高压试验室技术方案1.docx
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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
、应用环境
1.1海拔高度：
不超过1500m
1.2工作环境温度：
-5〜+40C
1.3相对湿度：
25C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0.5Q。
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：
23X7m,试验台平面布置示意图1所示。
23m
大于
高压试验系统控制室
（工频耐压测量控制系统、
冲击耐压测量控制系统和
塑钢玻璃全景门窗）
直流耐压试验设备
（倍压筒和控制测
量系统）
人工气候室
8m
注：
划分区域四周为隔离栅，进行试验时，设备间距离大于2n，设备与隔离栅间距大于5m.
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/卩的陡波冲击波形（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
ZBF24001-90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~+50C
3.空气相对湿度：
w90%
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
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：
1.5^F,100kV（MWF100kV-1.5pF
d、级电压：
±100kV
e、级数/级容量：
4/7.5kJ
f、输出波形：
1.2土30%/50±20%p标准雷电冲击电压全波，
2〜6p标准雷电截波，效率大于90%。
<1Q!
干式全绝缘封装
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:
2mx1.5m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土0.05尸，直流工作电
压为土100kV，电容器固有电感小于0.2凶，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=100kVDC（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：
50/60Hz
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：
二电极放电触发（米用咼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0.1Q
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
部件名称
功能说明
安装位置
控制柜
提供各种控制命令
安装在发生器本体底座上
脉冲放大器1
发生器本体球隙触发
安装在发生器本体底座上
隔直电容器
隔离触发脉冲的直流咼压
安装在发生器第一球隙附近
点火反馈分压器
检测发生器球隙的触发状况
安装在发生器本体底座
直流电压分压器
测量发生器充电电压
安装在发生器本体底座
脉冲放大器2
截波球隙触发
安装在隹截波底座上
从操作单元
（选件）
各种控制命令、参数的输
入及状态显示
安装在控制柜上
主操作单元
各种控制命令、参数的输
入及状态显示
安装在控制室的控制台上。
2芯多模光纤
连接控制柜和主操
连接控制柜和主操作
作单元
单元
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
发生器本体球隙距离
截断间隙球隙距离
状态显示量：
主电源接触器的合切状态
接地装置的投切状态
发生器球隙的触发状态
发生器充电电压极性状态
控制：
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
保护及联锁：
过电流保护
过电压保护
充电异常保护
门开关连锁
接地机构连锁
极性转换连锁
操作提示：
系统设计了专门的程序操作界面，具备各种操作提示画面，当系统故
障出错或操作不当时会回弹出相应的提示对话画面。
方便进行电力电器设备及变压器类产品的全波、截波试验，大大简化了试验人员的操作,可有效防止人为出错。
波形测量记录分析软件及冲击控制操作画面:
GDCY-100〜500（900）kV^1600kV冲击电压发生器本体设计总装图
五、设备效果图及产品样本彩图
GDCY-100〜500kV冲击电压发生器本体三维CAD设计总装图
GDCY-2010全自动控制系统及DIMS-3000测量系统
六、技术方案特点说明
1方案所采用的GDCY发生器主体级电压为100kV为最佳，符合当前国内外的发展趋势。
主体结构采用世界著名公司HAEFELY的结构设计，是当前国内结构最紧凑的发生器，具有固有电感小，调波方便的特点。
2.方案所采用的控制测量系统是目前国内技术领先的产品，核心器件为日本三菱
公司的FX系列可编程控制器，几乎所有的控制功能都由软件编程实现，因此系统结构简单，外围电路板极少，可靠性极高。
3.方案的测控结构一体化整体设计，具有峰值电压表、液晶显示工业计算机，可
实现全自动控制测量分析。
测控系统采用液晶触摸屏操作，具有多种状态提
示画面，实现了人机对话式的智能操作。
系统取消了多芯控制电缆，采用光纤通讯线，无须开电缆沟，使得控制室布局更加简单方便。
4.方案所采用的光纤控制传输系统在国内高压试验设备中是首创，它实现了控制测量设备与高压主体设备的光纤连接，有效地解决了高压试验中遇到的地电位抬高对测控系统的危害，排除了由控制引线导致的电磁干扰，极大地提高了系统的可靠性，特别是在进行截波和陡波冲击试验时安全性更好。
5方案中截波时延调整方式所采用的电子延时回路，可方便地获得2〜6us的截波
触发延时，与采用延时电缆的方式相比更加方便简单。
能够产生15kV，100ns上升沿的脉冲放大器用于触发截波间隙，可保证小于0.1us的截断时间分散性。
6.方案所采用的GDCY-2010控制测量系统的操作界面充分考虑了高压试验的习
惯特点，简单明了，便于试验人员操作。
系统设计了专门的程序操作画面，方便进行变压器的全波、截波试验，大大简化了试验人员的操作，可有效防止人为出错。
对于变压器类感性试品的冲击试验，考虑全波、截波，100%和50%电压水平的
多种加压顺序，系统设计了专门的程序操作按钮，大大简化了试验人员的操作，可有效防止人为出错。
7.本套冲击电压发生器试验系统采用了最先进的技术，良好的工艺和优质的原材
料，可保证长期使用，运行寿命大于20年。
平时的运行成本也很低。
精选范本
2
雷电冲击耐压试验系统主要技术参数要求如下:
技术参数
参数指标
★标称电压
±400kV
★额定能量
30kJ
额定冲击电容量
0.375yF
额定充电电压
100kV
级数
4
级电容量
1.5yF
级能量
7.5kJ
注：
★项点为必须满足条款，主要设备应带滑轮可移动。
GDYD-150kVA/150kV工频耐压试验系统：
一、工频耐压试验系统的概述：
工频耐压试验系统应采用先进的微电脑可编程测控自动处理技术，全部运行
功能过程参数及保护可提前进行预定设置，计算机液晶屏显示，计算机液晶屏全
中文界面菜单选项，操作简单明了。
全部测试项目设定后自动进行测试，无须人工干预，可手动和全自动方式完成高压试验，具有多重过压过流保护。
二、工频耐压试验系统采用的标准
DL/T848.2-2004《高压试验装置通用技术条件第2部分:
工频高压试验装置》
GB2900
GB1094.1-GB1094.6-96《外壳防护等级》
《电工名词术语》
三、工频耐压系统的组成：
工频耐压试验设备主要由工频试验变压器、电容分压器、柱式油浸式调压器、
高电压保护电阻、计算机数字化控制测量系统等组成。
工频耐压系统简介：
本测控系统用于交流耐压、淋雨及闪络放电试验的控制操作及测量。
具有手
动控制、半自动控制及全自动控制三种控制方式。
具有主电源开关的分、合控制及状态显示，调压器状态检测并显示，自动接地装置的控制及状态显示，过流保护，过压保护，短路保护，紧急分闸，打印试验报告，警铃。
可以同时记录电源电压、电源电流、调压器输出电压、调压器输出电流、系统输出电压、系统输出电流。
具有波形记录及谐波分析的功能，并可生成电压时间曲线。
上位机能够接收下位机发送的状态信息，实时采集各个模拟量、并给下位机发送动作指令。
操作人员通过操作上位机实现对整个系统的控制。
控制界面如下：
停If
■號严
停止
停止
自动遷踪
O（k»!
开抽I停止I
停止
■Ik倔
状奁：
停止
■IMlkt
怖直洱电忙片呻結冃肮代杲It电巧讪各研颐
处M-
系统功能
1.主电源开关的分、合控制。
2.主电源开关运行状态显示。
3.调压控制：
根据有关标准及试验要求进行调压器输出电压升降的调节，电压改变速度可在一定范围内变化。
可根据用户指定的试验起始电压、步距电压、调压时间和耐压时间自动进行逐级耐压试验。
4.调压器状态检测：
检测调压器的输出电压、电流及上、下限位开关的状态并
^显^示。
5.自动接地装置的控制及状态显示。
6.过流保护：
分硬件速断及软件保护两个层次，硬件速断由电流继电器控制；
软件保护则由电脑发出分闸指令并显示，可对不同回路的电流实行监控。
7.过压保护：
当电压超过设定值时控制系统自动降压或直接切断电源并显示。
8.短路保护：
试品击穿或闪络，系统在数十微秒内发出信号切断电源。
9.紧急分闸：
紧急状态或系统瘫痪时实现手动分闸，切断主电源。
10.手动试验，操作人员点击界面按钮完成单个命令，如合闸、分闸、升压、降压等命令；
11.半自动试验，由操作人员设定目标电压，点击“执行”命令后，系统自动调
谐并跟踪，将电压升至目标值后稳压并开始计时（以秒为单位），当达到耐
压时间后由操作人员点击“结束”，系统自动存储试验文件然后快速降压至零位，最后分闸。
12.自动试验，自动试验是由用户根据试验的要求，编辑自动试验文件，试验文件中可以设定每一步的目标电压、耐压时间、操作人员只需调用自动试验文件，系统就可以自动地完成自动试验文件中设定的执行步骤，并将试验结果存盘，然后快速降压至零位，最后分闸。
13.状态指示，控制系统实时显示整个系统的状态如电源状态，连接状态、限位状态、过压过流和闪络指示、系统电压电流、调压器电压电流以及变压器电压等。
14.曲线预览，在试验时系统会实时显示系统电压和电流对时间的曲线。
15.波形及曲线查看，在非试验时，操作人员可以查看每一次试验的详细信息，包括系统电压的曲线和波形。
16.试验结束后，能自动打印试验报告。
17.保护功能，过流分闸、以及过压过流闪络软件保护。
系统特点
1.全自动试验，通过界面或者自动试验文件指定目标电压，系统就会自动升压至目标电压。
大大简化了操作过程，同时提高了操作的可靠性。
2.数据存储，本系统能够记录30分钟的系统电压和系统电流的试验数据和2秒钟的系统电压和系统电流波形数据，保证了记录试验全过程的数据。
数据存储的文件名为：
用户指定的名称+时:
分:
秒－月-日-年。
保证了不同时间记录文件的文件名的不同，同时可以方便的获知试验文件生成的精确时间。
3.AD采集，本系统采用高速高精度采集系统完成采样工作，采样率为
100KSPS每秒100K）,采样精度为16位。
高速高精度的采集系统保证了试验结果的准确性。
4.强隔离,上下位机数据通讯采用了光隔离连接,完全消除了电的联系,模拟量采集使用了模拟量隔离模块,隔离能力为持续1500Vrms,1秒2400Vrms。
不仅保证了人员的安全同时也保证了系统的稳定。
5.过压过流闪络保护，在发生过压过流闪络时系统会自动分闸，然后回零，同时终止试验和存储试验文件。
6.所有功能在一个主界面内完成，简单直观。
系统保护
本系统采取了完备的软硬件保护措施，来确保试验人员和试验设备的安全。
软件保护措施有：
系统过压、调压器过压、试验过压、系统过流、调压器过流、试验过流、闪络判断、七种保护措施。
当界面上的“错误信息”指示栏出现上述指示时,前级开关柜会自动跳闸,系统会自动停止试验,调压器自动回零.若要提高“过流”、“过压”值,需在“系统设置”里面对相应的值进行设置。
硬件：
采取了“硬件过流”、“后级柜硬件过压”保护措施。
当界面上出的出错信息里显示现“硬件过流”时,前级开关柜自动跳闸,系统自动停止试验并自动回零.当界面指示“后级柜硬件过压”时,系统会停止升压,此时的电压已经达到电压继电器所设定的过电压保护值。
若
另本系统还提供了“串口发送数据失败”、“串口接收数据失败”、“AD采集卡连接失败”故障指示。
当界面上出现“串口发送数据失败”、“串口接收数据失败”指示时，说明计算机与“PLC”连接中断；当出现“AD采集卡连接失败”时,说明计算机与“AD采集卡”连接中断.出现上述情况时候,请查找计算机与“MCU”或“AD采集卡”的连接线是否连接良好•
波形、曲线以及谐波分析显示
下图是采集的耐压曲线图，为电压和电流有效值
下图为最后30秒的电压电流实时波形图
下图为傅里叶分析图，可分析至100次谐波
四、系统构成
控制系统由两大部分组成：
1上位控制机；2.下位机及执行机构。
上位机包括操作台、工业控制计算机、高速高精度AD采集卡、紧急分闸按钮、隔离模块以及操作软件。
下位机包括MCU及其扩展模块、执行机构由继电器、开关、接触器等器件构成。
操作台
控制电缆
连接示意
3.124工频耐压试验系统主要技术参数:
技术参数
参数指标
★型号
GDYD-150kV/150kVA
★结构型式
圆形外壳、可移动可固定式
相数
单相
冷却方式
油浸式
★频率
50Hz
★额定容量
150kVA
额定输出电压
150kV
额定输出电流
1A
注：
★项点为必须满足条款，主要设备应带滑轮可移动。
3.1.2.4工频耐压试验系统主要特点：
试验系统组成部件应具备重量轻
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