Установка, состоящая из элементов КРУЭ 420 кВ (разъединитель, трансформатор тока, соединения), предназначена для исследования вольт-секундных характеристик.
Импульсный генератор с высоким зарядным напряжением использовали для генерирования напряжений с крутым фронтом волны. В отсутствие демпфирующих резисторов между импульсным конденсатором и конденсатором нагрузки генерируются напряжения грозового импульса с колебательными частотами выше 1 МГц. Было получено напряжение до 3 МВ с временем до пробоя порядка 0,2 мкс. Напряжение измеряли с помощью емкостного зонда, расположенного непосредственно у испытуемого объекта.
На рис. 6 представлена схема установки, состоящей из элементов КРУЭ 420 кВ. Испытуемый объект - секцию сборной шины - и разъединитель разделял узкий газовый промежуток. Источник питания и элементы разъединителя со стороны нагрузки обеспечивали моделирование кратковременных переходных процессов, возникающих при операциях переключения разъединителя в КРУЭ. Такая система дает возможность получать разные частоты и выбросы напряжения.
Рис. 6. Схема установки для исследования процессов, протекающих при переключении разъединителя:
А — разъединитель; В — испытуемый объект и точка измерений с помощью емкостного зонда
Рис. 7. Изменения напряжения в переходных процессах при операции переключения, измеренные в точке В (рис. 6) при удлиненной (а) и короткой (б) сборных шинах на стороне нагрузки:
Uс — пиковое значение испытательного переменного напряжения, составляющее 1—2,5 пикового значения номинального рабочего напряжения (фазового)
Рис. 8. Вольт-секундные кривые, полученные на установке (рис. 6) при давлении SFg 0,45 МПа и напряжении положительной (2) и отрицательной (2) полярности: t - время до пробоя
На рис. 7 приведены два примера кратковременных перенапряжений в переходных процессах при сильном выбросе напряжения (рис. 7, а) и с очень слабым выбросом и отчетливыми колебаниями при 40 МГц (рис. 7, б). Кратковременные перенапряжения на испытуемом объекте измеряли емкостным зондом с шириной полосы 300 МГц.
Величины, полученные при проведении серии испытаний при импульсных напряжениях, приведены на рис. 8. Большое число испытаний могло быть выполнено благодаря тому, что почти во всех случаях изоляция была самовосстанавливающейся. Установлен значительный разброс пробивных напряжений, который больше в случае напряжения положительной полярности. Если фронт волны не очень крутой, определяющим является импульсное выдерживаемое напряжение отрицательной полярности. Для крутого фронта волны (время до пробоя меньше 1 мкс) значения при положительной полярности напряжения будут ниже, чем при отрицательной, и, следовательно, определяющим будет импульсное выдерживаемое напряжение положительной полярности.
Пробои могут быть получены на фронте, в пике и на хвосте импульса напряжения путем повышения зарядного напряжения. Пробои на фронте импульса происходят при почти линейном возрастании импульсного напряжения (рис. 9, а).
При стандартной форме волны напряжения и таком же времени до пробоя могут быть получены более высокие амплитуды, чем при некоторых других формах волны, например, при крутом фронте волны и плоском пике (рис. 9, б). Только пробои на участке фронта с линейно возрастающим напряжением при разных формах волны импульсного напряжения могут быть представлены одной вольт-секундной кривой.
Было исследовано также влияние высокочастотных колебаний, возникающих при переключении разъединителя. При различных выбросах напряжения частоты достигали от 500 кГц до 40 МГц. Возрастание испытательного переменного напряжения до 2,5 номинального рабочего напряжения (фазового) без изменения формы волны ведет к крайне высоким, приблизительно четырехкратным, напряженностям электрического поля при перенапряжениях в переходных процессах. Были проведены многочисленные серии испытаний, в общей сложности около 1000 операций замыкания - размыкания. Кроме того, было проведено несколько 15-минутных испытаний при горении дуги при частично разомкнутых контактах разъединителя. При всех этих испытаниях не происходило ни одного пробоя промежутка фаза-земля.
