大恒冲击电流测试设备

	产品名称：	冲击电流测试设备
	产品品牌：	大恒
	产品型号：
	产品规格：
	产品颜色：	灰色
	产品参数：	1.放电电流：200kA 2.回路电阻：≈2Ω
	产品优势：	1.运行安全； 2.控制上位机采用触摸屏及PLC组合；

大恒冲击电流测试设备




冲击电流发生器特点

● 运行安全；

● 控制上位机采用触摸屏及PLC组合；

● 充电电容采用框架式结构，外型美观大气；

● 内部接线标识均采用台湾凯士士（KSS）品牌；

● 8/20μs 波形和10/350μs波形内自动变换，时间小于8秒；

● 产品符合GB18802. 1- 2011《低压配电系统的电涌保护器SPD》；

● 采用自动接地杆与气缸接触点双重放电，确保充电电容各个节点剩余电荷的泄放，保障设备操作；




适用范围

    本系列冲击电流测试设备主要用于产生强大的雷电冲击电流，用于研究和检测避雷器、SPD等电器设备耐受雷电冲击电流的热和电动力的能力，也可用于电工科技、等离子体、基础物理和环境科学等其它领域。




使用条件

1.海拔高度不超过1000米；

2.环境温度：-10℃～40℃；

3.环境湿度：相对湿度不大于85％；

4.无导电尘埃和腐蚀性气体；

5.接地线尽可能的短、粗且回路一点接地；




测试系统参数

主电容量：64uF/128uF  24kV

放电电流：200kA

回路电阻：≈2Ω




符合标准

(a).GB/T 16927.1-1997《高电压试验技术 第一部分 一般试验要求》

(b).GB/T 16927.2-1997《高电压试验技术 第二部分 测量系统》

(c).YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》

(d).GB/T 17626.5-1999 《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验》

(e).GB 11032-2000 《交流无间隙金属氧化物避雷器》

(f).GB/T 18802.1 低压配电系统的电涌保护器 第一部分：性能要求和试验方法

(g).GB/T18802.21 电信和信号网络的电涌保护器 第一部分：性能要求和试验方法




产品图






原理和电路

雷电冲击电流测试设备是采用电容储能的脉冲功率装置，其基本原理框图如下：



设备总共分为以下三个部分（单元）：

1.电源耦合系统；

2.触摸屏控制系统；

3.计算机测控系统；




主回路原理图如下：






冲击电流波形调节方法分析

    组合波是指设备输出端高低压开路时，输出电压波形，波头1.2μs±50%，波尾50μs±20%；输出侧短路时，输出电流波形，波头8μs±10%，波尾20μs±10%。即设备输出阻抗U/I =2Ω。

    由于冲击电流测试设备中冲击电容量一般是固定的，因此调整电流波形只能采用调节电阻和电感的方法。

▲增加Rm电阻阻值，电流波形出现的情况是电流峰值降低，波前时间变小，波尾时间变长。

▲减小Rm电阻阻值，电流波形出现的情况是电流峰值增加，波前时间变大，波尾时间变短，反峰幅值变大。

一般而言通过变化电阻阻值，影响较大的是电流峰值；波头和波尾时间略有影响，但是这种影响不是根本性的。

▲增加回路电感Lt的值，电流波形出现的情况是电流峰值降低，波前时间变大，波尾时间变长，反峰幅值变大。

▲减小回路电感Lt的值，电流波形出现的情况是电流峰值增加，波前时间变小，波尾时间变短，反峰幅值变小。

一般而言通过变化回路电感值，影响较大波头和波尾时间，电流峰值也有影响。

▲增加Rs1的电阻开路电压波尾变长。

▲增加Rs2的值，开路电压波形峰值增大。

▲充电电压：一般情况下，充电电压绝对不能超过电容器额定电压。

长期使用过程中，充电电压不应该超过额定电压的80%。




冲击电流波形分析

8/20μs雷电冲击电流波形属于第一类指数波形，定义如下：






    8/20μs雷电冲击电流波形参数有：电流峰值I   波前时间Tf   波尾时间Tt   反峰幅值β

    10/350μs雷电冲击电流波形见于IEC61312-1Protection against lightning electromagnetic impulse -Part 1:General principles，附录Annex B (informative) Time function of the lightning current for analysis purposes，其数学解析公式为，。

其中

I：电流峰值

h：峰值电流校正系数

t：时间

t1：波头时间常数

t2：波尾时间常数

    10/350μs雷电冲击电流在IEC61643-1定义为：波头时间在50μs，波尾时间在350±10%，传递电荷数Q和比能量W/R为：






试验中实测10/350μs雷电冲击电流波形参数有：电流峰值I、波前时间Tf、波尾时间Tt、传递电荷Q：即安秒数和比能量W/R。






冲击电流发生装置原理分析 

（1）冲击电流发生装置采用RLC串联放电回路，经过电路分析可知，影响冲击电流幅值和波形的参数主要有两个：



该回路可工作在以下三个状态：

    欠阻尼状态（）：输出冲击电流波形为振荡波形，如果回路电阻为零，将形成周期振荡。如果回路中存在电阻，将形成衰减振荡波。这时放电电流为衰减的周期性振荡电流，它的幅值按指数曲线下降。电流达到第一个幅值的时间为：

电流的第一个幅值为：

式中-储存在电容器组C中的能量。

在t=0瞬间，脉冲电流的陡度******，即





    输出指数冲击电流时，冲击电流发生装置工作在欠阻尼工作状态。可见，冲击电流波尾阶段过零后有一反峰，该反向幅值不能够超过冲击电流幅值的30%（低压防雷要求不小于20%）。 

（2）临界阻尼（），放电电流为非周期性脉冲电流。





(3)过阻尼（），放电电流为非周期性脉冲电流



1.放电回路中的电感L有关。要增加脉冲电流的幅值，可以从两方面着手。一方面是增加电容器组中储存的能量，即提高电容器组的充电电压Uo和增加电容器组的电容量C。另一方面是减小放电回路的电感L。

2.无论放电电流是周期性的或是非周期性的，脉冲电流的幅值Im都和放电回路中的电阻R有关，f(α)随R减小而增加。为了增加脉冲电流幅值，应尽可能减小放电回路的电阻R。

3.无论放电电流是周期性的或是非周期性的，脉冲电流的******陡度都是一样的，即(di/dt)m=Uo/L而且只取决于电容器组的充电电压Uo和放电回路的电感L，与放电回路的电阻无关。为了获得******的电流陡度，应适当提高充电电压Uo和尽量减小放电回路的电感L。

直线位移控制

直线位移传感器采用：MINORKTM-100mm型号产品，阻值5Kohm冲击；

电机减速装置选用: 伟延 公司2GN 10X型号产品每秒钟运行1mm；




相关证书






大恒智能防雷系统

大恒冲击电流测试设备


触摸屏控制系统操作方法

1. 在测控系统机柜上有1个旋转按钮和1个急停按钮，其功能分别如下：

1）【控制电源】：顺时针旋转开关，控制回路接通电源；逆时针旋转，则关断控制电源。

2）【紧急停止】：在任何紧急情况下，按下紧急按钮，系统停止切断电源，主回路接地系统处于安全状态。

2.系统启动后自动进入触摸屏主控界面，在主控页面内可以通过简单的触摸操作完成对系统的所有控制，并且将系统的运行状态直观的以图形动画显示出来。主控界面主要包括三部分，图形显示区（1），状态信息显示区（2）和控制区（3）。



主控界面




【图形显示区】包括控制系统主要部件的动作，可以直观的以动画的方式检测到控制系统各个部件当前的状态。

极性状态：显示会根据当前的极性自动显示文字“正极性”或者“负极性”。无极性则显示“无”，并闪烁，提醒您需要先进行极性切换,正负极性的切换,正极性
电容器：充电式导线变为红色，说明正在充电，电容器根据充电电压与设置电压以百分比填入，可以直观看到充电情况，并以文字形式显示当前电压。
接地状态：当接地电磁铁打开时，图形化电磁铁旋转杆打开，高压电线显示为红色，表示危险。
触发球：可以直观的显示出当前触发球的距离并根据触发球的距离自动调整显示球的位置，并伴以数字显示当前球隙距离。
【系统运行状态】显示当前系统的设置参数，故障信息，以及各部分的运行状态。
启动条件：备妥、急停按钮及试品门以界面指示灯的方式显示，当系统启动的条件未达到时，该部分会显示为红色。
主回路状态：主电源与接地打开指示灯的红灯分别表示主接触器合闸到位与接地打开到位。
设置参数显示：当前电压与充电次数前面的数字为当前的实际测试数据，斜杠后面为设置参数； 充电时间前面的数字为当前的充电时间，斜杠后面为设置的充电间隔时间；
运行状态：上面一行为现实系统运行流程状态，显示当前系统运行的步骤。右侧一行显示PLC运行状态，有故障时，显示故障信息。

【按钮操作】主界面总共有5个按钮，分别为“备妥”、“开始试验”、“参数设置”、“手动触发”、“故障复位”，其功能分别为：

备妥：开始试验前，先设置试验参数，检查硬件回路，确定无误后，按下备妥按钮，表示准备完成。

开始试验：系统处于停止状态时，显示“开始试验”，当试验开始后，显示为“停止试验”，按下可以停止正在进行的试验。

参数设置：设置试验常用参数，包括实验流程，测试位置，系统设置等。

手动触发：当电容器电荷冲到预置电压时按钮显示为红色，可以手动发送触发脉冲。

故障复位：当系统出现故障时，点击后可以复位系统故障。

动作负载：单击进入动作负载控制界面。

试验参数设置：在测试主页面点击【试验参数】按钮，进入实验参数设置界面，可根据试验要求设置测试流程，由系统自动进行测试。参数设置页面总共包括3大块：冲击试验设置、相位延时控制和延时移相控制。






冲击试验设置：

（1）设定充电电压：设置电容器的预期充电电压，单位为kV（千伏）。可设置的最低充电电压为1kV，额定充电电压为10kV，最高不得超过11kV，设置精度为一位小数点（即100V）。

（2）设定间隔时间：设置每次冲击的间隔时间，单位秒（S）。

（3）设定冲击次数：在当前的极性下，总共自动冲击的次数。

（4）极性切换：单击正极性按钮，正极性到位后会有红色指示，负极性是一样操作方式。

（5）完成设置：点击触摸按钮【确认】，系统自动设置相关动作，并进入预备测试模式，保存设置参数，下次启动页面显示为本次设置的参数。

移相控制器：工作模式有两种，我们选择移相控制即可，另一种延时控制本设备用不到。由于采样角度和冲击试验电源的区别，可能存在实际角度和设置角度有一定的固有偏差，将偏差值写入角度偏差即可。

系统参数设置：设置控制系统的组成，个功能模块的动作方式，以及系统硬件参数设置，一旦设备调试好，严禁随意改动系统参数。

进入方式：在参数设置页面点击【系统参数】切换到密码输入界面。由于系统调试涉及重要的参数调整，必须输入正确的授权密码才可进入高级调试界面。

输入正确的密码后，点击“确定”按钮，进入系统参数设置界面。

充电回路参数：也就是设置主回路的参数。

【最高充电电压】用来设置系统最高设置电压，放置在设置参数是设置电压过高情况。

【直流分压比】设置充电电压的采样分压器分压比值，正确的分压比可以直观的以数字方式准确的检测（和设置）到充电电压。

【采样电流比】设置动作负载的副边分流器的分流比。

【负载电压变比】设置动作负载的副边分压器的分压比。

极性转换：有自动极性转换时，选择为“有”，显示为绿颜色 。

触发模式切换：按下此按钮，可以在点火与电机两种触发模式间进行切换。

自动球隙1参数设置：球隙的自动调整与设置的充电电压对应。

自动球隙2参数设置：与1#球隙一样的对应表格；（该设备只有一个球隙，所以屏蔽了此功能）。

完成设置：点击【确认】按钮完成参数的设置。

触发球间隙调试：在【系统参数】界面，最下面点击【系统调试】按钮，进入系统调试界面。

根据故障信息的内容，选择进入六种调试界面的其中一个。之后可以根据提示信息进行操作，完成相应的调试。（此类操作最好在技术员的操作下进行）。

故障信息

1.当前充电电压大于设定电压的10%：检查直流分压器的高压端与低压端的连接是否可靠连接；检查直流分压器的BNC插头是否可靠连接，重新插拔一次；

2.急停按下，请旋开按钮：该信息表示急停按钮按下，设备处于待机状态，若要重新启动设备，请先旋开急停按钮；

3.实验过程中，接地闭合：检查接地打开到位的传感器在接地打开的时候是否能够可靠地检测到信号。若接地打开到位时，传感器没有亮或者介于亮和不亮之间，请调整该传感器与铁块之间的距离，使之可靠感应到信号；

4.合闸命令发出3s后，接地没有打开到位：检查对应的接地电磁铁有没有打开这个动作，若没有，则检查控制信号有没有输出；若有，则按照第3条方法检查；

5.门联锁接地棒未到位：检查门是否关好，接地棒是否放置在指定的位置；检查行程开关的信号是否有效，按下开关，人机界面上对应的指示灯会亮；

6.原边过流：检查过流继电器与电流互感器的整定值是否正确（不同的设备对应的值不一样，请在专业人员指示下进行检查）；按下“故障复位”按钮，恢复初始状态；

7.原边过压：检查过压继电器与电压互感器的整定值是否正确（不同的设备对应的值不一样，请在专业人员指示下进行检查）；按下“故障复位”按钮，恢复初始状态；

8.动作负载原边过压：检查动作负载上的过流继电器与电流互感器的整定值是否正确（不同的设备对应的值不一样，请在专业人员指示下进行检查）；按下“故障复位”按钮，恢复初始状态；

9.若以上处理方案没有解决问题，请联系相关客服。




维护须知

1.日常维护程序

a、应定期清洁，建议一周一次；

b、检查绝缘是否良好；

c、检查电气连接是否有不良；

d、地线是否连接完好；

e、检查接线端子有无松动现象，各电气连接接触是否良好；

2.长期停放时的维护保养措施

长期停放时，应注意绝缘、防潮、防锈等；

长期停放后重新使用，应对电气性能进行检测，尤其是绝缘和接地，合格后方可使用；

大恒冲击电流测试设备




设备操作须知

    本设备为特殊的高电压设备，为确保人身安全和设备正常运行，操作和使用此设备的人员都必须具有一定的高电压知识和高电压试验技术，且懂得高电压试验的安全知识，熟悉该高压电试验设备后，看懂有关电路，根据要求准确调整好回路元件，方可进行试验。

1.试验进行前，将接地棒从发生器移开且把试区门关闭，合上主电源；

2.开始试验时，如启动后主电源无电，则检查急停开关和连锁开关；

3.按“开始试验”按钮打开接地装置，有充电电流而没有电压，检查是否在发生器上有不正常接地；

4.冲击电流发生器应用金属网隔开，防止试品的暴裂，伤害人员。若要换调元件，需要用接地棒短接电容器，确保电容器上无剩余电荷；

5.放电电极定期清洁、更换。充电变压器定期常规试验。电容器需要定期测量电容量和介损；

6.禁止没有试品串在放电回路中主回路开路进行放电试验，这将损坏残压分压器；

7.进入本体区域，必须用接地杆将充电电容上的剩余电荷释放，电容器连接端上均需要放电,各点反复多次,直至任何一段未见到明显火花,尤其要注意的是，检查高压部件时接地杆必须始终挂在需要检查的位置上；

8.更换试品时将接地棒接触到试品非接地端，确保人员接触到的部位安全接地；

9.高电压试验须至少两名操作人员方可进行，禁止单人进行操作实验；

10.当试品出现燃烧情况，请立即关断负载电源，防止电源长时间短路；

11.在整个实验过程中，严谨操作人员远离设备，时刻注意设备运行状况；

12.有任何故障或异常现象，立即停止试验，并做好异常现象记录，联系我们；

13.安全第一；