ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОВЕРКИ ИМПУЛЬСНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КОМПОНЕНТОВ Российский патент 2014 года по МПК G01R31/12 

Изобретение относится к испытательной системе для испытания импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов, содержащей генератор импульсного напряжения и делитель напряжения в виде соответствующей башенной структуры, которая имеет первый и второй конец структуры.

Известно применение для испытания высоковольтных компонентов, в частности, силовых трансформаторов, генераторов импульсного напряжения.

С помощью генератора импульсного напряжения создается импульс напряжения, который с помощью подходящего электрического соединения генератора импульсного напряжения и испытуемого объекта подается на подлежащую испытанию часть объекта, например, высоковольтную обмотку. Такой импульс напряжения имеет длительность во времени обычно в диапазоне до нескольких 10 мкс, максимальное напряжение составляет, в зависимости от испытания, вплоть до нескольких мегавольт. По результатам непрерывного измерения величин тока и/или напряжения внутри электрической схемы испытания при воздействии импульса напряжения можно делать выводы о состоянии испытываемых компонентов, например, о состоянии старения или о дефекте электрической изоляции.

Генератор импульсного напряжения имеет множество конденсаторов, которые сначала заряжаются для создания импульса напряжения при параллельном включении, а затем разряжаются при последовательном включении. За счет последовательного включения обеспечивается возможность реализации, соответственно, более высоких напряжений. Выполнение генератора импульсного напряжения осуществляется, согласно общему уровню техники, в большинстве случаев в виде башенной структуры, в которой соединены в решетчатой структуре применяемые компоненты, такие как конденсатор, сопротивление, искровой промежуток, а также изоляторы. Изоляторы могут быть выполнены в виде труб из изоляционного материала, например, из стеклопластика (GFK), при этом изоляторы предпочтительно расположены вдоль башенной структуры друг за другом в виде нескольких проходящих по всей длине структуры опорных колонн, а электрические компоненты поперек их. Генераторы импульсного напряжения предназначены для работы, как правило, в вертикальном положении, поскольку лишь так выдерживаются все необходимые изоляционные расстояния до соседнего заземленного потенциала. Наибольшее напряжение возникает на вершине генератора импульсного напряжения.

Высоковольтные компоненты, такие как силовые трансформаторы, имеют большой вес, в зависимости от электрической номинальной мощности также несколько сотен тонн. Транспортировка такого установленного внутри распределительной энергосети трансформатора на неподвижно оборудованную испытательную площадку, на которой в рамках испытания импульсным напряжением можно проверять трансформатор в рамках технического обслуживания или для целей диагностики, практически исключается на основании больших затрат на транспортировку соответствующего трансформатора. Кроме того, в очень редких случаях в электросети имеется достаточная избыточность, чтобы можно было удалять трансформатор без отрицательного воздействия на работу сети.

Поэтому такие испытания импульсным напряжением силовых трансформаторов осуществляются в большинстве случаев на месте. Испытательная система, содержащая генератор импульсного напряжения, а также другие необходимые для испытания компоненты, такие как делитель напряжения, устройства измерения и оценки, транспортируют в нескольких блоках к месту, в котором находится подлежащий испытанию, соответственно, подлежащий техническому обслуживанию трансформатор, и там монтируют в испытательную систему. В частности, делитель напряжения, который необходим для измерения высоких напряжений вплоть до, например, 2 MB, является, наряду с генератором импульсного напряжения, компонентом внушительного размера, например, имеет высоту 10 м.

При этом недостатком является то, что монтаж на месте связан со значительными затратами времени. В частности, позиционирование и монтаж генератора импульсного напряжения или делителя напряжения требуют очень много времени.

Исходя из этого уровня техники, задачей изобретения является создание испытательной системы для испытания импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов, которая уменьшает необходимые затраты времени для монтажа на месте.

Эта задача решена согласно изобретению с помощью испытательной системы с указанными в пункте 1 формулы изобретения признаками.

В соответствии с этим испытательная система указанного в начале вида характеризуется тем, что генератор импульсного напряжения и/или делитель напряжения установлены с возможностью перемещения между первым, приблизительно горизонтальным, положением внутри имеющего форму прямоугольного параллелепипеда контейнера, который имеет первый и второй концы контейнера, и приблизительно вертикальным положением относительно контейнера, и что соответствующее перемещение между обоими соответствующими положениями содержит поворотное движение вокруг соответствующей поворотной оси поперек продольного направления генератора импульсного напряжения.

Таким образом, обеспечивается возможность расположения и транспортировки всей испытательной системы внутри одного единственного контейнера. Транспортировка предпочтительно осуществляется в горизонтальном положении генератора импульсного напряжения и делителя напряжения, так что все существенные компоненты испытательной системы находятся внутри пространства контейнера.

Необходимые при работе с точки зрения изоляции расстояния генератора импульсного напряжения и делителя напряжения до заземленных компонентов, например, боковой стенки контейнера или примыкающего грунта, в этом горизонтальном положении не обеспечиваются.

За счет поворотного движения генератора импульсного напряжения, а также делителя напряжения в вертикальное положение создаются необходимые для изоляции расстояния до указанных заземленных компонентов. Такое поворотное движение осуществляется после позиционирования контейнера на месте в непосредственной близости к подлежащему испытанию высоковольтному компоненту, например, на расстоянии 5-30 м.

Предпочтительно вся такая испытательная система для испытания импульсным напряжением обеспечивает возможность транспортировки и запуска в работу с небольшими затратами.

В другом варианте выполнения испытательной системы согласно изобретению контейнер соединен с транспортировочным устройством, которое имеет несущие его колеса, например, с грузовым автомобилем, прицепом грузового автомобиля, седельным тягачом или железнодорожным вагоном.

Таким образом, обеспечивается возможность особенно простой транспортировки испытательной системы с помощью обычного транспортного средства.

В одном предпочтительном варианте выполнения испытательной системы контейнер имеет на своем переднем конце лежащую внутри зону, в которой расположены измерительные устройства и/или устройства предварительной обработки.

Измерительное устройство предусмотрено, например, для измерения и регистрации хода изменения импульса напряжения во время испытания импульсным напряжением, при этом измеряется уменьшенное с помощью делителя напряжения до более низкого уровня напряжение. Устройство предварительной обработки предусмотрено для оценки измеренных и зарегистрированных во время импульса напряжения величин и выдачи информации, например, о состоянии изоляции проверяемого высоковольтного компонента, например, силового трансформатора.

Таким образом, все необходимые для выполнения испытания импульсным напряжением компоненты уже интегрированы в контейнере. Затраты на монтаж на месте, в частности, на прокладку кабелей для измерительного устройства и устройства оценки, также сокращаются.

В другом варианте выполнения испытательной системы контейнер является предназначенным для транспортировки контейнером, который на каждой из своих шести сторонах по меньшей мере частично ограничен стенками или сегментами стенок. Особенно предпочтительным является выполнение контейнера в виде 40-футового контейнера.

Контейнер со стандартным размером в 40 футов особенно пригоден для транспортировки с помощью обычных транспортных средств, таких как, например, судно, железная дорога или грузовой автомобиль. Длина в 40 футов соответствует одной из наибольших доступных длин стандартного контейнера и лишь немного больше, чем требуемая для размещения генератора импульсного напряжения, соответственно, делителя напряжения длина, равная примерно 10 м. Испытательные системы с меньшей длиной генератора импульсного напряжения, соответственно, делителя напряжения можно располагать, соответственно, также в более коротких контейнерах.

В одном предпочтительном варианте выполнения испытательной системы контейнер имеет допуск в соответствии с конвенцией о безопасности контейнеров (CSC). Это означает, например, что контейнер при перегрузке на контейнерное судно может быть расположен в любом положении штабелирования. За счет этого дополнительно упрощается транспортировка испытательной системы.

В другом варианте выполнения испытательной системы генератор импульсного напряжения и контейнер соединены друг с другом на своих соответствующих вторых концах с помощью поворотного соединения, которое обеспечивает возможность особенно простого поворотного движения генератора импульсного напряжения и/или делителя напряжения из горизонтального в вертикальное положение. Предпочтительно, предусмотрен привод для выполнения поворотного движения.

В другом варианте выполнения испытательной системы предусмотрена возможность инициирования необходимой во время процесса испытания стадии испытания или всего процесса испытания с помощью дистанционного управления. Применение дистанционного управления предпочтительно уменьшает монтажные затраты для испытательной системы и дополнительно обеспечивает возможность более простого выполнения испытания импульсным напряжением.

Согласно другому варианту выполнения испытательной системы предусмотрена возможность закрывания контейнера на его верхней стороне с помощью по меньшей мере одной подвижной крышки. Сплошная крышка защищает испытательную систему при транспортировке от внешних воздействий, таких как, например, дождь или грязь, и, кроме того, она является обязательной для контейнеров с допуском CSC.

Для обеспечения возможности поворота генератора импульсного напряжения и делителя напряжения, согласно изобретению, в вертикальное положение, в другом варианте выполнения испытательной системы предусмотрено, что они поворачиваются через отверстие в верхней стороне контейнера, при этом отверстие образуется за счет перемещения крышки в концевое положение.

Таким образом, контейнер во время транспортировки закрыт на своей верхней стороне с помощью крышки, которую открывают на месте, так что возможен подъем генератора импульсного напряжения и делителя напряжения в вертикальное положение, которое необходимо для работы генератора импульсного напряжения для выдерживания расстояний для изоляции.

В другом варианте выполнения испытательной системы контейнер на своих обеих боковых поверхностях на своем втором конце ограничен по меньшей мере частично с помощью по меньшей мере одной стенки или стенного сегмента, который установлен с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением. В закрытом положении стороны контейнера закрыты, что является предпочтительным для его транспортировки. В соответствующем открытом положении боковые стенки открыты в задней зоне контейнера на его втором конце, то есть, соответствующая стенка или соответствующий стенной сегмент сдвигается в направлении первого конца или раскрывается наподобие двери.

Таким образом, в открытом положении зоны боковых стенок контейнера, которые бы мешали работе испытательной системы из-за слишком небольшого изоляционного расстояния до генератора импульсного напряжения, перемещаются в зону с достаточно большим изоляционным расстоянием.

В другом варианте выполнения испытательной системы контейнер защищен от опрокидывания с помощью по меньшей мере одной стенки или по меньшей мере одного стенного сегмента в его соответствующем открытом положении.

Это возможно, например, когда задние боковые стенки поворачиваются вокруг соответствующей вертикальной оси на стенке контейнера на 90° в направлении переднего, первого конца контейнера. Таким образом, увеличивается размер контейнера по ширине, который имеет решающее значение для возможного опрокидывания, на длину поворачиваемых стенок, соответственно, стенных сегментов. На наружных, удлиненных от поворотных осей концах стенок, соответственно, стенных сегментов при необходимости устанавливаются опорные приспособления, которые компенсируют возможное расстояние между нижней кромкой стенок, соответственно, стенных сегментов и постановочной поверхностью устройства. В случае, когда испытательная система находится на транспортном средстве, таком как грузовой автомобиль, необходимо компенсировать образующееся различие по высоте контейнера относительно постановочной поверхности с помощью опорных приспособлений.

В другом варианте выполнения испытательной системы генератор импульсного напряжения соединен на втором конце контейнера с соответствующей торцевой стенкой с силовым замыканием и/или с геометрическим замыканием и с возможностью поворота вместе с ней вокруг поворотной оси.

Задняя торцевая стенка контейнера по соображениям изоляции подлежит перемещению перед работой генератора импульсного напряжения из вертикального транспортировочного положения в положение, которое не оказывает отрицательного влияния на работу генератора импульсного напряжения. При соединении с нижней стороной генератора импульсного напряжения это движение происходит вместе с подъемом генератора импульсного напряжения, соответственно, делителя напряжения. Таким образом, можно экономить один рабочий ход.

В одном особенно предпочтительном варианте выполнения испытательной системы делитель напряжения и генератор импульсного напряжения соединены друг с другом с помощью регулируемого по длине и действующего поперек их параллельным продольным осям перемещающего устройства.

Таким образом, обеспечивается возможность транспортировки обоих компонентов в горизонтальном состоянии с небольшим параллельным расстоянием друг от друга. На месте обеспечивается возможность их совместного перевода в вертикальное положение с помощью одного единственного поворотного движения. Параллельное расстояние между генератором импульсного напряжения и делителем напряжения можно простым образом увеличивать с помощью регулируемого по длине устройства перемещения до необходимого при работе для изоляции расстояния.

В другом варианте выполнения испытательной системы делитель напряжения интегрирован внутри опорной колонны генератора импульсного напряжения, которая образована из нескольких расположенных друг за другом вдоль башенной структуры изоляционных труб. Таким образом, предпочтительно уменьшается требуемое для размещения пространство.

Другие предпочтительные возможности выполнения следуют из других зависимых пунктов формулы изобретения.

Ниже приводится более подробное описание других вариантов выполнения и других преимуществ изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - испытательная система на транспортировочном устройстве с генератором импульсного напряжения в горизонтальном положении, на виде сбоку;

фиг.2 - испытательная система на транспортировочном устройстве с генератором импульсного напряжения в вертикальном положении, на виде сбоку; и

фиг.3 - испытательная система на транспортировочном устройстве с генератором импульсного напряжения в вертикальном положении, на виде сверху.

На фиг.1 на виде 2 сбоку показана испытательная система на транспортировочном устройстве 34, 34, которое движется на колесах 36 - на грузовом автомобиле с полуприцепом. Имеющий форму прямоугольного параллелепипеда контейнер 16 выполнен в этом примере в виде соединенного с полуприцепом 32 контейнера. Для наглядности одна боковая стенка контейнера 15 не изображена, так что на фигуре видны находящиеся в нем компоненты.

Генератор 12 импульсного напряжения расположен внутри контейнера 16 в горизонтальном положении. На втором конце генератора 12 импульсного напряжения с ним соединен первый цоколь 20, который в последующем вертикальном положении служит, в частности, в качестве постановочной поверхности. Параллельно продольной оси генератора 12 импульсного напряжения над ним расположен делитель 14 напряжения. Предпочтительно, оба компонента граничат друг с другом по общей контактной поверхности, так что вес делителя 14 напряжения воспринимается в горизонтальном положении, при необходимости также с использованием распорок, генератором 12 импульсного напряжения, вес которого в свою очередь воспринимается несколькими распорками 30 на поверхности дна контейнера.

Делитель 14 напряжения на своем втором конце соединен со вторым цоколем 22, который в свою очередь соединен с первым цоколем 20 с помощью не видимой в этом изображении телескопической планки. Дополнительно к этому, оба цоколя 20, 22 соединены с задней торцевой стенкой 48 контейнера 16. Генератор 12 импульсного напряжения, делитель 14 напряжения и задняя торцевая стенка 48 расположены с возможностью поворота вокруг общей поворотной оси 18.

В передней зоне контейнера 16 отделена с помощью разделительной стенки 24 лежащая внутри зона 26, внутри которой расположены измерительные и оценочные устройства 28. Это измерительное пространство предпочтительно служит также в качестве рабочего помещения для обслуживающего испытания импульсным напряжением персонала.

Верхняя сторона контейнера снабжена крышкой 38, которая составлена из нескольких отдельных закрывающих сегментов и предпочтительно выполнена из того же материала, что и боковые стенки контейнера, например из стали.

На фиг.2 показана на виде 4 сбоку та же испытательная система с идентичными позициями как на фиг.1. Генератор 12 импульсного напряжения и делитель 14 напряжения показаны здесь в вертикальном положении, которое пригодно для выполнения испытания импульсным напряжением. Подлежащий испытанию компонент, например, силовой трансформатор, а также ведущие к нему электрические соединения не изображены на этой фигуре. Все электрические соединения между расположенными на контейнере 16 компонентами 12, 14, 28 также не изображены.

С помощью действующей между первым цоколем 20 и вторым цоколем 22 телескопической планки 46 теперь увеличено расстояние между обоими цоколями 20, 22, которые на фиг.1 граничат друг с другом. Генератор 12 импульсного напряжения и делитель 14 напряжения удалены своими параллельно проходящими осями друг от друга настолько, что обеспечивается достаточно большое изоляционное расстояние для выполнения испытания импульсным напряжением.

Кроме того, показан задний стенной сегмент 40 одной стороны контейнера, который установлен с возможностью перемещения вокруг оси 42 складывания перпендикулярно остальной наружной стороне контейнера. Таким образом, задняя зона стороны контейнера свободна и достигается достаточно большое изоляционное расстояние до установленного вертикально генератора 12 импульсного напряжения. На наружном конце стенного сегмента 40 установлено опорное приспособление 44, которое поддерживает стенной сегмент относительно постановочной поверхности полуприцепа 32. Такой откидной стенной сегмент 40 с опорным приспособлением 44 предусмотрен на обеих сторонах контейнера 16. За счет этого предотвращается опрокидывание контейнера.

Показанная на фиг.1 крышка 38 находится в виде нескольких расположенных друг над другом закрывающих сегментов 38а, 38b, 38c и 38d в зоне переднего конца контейнера 16, и контейнер на своей верхней стороне открыт. Соответствующее движение открывания содержит как движения сдвига, так и движения отклонения закрывающих сегментов 38а, 38b, 38c и 38d. За счет этого открывания обеспечивается возможность поворота генератора 12 и делителя 14 напряжения вокруг поворотной оси 18.

На фиг.3 показана на виде сверху та же испытательная система, что и на фиг.2, с идентичными позициями. Особенно хорошо видны на этом виде функции опоры откинутых стенных сегментов 40 с опорным приспособлением 44.

Перечень позиций

2 Вид сбоку испытательной системы на транспортировочном устройстве с генератором импульсного напряжения в горизонтальном положении

4 Вид сбоку испытательной системы на транспортировочном устройстве с генератором импульсного напряжения в вертикальном положении

6 Вид сверху испытательной системы на транспортировочном устройстве с генератором импульсного напряжения в вертикальном положении

12 Генератор импульсного напряжения

14 Делитель напряжения

16 Имеющий форму прямоугольного параллелепипеда контейнер

18 Поворотная ось

20 Первый цоколь

22 Второй цоколь

24 Разделительная стенка

26 Лежащая внутри зона

28 Измерительное устройство/оценочное устройство

30 Распорка

32 Первое транспортировочное устройство

34 Второе транспортировочное устройство

36 Колесо

38 Крышка верхней стороны контейнера

38а Первый закрывающий сегмент

38b Второй закрывающий сегмент

38c Третий закрывающий сегмент

38d Четвертый закрывающий сегмент

40 Стенной сегмент стороны контейнера

42 Ось складывания

44 Опорное приспособление

48 Торцевая стенка на втором конце контейнера

Изобретение относится к испытательным системам для испытания импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Система (2, 4, 6) содержит генератор (12) импульсного напряжения и делитель (14) напряжения в виде соответствующей башенной структуры, которая имеет первый и второй концы структуры, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда контейнер (16), который имеет первый и второй концы контейнера, поворотное соединение, посредством которого генератор (12) импульсного напряжения и контейнер (16) соединены друг с другом на своих соответствующих вторых концах поперек продольного направления генератора (12) импульсного напряжения, привод, который приспособлен для выполнения поворотного движения генератора (12) импульсного напряжения и/или делителя (14) напряжения между первым, приблизительно горизонтальным, положением и вторым, приблизительно вертикальным, положением вокруг поворотной оси (18) поворотного соединения. При этом первое, приблизительное горизонтальное, положение находится внутри контейнера, и что во втором, приблизительно вертикальном, положении обеспечены расстояния от заземленных компонентов, которые необходимы с точки зрения изоляции для высоковольтного испытания. Технический результат заключается в снижении времени монтажа. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Испытательная система (2, 4, 6) для испытания импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов, содержащая генератор (12) импульсного напряжения и делитель (14) напряжения в виде соответствующей башенной структуры, которая имеет первый и второй конец структуры, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда контейнер (16), который имеет первый и второй конец контейнера, поворотное соединение, посредством которого генератор (12) импульсного напряжения и контейнер (16) соединены друг с другом на своих соответствующих вторых концах поперек продольного направления генератора (12) импульсного напряжения, привод, который приспособлен для выполнения поворотного движения генератора (12) импульсного напряжения и/или делителя (14) напряжения между первым, приблизительно горизонтальным, положением и вторым, приблизительно вертикальным, положением вокруг поворотной оси (18) поворотного соединения, отличающаяся тем, что первое, приблизительное горизонтальное, положение находится внутри контейнера, и что во втором, приблизительно вертикальном, положении обеспечены расстояния от заземленных компонентов, которые необходимы с точки зрения изоляции для высоковольтного испытания.

2. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что контейнер (16) соединен с транспортировочным устройством (32, 34), которое имеет несущие его колеса (36).

3. Испытательная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что контейнер (16) имеет на своем переднем конце лежащую внутри зону (26), в которой расположены измерительные устройства (28) и/или устройства (28) предварительной обработки.

4. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что контейнер (16) является предназначенным для транспортировки контейнером, который на каждой из своих шести сторон по меньшей мере частично ограничен стенками (38, 48) или сегментами (38а, 38b, 38с, 38d) стенок.

5. Испытательная система по п.4, отличающаяся тем, что контейнер выполнен в виде 40-футового контейнера.

6. Испытательная система по п.4, отличающаяся тем, что контейнер имеет допуск в соответствии с конвенцией о безопасности контейнеров (CSC).

7. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность инициирования необходимой во время процесса испытания стадии испытания или всего процесса испытания с помощью дистанционного управления.

8. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность закрывания контейнера (16) на его верхней стороне с помощью по меньшей мере одной подвижной крышки (38, 38а, 38b, 38c, 38d).

9. Испытательная система по п.8, отличающаяся тем, что генератор (12) импульсного напряжения и делитель (14) напряжения установлены с возможностью поворота через отверстие в верхней стороне контейнера (16), при этом отверстие образуется за счет перемещения крышки (38, 38а, 38b, 38с, 38d) в концевое положение.

10. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что контейнер (16) на своих обеих боковых поверхностях на своем втором конце ограничен по меньшей мере частично с помощью по меньшей мере одной стенки или стенного сегмента (40), который установлен с возможностью перемещения между открытым положением и закрытым положением.

11. Испытательная система по п.10, отличающаяся тем, что контейнер защищен от опрокидывания с помощью по меньшей мере одной стенки или по меньшей мере одного стенного сегмента (40) в его соответствующем открытом положении.

12. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что генератор импульсного напряжения соединен на втором конце контейнера с соответствующей торцевой стенкой (48) с силовым замыканием и/или с геометрическим замыканием и с возможностью поворота вместе с ней вокруг поворотной оси (18).

13. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что делитель напряжения и генератор импульсного напряжения соединены друг с другом с помощью регулируемого по длине перемещающего устройства действующего поперек их параллельных продольных осей.

14. Испытательная система по п.1, отличающаяся тем, что делитель напряжения интегрирован внутри опорной колонны генератора импульсного напряжения, которая образована из нескольких изоляционных труб, расположенных друг за другом вдоль башенной структуры.