新型电力设备“冲击电压发生器”十余年研发生产经验

为全方位提升电网设备状态感知能力与风险预警水平，保障迎峰度夏期间电网可靠运行，张家口供电公司超高压输变电运检中心于7月8日在500千伏白土窑变电站及500千伏水官坊变电站主变压器侧，全方位启动并完成了局放在线监测装置的安装部署工作。此举标志着中心在推进变电站智能化运维、实现设备状态精准管控方面迈出关键一步。

本次安装工作由超高压输变电运检中心技术骨干组成的专项小组高效执行。技术人员克服高温天气影响，严格遵守使用规程与工艺标准，在主变压器关键部位，如套管侧以及铁芯接地等处，精准安装了超声传感器及高频电流互感器(HFCT)等先进监测单元。安装过程中同步完成了信号采集、系统联调及后台数据接入测试，确保监测信号传输稳定、数据准确有效，为后续实时监测奠定了坚实技术基础。局放在线监测装置的成功投运具有重大意义，系统能够24小时不间断捕捉变压器内部细微的局部放电信号，实现对绝缘隐患的早期、精准预警，彻底改变了传统依赖定期试验或故障后抢修的被动模式，大幅提升了主变压器这一核心设备的状态管控能力。。

下一步，中心将深化局放在线监测装置应用，优化数据分析与传感器布局，加强人员培训，持续提升设备运维水平，确保电网可靠稳定运行。

一、概述（LYCJ-2000新型电力设备“冲击电压发生器”十余年研发生产经验）

冲击电压发生器是产生冲击电压波的装置，用于检验电力设备耐受大气过电压和操作过电压的绝缘性能，冲击电压发生器能产生标准雷电冲击电压波形、雷电冲击电压截波，标准生操作冲击电压波形等及用户指定非标冲击电压波包括陡波。

本系列冲击电压发生器可对绝缘子串、长空气间隙、套管、互感器、变压器等试品进行冲击电压试验和其它科学研究。

冲击电压发生器主回路电路如下：

Ⅰ型

图中：

T：充电变压器

D1 D2：高压硅整流器

K1 K2：自动接地开关

R01 R02 R03：充电保护电阻

R1、R2：直流电阻分压器

CP：耦合电容器

R0：触发电阻

C：主电容器

R：充电电阻

R´：充电箝位电阻

Rt R,t：波尾电阻

Rf R,f：波头电阻

C´：充电兼操作波尾电阻

R´f：操作波外波头电阻

C1´C1´´：截波触发电容分压器

C´s0：点火电容

C0：串联放电球隙

R0´：触发球箝位电阻

G´0 ：隔离球 

R0：分压器阻尼电阻

C0 C0´：弱阻尼电容分压器

C0´´：电容分压器低压臂

C3：陡化电容

r1:截波均压电容器的阻尼电阻

C´1截波均压电容器

R2 R´2：截波触发分压电阻

G0´´：截波球隙

G：试品

Z0：截波延时器

Ⅱ型

1B：充电变压器

D：高压整流硅堆

R0：充电保护电阻

R1.R2：直流电阻分压器

C：主电容器

R：充电电阻

Rf：波头电阻

Rt：波尾电阻

r1:阻尼电阻

C1.C2:电容分压器

二、使用条件（LYCJ-2000新型电力设备“冲击电压发生器”十余年研发生产经验）

2.1安装、使用处海拔高度不超过1000米

2.2周围空气温度：-20℃～＋40℃，空气相对湿度不大于85％(20℃)

2.3无导电尘埃存在

2.4无火灾及爆炸危险品

2.5不含有腐蚀金属和绝缘的气体和蒸汽

2.6无剧烈振动、碰撞和强烈颠簸

2.7地平水平面不超过3度，移动式装置地面不平度±1mm/m2

2.8电源电压的波形为正弦波，波形畸变率小于3％，频率50Hz，电源侧应不遭受来自外部的过电压。

2.9设有一可靠接地点，接地电网应有良好的冲击特性，稳态下接地电阻不应大于0.5W,且接地点应在本体附件。

2.10产生雷电冲击电压波时，发生器高压端对周围接地物体的可靠距离如下表所示：

表（1）、冲击电压发生器

表（2）、冲击电压发生器

2.11产生操作冲击电压波时，发生器高压端对周围接地物体的可靠距离见下表：

表（3）、冲击电压发生器

表（4）、冲击电压发生器

三、主要技术参数（LYCJ-2000新型电力设备“冲击电压发生器”十余年研发生产经验）

3.1额定级电压±200kV，充电电流100mA

3.2输出电压波形

3.2.1在不同额定电压下和一定负荷电容时，能产生±1.2/50μS雷电冲击电压全波和±250/2500μS操作冲击电压波。

3.2.2利用多球截波装置可获得截波时间为2～5μS的雷电冲击电压截波，截波时间分散性的标准偏听偏差不大于150nS。

3.3电压利用系数：在不同负荷电容配备一定的冲击电容，产生1.2/50μS雷电冲击电压波和250/2500μS操作冲击电压波时，利用系数分别不小于0.85和0.70。

3.4使用持续时间：在2/3额定电压以上每两分钟充放电一次，可连续运行，在2/3额定电压以下，每分钟充放电一次，可连续运行。

3.5电压、能量和高度（本体）

表（5X1电压发生器

表（6）X2冲击电压发生器

3.6弱阻尼电容分压器和多球截波装置的电压和高度

表（7）弱阻尼电容分压器

表（8）多球截波装置

四、设备组成（LYCJ-2000新型电力设备“冲击电压发生器”十余年研发生产经验）

五、使用方法（LYCJ-2000新型电力设备“冲击电压发生器”十余年研发生产经验）

5.1、准备工作

5.1.1选择合适容量、电压的电源

5.1.2按表（1）、（2）、（3）、（4）合理将设备就位

5.1.3按项5“设备组成项“选择合适导线，正确接好每一根线。

5.1.4接好设备的接地线，设备的接地线应相互相联，一点接地且应在本体附近，特别应注意的是接地线应采用铜皮相联。

5.2开机前准备工作

5.2.1清理发生器各部分绝缘和球隙表面的灰尘、污垢、潮气

5.2.2将手动接地棒放到方便操作

5.2.3检查控制测量系统且将控制、测量系统调整预置好(参照“控制、ATS测控一体化说明书”)。

5.2.4重复查6.1项

5.2.5关闭试区大门及防护门

5.2.6不充电，将装置先动作一遍，查看动作是否灵活，接触是否良好。

5.3调波方法

5.3.1冲击电压发生器雷电冲击波空载(波头电容兼电容分压器约300PF)波形调试或带被试品波形调试。

5.3.1.1检查冲击发生器充电装置与本体及电容分压器相连部份是否正确连接，各部位是否良好接地。

5.3.1.2根据波头电容估算波头电阻值和波尾阻值。

5.3.1.3将估算合适的波头电阻和波尾电阻接入本体，用铝棒将操作波的外波头电阻短接。

5.3.1.4根据估测冲击电压波幅值，适当选择冲击电压分压器低压臂电容，保证低压臂电压幅值不超过1000V。

5.3.1.5在低压情况下，对本体充电，充电到整定电压与充电电压相等时触发本体对波头电容放电，波头时间偏短增加波头电阻，半峰值时间偏短，增加波尾电阻，反之相反。

5.3.2发生器雷电截波调试

5.3.2.1在选好雷电全波参数下，根据试验电压调整多球截波装置的球间隙距离。控制台截波指示可作为参考；

5.3.2.2根据本体的电压选择截波触发电压，由第1级波尾电阻中间抽头输出触发信号，电压幅值不得超过20kV，经延时装置送至截波装置下1级点火球点火，截波动作，示波器测量截波波形，截断时间和过零系数均符合标准即可，如截断时间≤2μS，则适当增加截波球间隙，如≥5μS，则适当减少截波球间隙，一直调整到符合标准。

5.3.3发生器操作冲击电压波调试

当产生操作冲击电压波时，拆除铝短接棒，将外波头电阻接入放电回路，拆除或调换各级雷电波尾电阻。当产生幅值较高的操作冲击电压波时，控制室观察走放廊应有可靠接地的金属网遮栏，周围其它试验设备和物体应可靠接地。

5.3.3.4测量仪器测出波形是否符合标准，如果波头时间偏小，增加外波头电阻阻值，反之相反。尽管在不同负荷电容下，一般操作波的半峰值时间均能符合标准偏差规定。

特高压换流变压器防爆燃用550千伏旁路触发间隙于日前在±800千伏姑苏换流站完成现场交接试验和模拟内部故障触发试验，启动带电考核。该设备将故障清理时间较常规方法缩短80%以上，实现了特高压换流变压器防爆燃技术的更新升级。

旁路触发间隙是一种高速关合设备，可通过快速旁路实现换流变压器故障电流熄弧防爆燃。特高压换流变压器内部短路燃弧容易导致壳体开裂爆燃，而常规保护控制断路器开断故障电流的时间通常为50～80毫秒，难以快速遏制险情。

中国电力科学研究院有限公司联合西安交通大学、河南平高电气股份有限公司、山东泰开高压开关有限公司等单位和高校组成攻关团队，研制550千伏旁路触发间隙。团队研发出金属丝爆等离子体触发技术、自磁场控弧技术和全光纤双冗余测控技术等。经测试，550千伏旁路触发间隙绝缘裕度1.2倍，可在7千伏极低电压条件下于0.2毫秒内快速建立低阻电弧通道，在63千安/80毫秒通流后，仅需0.8秒即可实现绝缘恢复，完全满足特高压系统的极端性能要求与可靠性要求。当换流变压器内部出现严重故障时，配套的专用快速测控系统可在6～11毫秒内精准发出动作指令。间隙本体随即在1毫秒内将换流变压器变旁路，熄灭油中电弧，故障清理时间大幅缩短，适用于所有类型换流变压器严重故障。

今年4月，550千伏旁路触发间隙通过第三方性能验证及姑苏换流站控制保护系统联调。6月，该设备安装于姑苏换流站，通过现场交接验收并完成模拟换流变压器内部故障触发试验，启动带电考核。目前，攻关团队正在研制800千伏旁路触发间隙，为特高压换流变压器防爆燃提供全电压解决方案。

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