Випробувальна установка для виробування імпульсною напругою електричних високовольтних компонентів

Реферат: Випробувальна установка (2, 4, 6) для випробування імпульсною напругою електричних високовольтних компонентів, що містить генератор (12) імпульсної напруги та подільник напруги (14) у формі баштоподібної структури, що має першу та другу кінцеву частину структури. Генератор (12) імпульсної напруги і/або подільник напруги (14) виконані з можливістю переміщення між першим приблизно горизонтальним положенням всередині ємності (16) прямокутної форми, яка має першу та другу кінцеву частину, та приблизно UA 105180 C2 (12) UA 105180 C2 вертикальним положенням відносно ємності (16). Переміщення між обома положеннями включає в себе обертовий рух навколо осі (18) обертання, перпендикулярної до поздовжнього напрямку генератора (12) імпульсної напруги. UA 105180 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Випробувальна установка для випробування імпульсною напругою електричних високовольтних компонентів, що містить генератор імпульсної напруги та подільник напруги у формі баштоподібної конструкції, що має першу та другу кінцеву частину конструкції. Загальновідомим є те, що для випробування компонентів високою напругою, зокрема в силових трансформаторах, застосовують генератори імпульсної напруги. За допомогою генератора імпульсної напруги можна створювати імпульс напруги, який через відповідне електричне з'єднання генератора імпульсної напруги з випробовуваним об'єктом надходить до досліджуваної частини випробовуваного об'єкта, наприклад до обмотки високої напруги. Подібний імпульс напруги має тривалість в межах зазвичай до кількох десятків мікросекунд, а максимальна напруга досягає – залежно від випробовуваного об'єкта – кількох мегавольт. На підставі безперервного вимірювання показників струму і/або напруги в межах електричного з'єднання тестованої конструкції під впливом імпульсу напруги можна робити висновки про стан досліджуваних компонентів, наприклад про старіння або про недоліки електричної ізоляції. Генератор імпульсної напруги має численні конденсатори, які для продукування імпульсу високої напруги спочатку заряджаються в паралельній електричній схемі, а потім розряджаються в послідовній електричній схемі. Завдяки послідовному включенню можна реалізувати відповідно високі значення напруги. Згідно з рівнем техніки форма виконання генератора імпульсної напруги має переважно баштоподібну конструкцію, в якій застосовані такі компоненти, як конденсатор, опір, іскровий розрядник та ізолятори, зібрані в решітчасту конструкцію. Ізолятори також можуть бути виконані як труби із ізолюючого матеріалу, наприклад із склопластику, причому ізолятори розташовуються один за одним переважно вздовж баштоподібної конструкції у формі багатьох опорних колон, що простягаються по всій довжині конструкції, а електричні компоненти розташовані перпендикулярно до них. Зазвичай генератори імпульсної напруги працюють лише у вертикальному стані, оскільки лише таким чином можна дотриматись всіх необхідних ізолюючих відстаней від сусіднього заземленого потенціалу. Найвища напруга з'являється на піку генератора імпульсної напруги. Високовольтні компоненти, такі як силові трансформатори, мають дуже велику вагу, в залежності від номінальної електричної потужності вона досягає навіть багатьох сотень тон. Транспортування подібного трансформатора, вбудованого в мережу розподілу електричної енергії, до стаціонарно інстальованого випробувального стенду, в якому з метою випробування імпульсною напругою або задля обслуговування чи діагностики може перевірятися трансформатор, є практично неможливим з огляду високих витрат на його транспортування. До того ж, надзвичайно рідко в мережі розподілу електричної енергії існує такий надлишок, якого достатньо для видалення трансформатора без шкоди для роботи мережі. З цієї причини подібні випробування імпульсною напругою силових трансформаторів здійснюються здебільшого на місці. Випробувальна установка з генератором високої напруги та іншими необхідними для випробування компонентами, такими як подільник напруги, вимірювальні та обчислювальні прилади, у вигляді кількох блоків транспортується до місця, де знаходиться трансформатор, що підлягає перевірці чи обслуговуванню, і там вони монтуються в одну випробувальну установку. Зокрема подільник напруги, який для вимірювання високих напруг має бути розрахований до 2 мегавольт, являє собою поряд з генератором імпульсної напруги складову значних розмірів, наприклад з висотою 10 м. При цьому недоліком є те, що монтаж на місці пов'язаний з великими витратами часу. Зокрема розміщення та монтаж генератора імпульсної напруги або подільника напруги займає дуже багато часу. Виходячи з цього рівня техніки задача даного винаходу полягає у створенні випробувальної установки для випробування імпульсною напругою електричних високовольтних компонентів, який би скоротив час, потрібний для локального монтажу. Згідно з винаходом цю задачу вирішено за допомогою випробувальної установки з ознаками, викладеними в пункті 1 формули винаходу. Згідно з ним випробувальна установка вищезгаданого типу відрізняється тим, що генератор імпульсної напруги і/або подільник напруги переміщується між першим приблизно горизонтальним положенням всередині ємності квадратної форми, яка має першу та другу кінцеву частину, та приблизно вертикальним положенням відносно ємності, і що цей рух між обома положеннями є обертанням навколо певної осі обертання перпендикулярно до генератора імпульсної напруги. В результаті стає можливим розташування та транспортування цілої випробувальної установки всередині єдиної ємності. Транспортування здійснюється переважно у 1 UA 105180 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 горизонтальному положенні генератора імпульсної напруги та подільника напруги, завдяки чому всі важливі компоненти випробувальної установки знаходяться всередині ємності. Обумовлені вимогами ізолювання відстані генератора імпульсної напруги та подільника напруги від заземлених компонентів, наприклад від бічної стінки резервуару або найближчого ґрунту, які є необхідними при роботі, в цьому горизонтальному положенні відсутні. Зведення генератора імпульсної напруги та подільника напруги у вертикальне положення створює обумовлені вимогами ізолювання відстані до названих заземлених компонентів. Такий рух зведення здійснюється після встановлення ємності безпосередньо на місці призначення поблизу випробуваних високовольтних компонентів, наприклад на відстані від 5 м до 30 м. Вигідно, що укомплектована таким чином випробувальна установка для випробування імпульсною напругою є транспортабельною і вводиться в дію з невеликими витратами. В іншій формі виконання випробувальної установки згідно з винаходом ємність сполучено з транспортним засобом, який має несучі колеса, наприклад від вантажівки, від вантажного причепа, від тягача для напівпричепа або від залізничного вагона. Таким чином випробувальну установку можна дуже просто транспортувати звичайними транспортними засобами. В доцільній формі виконання випробувальної установки ємність на своїй першій кінцевій частині має розташовану всередині ділянку, в якій встановлені вимірювальні і/або обчислювальні пристрої. Вимірювальний пристрій передбачений, наприклад, для того, щоб вимірювати хід та обробляти імпульси напруги під час випробування імпульсною напругою, причому вимірюванню підлягає напруга, знижена до більш низького рівня за допомогою подільника напруги. Обчислювальний пристрій передбачений для того, щоб обробляти виміряні і отримані під час імпульсу напруги величини і давати, приміром, висновок про стан ізоляції випробовуваного компонента, наприклад силового трансформатора. Таким чином всі потрібні для проведення випробування імпульсною напругою компоненти вже є інтегрованими в ємність. Витрати на локальний монтаж, зокрема на прокладання кабелів для вимірювального та обчислювального устаткування, скорочені ще більше. В іншому варіанті виконання випробувальної установки ємність є транспортабельним контейнером, який на кожній із своїх шести сторін обмежується стінками або сегментами стінок. Особливо доцільним є застосування контейнера довжиною 40 футів (12 м). Контейнер зі стандартними габаритами 40 футів є найбільш придатним для того, щоб бути транспортованим за допомогою звичного транспортного засобу, наприклад судна, залізниці або вантажівки. Довжина 40 футів відповідає одному із найбільш поширених вимірів довжини стандартного контейнера і не надто перевищує потрібну для розміщення генератора імпульсної напруги чи подільника напруги довжину близько 10 м. Випробувальні установки з невеликою довжиною генератора імпульсної напруги чи подільника напруги можуть бути розміщені у відповідно коротших контейнерах. В особливо доцільній формі виконання випробувальної установки допустимим є використання контейнера за нормами CSC (Container Safety Convention). Це означає, наприклад, що контейнер при завантаженні на контейнерне судно може бути розміщений у будь-якому положенні складування. Відтак транспортування випробувальної установки зновутаки спрощується. В іншому варіанті виконання випробувальної установки генератор імпульсної напруги та ємність на їх других кінцевих частинах з'єднуються між собою за допомогою поворотного з'єднувального вузла, який дозволяє особливо просте обертове переведення генератора імпульсної напруги і/або подільника напруги з горизонтального положення у вертикальне положення. Доцільно передбачити для цього привід, що здійснює обертовий рух. При іншій формі виконання випробувальної установки принаймні одну необхідну для процесу випробування операцію або і весь процес випробування здійснюють за допомогою дистанційного управління. Застосування дистанційного управління доцільним чином зменшує необхідні витрати на монтаж випробувальної установки і до того ж дозволяє спрощене проведення випробування імпульсною напругою. Згідно з подальшим варіантом випробувальної установки ємність зверху прикрита принаймні одним рухомим перекриттям. Суцільне перекриття захищає при транспортуванні випробувальну установку від зовнішнього впливу, наприклад від дощу або бруду, а до того ж за умови виконання контейнера згідно CSC забезпечує недоступність. Для того, щоб згідно з винаходом мати змогу переводити генератор імпульсної напруги та подільник напруги з горизонтального у вертикальне положення, інша форма виконання 2 UA 105180 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 випробувальної установки передбачає, що вони здійснюють рух крізь отвір у верхній поверхні ємності, причому отвір виникає в результаті переміщення перекриття у кінцеве положення. Таким чином ємність під час транспортування закрита зверху суцільним перекриттям, яке відкривається на місці призначення, внаслідок чого стає можливим зведення генератора імпульсної напруги та подільника напруги у вертикальне положення, необхідне для роботи генератора імпульсної напруги за умови дотримання ізолюючих відстаней. При іншій формі виконання випробувальної установки ємність на обох бічних поверхнях у своїй другій кінцевій частині принаймні частково обмежується щонайменше однією стінкою або сегментом стінки, яка може переміщуватися з відкритого положення в закрите положення і навпаки. В закритому положенні сторони ємності є закритими, що сприяє її транспортуванню. У відкритому положенні бічні стінки в задній ділянці контейнера є відкритими на своїй другій кінцевій частині, а наявна стінка або наявний сегмент стінки зсуваються в напрямку першої кінцевої частини або закриваються на зразок дверей. Таким чином у відкритому положенні ділянки бічних стінок ємності, які могли б перешкоджати роботі випробувальної установки внаслідок невеликої ізолюючої відстані від генератора імпульсної напруги, пересуваються у ділянку з достатньо великою ізолюючою відстанню. При подальшому варіанті виконання випробувальної установки ємність за допомогою принаймні однієї стінки або принаймні одного сегменту стінки утримується в даному відкритому положенні з гарантією від перекидання. Завдяки цьому, наприклад, задні бічні стінки обертаються приміром навколо вертикальної о осі на стіні ємності на 90 у напрямку передньої першої кінцевої частини ємності. Таким чином протяжність ємності по ширині, яка має вирішальне значення для перекидання, зростає саме на довжину обернених стінок чи сегментів стінок. На зовнішніх, далеких від осі обертання кінцевих частинах стінок чи сегментів стінок при потребі встановлені упорні елементи, які компенсують певну відстань між нижньою кромкою стінок чи сегментів стінок та упорною поверхнею елемента. У випадку, коли випробувальна установка знаходиться на транспортному засобі, такому як вантажівка, обумовлену цим різницю у висоті між ємністю та упорною поверхнею слід компенсувати за допомогою упорних елементів. При подальшому варіанті виконання випробувальної установки генератор імпульсної напруги з силовим чи геометричним замиканням з'єднаний на другій кінцевій частині ємності з відповідною торцевою стінкою і разом з нею обертається навколо осі обертання. Задню торцеву стінку ємності перед початком роботи генератора імпульсної напруги заради ізолювання слід перемістити із вертикального положення, зручного для транспортування, у таке положення, яке не зашкодить роботі генератора імпульсної напруги. При наявності з'єднання з нижньою стороною генератора імпульсної напруги цей рух здійснюється одночасно зі зведенням генератора імпульсної чи подільника напруги. Таким чином вилучається одна робоча операція. В особливо доцільному варіанті виконання випробувальної установки подільник напруги та генератор імпульсної напруги з'єднані між собою за допомогою пристрою, переміщуваного вздовж їх довжини та перпендикулярно до їх паралельних поздовжніх осей. Відтак обидва компоненти можуть при заощадженні місця транспортуватися у горизонтальному положенні на малій паралельній відстані один від одного. На місці призначення обидва вони разом переводяться у вертикальне положення за допомогою єдиного поворотного руху. Паралельна відстань між генератором імпульсної напруги та подільником напруги за допомогою переміщуваного по довжині пристрою може бути збільшена простим чином до тієї відстані, яка обумовлена вимогами ізоляції. В подальшому варіанті виконання випробувальної установки подільник напруги встановлено всередині опорної колони генератора імпульсної напруги, яка по всій довжині баштоподібної конструкції складається із багатьох розташованих одна за одною ізоляційних труб. Таким чином вигідно заощаджується необхідна площа. Інші доцільні можливості виконання винаходу викладені у наступних залежних пунктах формули. Винахід, інші форми його виконання та інші переваги пояснюються детальніше за допомогою зображених на кресленнях прикладах виконання. На них зображені: Фіг. 1 Вид збоку випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі з генератором імпульсної напруги у горизонтальному положенні, Фіг. 2 Вид збоку випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі з генератором імпульсної напруги у вертикальному положенні, 3 UA 105180 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 3 Вид зверху випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі з генератором імпульсної напруги у вертикальному положенні. На Фіг. 1 зображено бічний вид випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі 32, 34, який рухається на колесах 50 – на вантажівці з напівпричепом. Прямокутна ємність 16, з'єднана з напівпричепом 32, у цьому прикладі виконана як контейнер. З метою унаочнення бічна стінка ємності 16 не зображена, щоб було видно всі складові, що знаходяться всередині. Генератор 12 імпульсної напруги розміщений всередині ємності 16 у горизонтальному положенні. На другій кінцевій частині генератора 12 імпульсної напруги з ним з'єднано цоколь 20, який потім у вертикальному положенні служить опорною поверхнею. Паралельно до поздовжньої осі генератора імпульсної напруги над ним розміщено подільник напруги 14. Доцільно, щоб обидві складові межували зі спільною контактною поверхнею, завдяки чому вагу подільника напруги 14 у горизонтальному положенні – принагідно також з використанням фіксаторів відстані – приймає на себе генератор 12 імпульсної напруги, вагу якого в свою чергу численні фіксатори 30 відстані переносять на площину дна резервуару. Потенціометр 14 на своїй другій кінцевій частині з'єднано з цоколем 22, який за допомогою не видної на цьому зображенні телескопічної рейки також з'єднаний з першим цоколем 20. До того ж, обидва цоколі 20, 22 з'єднані з задньою торцевою стінкою 48 ємності 16. Генератор 12 імпульсної напруги, подільник напруги 14 та задня торцева стінка 48 встановлені з можливістю повороту навколо спільної осі обертання 18. В передній частині ємності 16 за допомогою розділяючої стінки 24 відділено внутрішню зону 26, де розміщені вимірювальні та обчислювальні прилади. Доцільно, коли ця зона вимірювань служить також робочою зоною для персоналу, який займається випробуванням імпульсною напругою. Верхня сторона ємності має перекриття 38, що складається із багатьох окремих сегментів та виготовлене доцільним чином із того самого матеріалу, що і бічні стінки ємності, наприклад із сталі. Фіг. 2 показує бічний вид 4 на ту саму випробувальну установку з ідентичними позиційними позначеннями, як і на Фіг. 1. Генератор 12 імпульсної напруги та подільник напруги 14 зображені тепер у вертикальному положенні, яке придатне для випробування імпульсною напругою. Компоненти, що підлягають випробуванню, наприклад силовий трансформатор та його електричні під'єднання, на цій фігурі не зображені. Всі електричні з'єднання між ємністю 16 та відповідними компонентами 12, 14, 28 також не зображені. За допомогою встановленої між першим цоколем 20 та другим цоколем 22 телескопічної рейки 46 відстань між обома цоколями 20, 22, які на Фіг. 1 межують один з одним, тепер збільшується. Генератор 12 імпульсної напруги та подільник напруги 14 з їх паралельними поздовжніми осями настільки віддалені один від одного, що забезпечується ізолююча відстань, достатня для здійснення випробування імпульсною напругою. Крім того, зображено сегмент 40 задньої стінки ємності, який рухається навколо осі 42 перпендикулярно до решти зовнішньої стінки ємності. Відтак задня ділянка стінки ємності є вільною, а також створюється достатньо велика ізолююча відстань від піднятого генератора 12 імпульсної напруги. На зовнішньому кінці стінного сегмента 40 розміщено упорний елемент 44, яким стінний сегмент упирається в опорну поверхню напівпричепу 32. Подібний відкидний стінний сегмент 40 з упорним елементом 44 передбачений на обох сторонах ємності 16. Це перешкоджає перекиданню ємності. Зображене на Фіг. 1 перекриття 38 має форму численних розташованих один над одним сегментів 38а, 38b, 38с та 38d і знаходиться в ділянці передньої кінцевої частини ємності 16, причому ємність тепер є відкритою на верхній стороні. Відповідне переміщення з метою відкривання складається як із рухів посування, так і рухів відкидання сегментів 38а, 38b, 38с та 38d. Крізь отриманий таким шляхом отвір генератор 12 імпульсної напруги та подільник напруги 14 можуть повертатися навколо своєї осі обертання 18. Фіг. 3 зображує в плані ту саму установку, що і на Фіг. 2, з тими самими позиційними позначеннями. Особливо добре на цьому зображенні видно функцію упору, здійснювану відкинутими стінними сегментами 40 у взаємодії з упорним елементом 44. ПЕРЕЛІК ПОЗИЦІЙНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 2 - вид збоку випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі з генератором імпульсної напруги у горизонтальному положенні 4 - вид збоку випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі з генератором імпульсної напруги у вертикальному положенні 4 UA 105180 C2 5 10 15 20 25 6 - вид зверху випробувальної установки, розміщеної на транспортному засобі з генератором імпульсної напруги у вертикальному положенні 12 - генератор імпульсної напруги 14 - подільник напруги 16 - ємність прямокутної форми 18 - вісь обертання 20 - перший цоколь 22 - другий цоколь 24 - розділяюча стінка 26 - внутрішня ділянка 28 - вимірювальний пристрій/обчислювальний пристрій 30 - фіксатор відстані 32 - перший транспортний засіб 34 - другий транспортний засіб 36 - колесо 38 - перекриття верхньої сторони ємності 38а - перший сегмент перекриття 38b - другий сегмент перекриття 38с - третій сегмент перекриття 38d - четвертий сегмент перекриття 40 - стінний сегмент сторони ємності 42 - вісь повороту 44 - упорний елемент 46 - телескопічна рейка 48 - торцева стінка другої кінцевої частини ємності ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Випробувальна установка (2, 4, 6) для випробування імпульсною напругою електричних високовольтних компонентів, що містить - генератор (12) імпульсної напруги та подільник напруги (14), кожен у формі баштоподібної конструкції, що має першу та другу кінцеві частини, - прямокутну ємність, що має першу та другу кінцеві частини, - обертовий з'єднувальний вузол, яким з'єднані між собою генератор (12) імпульсної напруги і ємність (16) у їхніх других кінцевих частинах впоперек поздовжнього напрямку генератора (12) імпульсної напруги, - привід для здійснення обертового переміщення генератора (12) імпульсної напруги і/або подільника напруги (14) між першим, приблизно горизонтальним, положенням та другим, приблизно вертикальним, положенням відносно обертової осі (18) обертового з'єднувального вузла, яка відрізняється тим, що у першому приблизно горизонтальному положенні генератор (12) імпульсної напруги розміщений всередині ємності, а також тим, що у другому приблизно вертикальному положенні високовольтні компоненти розміщені відносно заземлених компонентів на відстанях, достатніх для забезпечення ізоляції при проведенні високовольтних випробувань. 2. Випробувальна установка за п. 1, яка відрізняється тим, що ємність (16) з'єднана з транспортним засобом (32, 34), який має несучі колеса (50). 3. Випробувальна установка за п. 1, яка відрізняється тим, що ємність (16) на своїй першій кінцевій частині має розташовану всередині ділянку (26), де розміщено вимірювальні пристрої (28) і/або обчислювальні пристрої (28). 4. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що ємність (16) є транспортабельним контейнером, який на кожній із своїх шести сторін обмежений принаймні частково стінками (38, 48) або сегментами стінок (38а, 38b, 38с, 38d, 40). 5. Випробувальна установка за п. 4, яка відрізняється тим, що контейнер є 40-футовим контейнером. 6. Випробувальна установка за п. 4 або 5, яка відрізняється тим, що контейнер відповідає нормам Конвенції про безпечні контейнери(Container Safety Convention, CSC). 7. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що виконана з можливістю здійснення принаймні однієї операції під час процесу випробування або усього процесу випробування за допомогою дистанційного управління. 5 UA 105180 C2 8. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що ємність (16) на своїй верхній стороні оснащена принаймні одним рухомим перекриттям (38, 38а, 38b, 38с, 38d). 9. Випробувальна установка за п. 8, яка відрізняється тим, що перекриття (38, 38а, 38b, 38с, 38d) виконане з можливістю переміщення у кінцеве положення з утворенням на верхній стороні ємності (16) отвору, достатнього для обертового переміщення генератора (12) імпульсної напруги та подільника напруги (14) у вертикальне положення. 10. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що ємність (16) з обох бічних сторін на другій кінцевій частині обмежена принаймні частково щонайменше однією стінкою або стінним сегментом (40), виконаним з можливістю переміщення з відкритого положення у закрите положення. 11. Випробувальна установка за п. 10, яка відрізняється тим, що принаймні одна стінка або принаймні один стінний сегмент (40) у відкритому положенні утворює опору для убезпечення ємності від перекидання. 12. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що генератор імпульсної напруги на другій кінцевій частині ємності з'єднаний з відповідною торцевою стінкою (48) з силовим і/або геометричним замиканням із забезпеченням обертання разом із стінкою (48) навколо осі обертання (18). 13. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що подільник напруги та генератор імпульсної напруги з'єднані між собою за допомогою переміщуваного в поздовжньому напрямку і діючого перпендикулярно до їх поздовжніх осей переміщувального пристрою. 14. Випробувальна установка за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що подільник напруги встановлений всередині опорної колони генератора імпульсної напруги, яка утворена множиною розташованих одна за одною вздовж баштоподібної конструкції ізоляційних труб. 6 UA 105180 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7