарядной схемы и выбор элементов
Зарядное устройство (серийное). Условие выбора ? U?_зу? U_(зар ) (ГИН)
? P?_зу? P_(расч )
? P?_зу=k•P_ср
Средняя мощность ЗУ P=W_ГИН/t_зар (частота следования импульсов обычно 1-2 имп/мин)

W_гин=(C_1^реал•U_2реал^2)/2=((8,571•10^(-8) )•(584,8•10^3 )^2)/2=14.964 кДж


P=W_гин/t_зар =14,964/60=249,4 Вт


К=2-5 (к-ф запаса) примем 3
Р_зу=К•Р_ср=249,4•3=748,2
Выбираем в качестве зарядного устройства SL 120*1200


Рисунок 4-STR120*1200 —источник питания 1200 Вт[7]
Высоковольтные источники питания серии SL разработаны компанией Spellman для работы с учетом самых жестких требований при минимальных габаритах. Эти устройства содержат высокочастотный резонансный инвертор с собственной системой управления, который обеспечивает бесперебойную работу в условиях резких перепадов напряжения и пробоев, с коэффициентом полезного действия выше 85 %. Полнофункциональные источники питания выпускаются с различным набором выходов и широким диапазоном дополнительных функций. [7]
Исключительная компактность и малый вес
Диапазон напряжения 120 кВ
Стандартное напряжение с реверсивной полярностью до 8 кВ
Многофункциональный аналоговый и цифровой интерфейс
Гашение дуги/счетчик разрядов дуги/защита от дуги
Вход: для модели с мощностью 1200 Вт возможно только 200/220 В перем. тока ±10 %, 50/60 Гц
Выход: 130 кВ. Все модели могут иметь положительную, отрицательную или реверсивную полярность выхода. Охлаждение: Принудительное воздушное; забор воздуха через боковые панели, выброс через заднюю панель
Стабильность: 100 ppm/час после получасового прогрева для стабилизации и напряжения и тока.
Измерительные приборы: Цифровые индикаторы напряжения и тока, 3,5 разряда ±1 младший значащий разряд
Пульсация: 0,1 % pp +1 В среднекв

Условия окружающей среды: Диапазон температур: рабочий: от 0 °C до
+50 °C. хранения: от –40 °C до +85 °C. Влажность: от 10 до 90 % без конденсации
Входной кабель сети переменного тока: 3-жильный кабель 12AWG, 1,83 м, стационарно подключенный к блоку

Весь текст будет доступен после покупки

1. Генератор Маркса и его использование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://electrik.info/main/fakty/1117-generator-marksa-i-ego- ispolzovanie.html.
2. ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПО СХЕМЕ АРКАДЬЕВА–МАРКСА [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://portal.tpu.ru/SHARED/l/LOPATKIN/Students/TVN/10%20Генерато р%20импульсных%20напряж.pdf.
3. KONCAR / Каталог-VCU. емкостные трансформаторы напряжения от 110 до 750 кВ// 6 с.
4. Гост р 55195-2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжении от 1 до 750 кВ. требования к прочности изоляции.-М.: Стандартинформ, 2014.- 48 с.
5. Серия МТХ 969 - цилиндрические 24-96 кВ // FMCC GROUP Компоненты и технические решения для силовой электроники URL: http://fmccgroup.ru/products/resistive_capacitor_components/resistors/high_ voltage/mtx969/
6. Конденсаторы импульсные серии ИК. — Текст : электронный ресурс // etk-oniks.ru : [сайт]. — URL: https://etk-oniks.ru/articles/vysokovoltnoe- oborudovanie/kondensatory/kondensatory-impulsnye-serii-ik/
7. SL СЕРИЯ высоковольтных источников питания– высоковольтное оборудования // Spellman High Voltage Electronics Corporation URL: file:///C:/Users/Admin/Downloads/SL.pdf
8. MTX 969.105 1M5 10% 100ppm, EBG Resistors // ВЕСТ-ЭЛ URL: https://www.west- l.ru/catalog/5/00001x0001x0002x0002x0009x0011/t618918/

Весь текст будет доступен после покупки