高压试验室技术方案(1)

唐山轨道客车有限公司高压试室技术方案

一、应用环境

1.1海拔高度：不超过1500m

1.2工作环境温度：-5～+40℃

1.3相对湿度：25℃时不大于85%

1.4供电电源：

三相五线制（U、V、W、N、GND），容量不大于200KVA

1.5接地：为避免高压绝缘试验台高压试验对其余设备产生影响和人员安全需要，高压绝缘试验台应设置独立接地，接地电阻小于0.5Ω。接地方案由投标方在投标书中提供，并列出报价，接地方案施工由投标方负责。

1.6屏蔽：为了避免外部环境对高压试验测量的干扰，以及减少高压试验自身的电磁干扰，高压绝缘试验台应进行屏蔽。屏蔽方案由投标方在投标书中提供，并列出报价，供招标方参考选取。屏蔽方案施工由投标方负责。

1.7提供场地尺寸：23×7m，试验台平面布置示意图1所示。

图1高压绝缘试验台平面布置示意图

二、功能要求

拟购设备主要用于高速列车、城轨车辆车顶高压系统及组成部件（绝缘子、电压互感器、电流互感器、真空断路器、避雷器、隔离开关、电阻制动装置、电线电缆等）的绝缘性能试验及环境条件（如：盐雾、淋雨等气候条件）下的绝缘性能试验。本试验台投入使用后，应能实现以下功能：

1）冲击耐受电压试验

2）工频耐受电压试验

3）直流耐受电压试验

4）环境试验

5）高压系统设备布局方案试验研究

三、系统构成及拟购货物

3.1系统构成

试验台主要系统组成：雷电冲击耐压试验系统、交流工频耐压试验系统、直流高电压试验系统、人工气候室、视频监控及警示系统、试验室接地及车顶高压模型，此外还包含一些辅助设备，如试验系统控制室、防护网等材料及建设费用，辅助设备由投标方在投标书中列出分项报价，供招标方参考。

3.1.1雷电冲击耐压试验系统

冲击耐压试验系统主要由冲击电压发生器本体、直流充电装置、电阻分压器、计算机测量分析与控制（光纤）系统、雷电试验控制室等部分组成。

冲击耐压试验系统应除在试品上产生符合GB/T16927.1的标准雷电冲击波、雷电冲击截波、标准操作冲击全波外，还应能产生陡度大于1000kV/μs的陡波冲击波形(适用复合合成硅绝缘子)及变压器电抗器雷电冲击电压试验专用的示伤电流全波波形。

雷电冲击电压波形参数及其偏差均符合有关国家GB311、GB/T16896.1及GB16927标准的要求。

GDCY-400KV/30kJ冲击电压系统简介

一、总则

1.本参数适用于本次询价的设备，它提出了设备的功能设计、结构、

二、引用执行的标准

GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合

GB/T16927.1-1997高电压试验技术一般试验要求

GB/T16927.2-1997高电压试验技术测量系统

GB/T16896.1-1997高电压冲击试验用数字记录仪

ZB F24 001-90冲击电压测量实施细则

GB191 包装运标志

GB4208 外壳防护等级

GB813-89 冲击试验用示波器及峰值表

三、使用条件

本冲击电压发生器试验系统装置主要适用于35kV变压器及以下电力产品的雷电冲击电压全波，也可用于其它产品的冲击试验。

1.海拔高度不超过1500m

2.环境温度：-15~+50℃

3.空气相对湿度：≤90%

4.安装使用地点：户内使用，可移动

5.必须设有一个屏蔽控制室及可靠接地点，接地电阻<1Ω!

四、冲击发生器（型号：GDCY-400/30）

1.冲击发生器主要技术参数

a、标称雷电波冲击电压：400kV

b、标称容量(能量)：30kJ

c、级电容：1.5μF,100kV（MW F100kV-1.5μF）干式全绝缘封装

d、级电压：±100kV

e、级数/级容量：4 /7. 5kJ

f、输出波形：

1.2±30%/50±20%μs标准雷电冲击电压全波，效率大于90%。

2～6μs标准雷电截波，效率大于90%。

g、同步范围：大于20%

h、使用持续时间：

小于80%额定工作电压时可连续工作

大于80%额定工作电压时可间断工作

i、幅值调节误压差小于1%，最低输出电不大于10%设备标称电压。

j、同步误动率：小于1%

k、底座:2m ×1.5m (脚轮移动)。

高度:约2米。

重量:约560kg。

2.冲击电压发生器的技术说明

a、发生器的结构

1）采用瑞士HAEFELY公司GDCY系列的主回路设计，从而实现了整体超小型。

2）采用每分钟一转的低速齿轮齿条传动机构调整各级球隙，不仅无噪声、磨损小，而且定位快速、准确。

3）采用弹簧压接、方便拔插的调波电阻固定机构，保证了接触的可靠性，使输出波形光滑无毛刺。

4）配合GDCY-2010控制系统的脉冲放大器可使同步球隙具有20%以上的触发范围，保证触发的可靠性，全自动控制方便可靠。

5）同步球隙的触发无极性效应，无须双边触发。

b、主电容器

1）主电容器采用高密度固体电容器，每台电容量为1.5±0.05μF，直流工作

电压为±100kV，电容器固有电感小于0.2μH，重量轻，体积小，为国内首创。2）电容器在正常工作状态和工作环境下凹凸变形小于1mm。

3）电容器为固体绝缘介质和外壳干式全绝缘封装，不存在漏油、变形等问题。

c、调波元件

1）波头、波尾电阻具有足够的热容量，可保证发生器长时间连续运行。

2）充电电阻具有足够的热容量，可保证发生器长时间连续运行。

3）波头、波尾电阻采用板形结构，使用康铜丝无感绕制而成，外部采用绝缘树脂真空浇铸，接头为弹簧压接式，易于安装。

4）波头、波尾电阻的连接头采用3mm不锈钢线切割制造。

5）共有2组波头电阻、2组波尾电阻用于雷电冲击，另有1组充电电阻和保护电阻。

d、控制、保护系统

采用GDCY-2010型全自动控制系统为冲击电压发生器主体部分提供各种控制，完全满足冲击试验的各种控制功能。GDCY-2010控制系统采用进口器件，与设备主体的连接采用两芯光缆。

1)GDCY-2010全自动控制系统以日本三菱公司的FX2N系列可编程控制器为核心器件，因而控制器的体积非常小巧，外形为国际通用的19英寸的4U标准机箱，自成独立单元。控制器可实现手动控制和自动控制。控制器还具有与计算机的接口，可与计算机相连，使用专用软件包可进行计算机控制，从而实现智能化操作。专用软件包可以与测量和波形分析用的峰值电压表、示波器等配合使用，实现冲击电压试验系统计算机测控一体化。

CS2008全自动控制系统主操作单元（和辅助操作单元）采用日本三菱公司的图形化人机对话操作显示屏作为输入输出控制器件，操作单元的体积非常小巧，外形为国际通用的19英寸7U标准机箱，所有控制命令和状态显示都由人机对话操作显示屏完成。操作单元通过RS232接口可与计算机连接，采用专门的控制程序包也可由计算机完成所有全自动测控操作。

2)控制系统具备以下控制功能：

采用PLC技术，使用两芯光纤传输控制命令和反馈设备状态，因而避免了电磁干扰，提高了控制系统和计算机的安全性。

控制功能具有手动、全自动和程序控制功能，各层次功能相对独立，确保系统的可靠性。

采用可控硅调压方式，具有充电电压反馈测量系统。

点火球隙及截波球隙距离可手动及全自动调整，并在液晶面板上显示。

具有可调时延的截波触发脉冲，并具有发生器点火触发的反馈系统。

采用函数控制恒流充电方式，充电电压的稳定度可达到0.5%。

液晶面板可指示冲击发生器的充电电压及充电过程，精度为1%。

可由液晶面板直接输入充电电压和充电时间。

具有充电异常保护功能，可全自动或手动发出触发点火脉冲

冲击发生器工作状态的指示，如自燃、未触发、充电异常、充电稳定等。

设备主体及充电部分接地和接地解除控制。

可通过控制器上的按钮自动转换充电电压极性

可自动或手动控制充电电压的充电过程

可自动或手动响警铃报警

具有过电流和过电压自动保护

3)同步球隙第一级采用三电极球隙触发，触发范围大于20%。

e、安全接地系统

1)采用电磁铁自动接地机构通过一个接地电阻将发生器的第一级电容接地。

2)接地操作与充电控制具有连锁保护，确保操作安全正常。

3.主要配置的设备

a、整流充电电源（与冲击本体一体化）

型号：LGR-100/100

额定电压：Un = 100kV DC (正或负极性)

额定电流：In = 100mA (额定电压下)

电压控制可控硅模块调压，调压范围0～100% Un

极性转换：手动变换高压硅堆的方向

输入电压：220V 单相电压

电源频率：50/60 Hz

电源消耗：约3kVA

b、弱阻尼电容分压器

型号：GDCR400/600

额定电压：400kV

额定电容：600pF

电容节数：1节

每节电容：600pF（MWF400-600脉冲电容器）

方波响应：部分响应时间小于100ns，过冲小于10%

分压比：约250

分压比不确定度：小于1%

c、截断装置

型号：GDMC400kV

额定电压：400kV

球隙形式：300mm直径半球间隙

触发方式：三电极放电触发（采用高性能脉冲放大器输出15kV，100ns 触发脉冲）

时延方式: 2～6us时延可调的电子延时电路提供截波触发脉冲

（与GDCY2010控制系统配合，电位器微调截波延时时间）

截波分散性：截波时间标准偏差小于0.1μs

d、测量设备

型号：DIMS-3000数字化冲击测量系统

幅值测量：IPM23型冲击峰值电压表

输入范围：120V ～1600V（冲击电压）

测量不确定度：小于1%

波形测量：TDS3012C数字示波器

最高采样率1.25GS/s，带宽大于100MHz，分辨率9bit

记录长度10k字节（可满足冲击试验要求），2通道

波形分析：19英寸工业控制计算机工作站（采用15寸液晶显示屏）

冲击测量专用软件包：

冲击波形参数计算及显示

波形比较功能

波形的放大、缩小及平移

波形的存储及调用

波形的成图及报告编写

附件：高性能100倍专用衰减器2支

隔离滤波屏蔽设计

GDCY-2010全自动控制系统主要部件如下表所示

可实现手动控制、全自动控制及程序控制。主要测控功能如下：测量显示量：

直流充电电压

变压器原边电流