Tipos y normas de prueba para equipos de impulso de rayos.

Equipos de impulso de rayos: tecnología central en pruebas de alto voltaje-

Los equipos de impulso de rayos sirven como aparato de prueba principal en el campo de pruebas de alto-voltaje. Su función principal es simular, de manera controlada, los impulsos transitorios de alto-voltaje y alta-corriente generados por las descargas de rayos naturales, permitiendo así la verificación científica del rendimiento del aislamiento y la capacidad anti-interferencia de diversos equipos de energía y sistemas electrónicos. A medida que los niveles de voltaje de la red eléctrica continúan aumentando y la densidad de integración de equipos aumenta, las pruebas de impulso de rayo se han convertido en un vínculo crítico en el control de calidad del producto y la evaluación de confiabilidad, y sus especificaciones técnicas y sistemas estándar se vuelven cada vez más refinados.

Principio de funcionamiento y composición básica de los equipos de impulso de rayos.

El concepto central de diseño de los equipos de impulso de rayos se origina en el principio del circuito de Marx, que es esencialmente una estructura de conversión de energía basada en "carga en paralelo y descarga en serie". Durante la fase de carga, varias etapas de condensadores dentro del dispositivo se conectan en paralelo a una fuente de alimentación de CC de alto-voltaje a través de resistencias de carga, y cada condensador se carga de forma independiente a un valor de voltaje preestablecido. Cuando comienza la etapa de descarga, el espacio entre bolas de encendido de la primera-etapa se activa con precisión, lo que provoca que los espacios entre bolas en serie de cada etapa posterior se rompan y conduzcan secuencialmente. Esto cambia instantáneamente todos los condensadores de etapa a un estado de conexión en serie. Luego, los voltajes de cada capacitor se superponen, generando una forma de onda de voltaje pulsado con una amplitud extremadamente alta y una duración muy corta en el terminal de salida. Este diseño permite el uso de fuentes de energía de menor-voltaje para generar impulsos de alto voltaje de varios megavoltios o incluso decenas de megavoltios, lo que reduce significativamente la dificultad y el costo de fabricación de equipos.

Desde una perspectiva de composición física, un dispositivo de prueba de impulso de rayo completo consta de al menos tres componentes principales: (1) el cuerpo del generador de voltaje de impulso, que integra condensadores, resistencias de carga, resistencias frontales de onda-, resistencias de cola de onda- e interruptores de separación de bola-para realizar el circuito de Marx en cada etapa; (2) el sistema de medición, que generalmente incluye un divisor de voltaje resistivo-capacitivo o un dispositivo de medición diferencial-integral, combinado con un registrador digital para la adquisición y análisis de formas de onda; y (3) el sistema de control y activación, responsable de regular el voltaje de carga, controlar el tiempo de descarga y proporcionar protección de interbloqueo de seguridad. Para aplicaciones que requieren pruebas de corte de onda-, se debe instalar un dispositivo de corte de onda-adicional para interrumpir forzosamente la onda de choque en un momento predeterminado usando el espacio entre bolas de corte de onda-.

Clasificación de equipos y parámetros técnicos.

Dependiendo de los objetivos de la simulación y los propósitos experimentales, los equipos de impulso de rayo se pueden dividir claramente en dos categorías: generadores de voltaje de impulso de rayo y generadores de corriente de impulso de rayo. El primero se centra en simular los efectos de la tensión eléctrica de la sobretensión del rayo en las estructuras de aislamiento de los equipos, mientras que el segundo enfatiza la reproducción de la tensión térmica y los efectos de la fuerza electromagnética cuando la corriente del rayo se inyecta en componentes limitadores de voltaje-como los pararrayos.

En el campo de las pruebas de sistemas de energía de alto-voltaje, la onda completa estándar del impulso del rayo se define como una forma de onda doble-exponencial con un tiempo de frente de onda de 1,2 microsegundos y medio-tiempo pico de 50 microsegundos. Estos parámetros de forma de onda no se eligen arbitrariamente, sino que se derivan de una inducción estadística basada en extensos datos de observación de rayos naturales, que representan razonablemente las características típicas de la sobretensión inducida por rayos en líneas aéreas de transmisión. Además de las pruebas de ondas-completas, la prueba de ondas-cortadas por impulso de rayo tiene un valor de ingeniería significativo. El llamado-llamado "corte" se refiere al fuerte salto de voltaje causado por la interrupción forzada de la onda completa del impulso del rayo a través de una brecha externa durante el flanco ascendente o la etapa de frente de onda. El tiempo de corte normalmente se establece entre 2 y 5 microsegundos, simulando el fenómeno de caída repentina de voltaje resultante de la descarga eléctrica del aislamiento durante la caída de un rayo. Para equipos de voltaje ultra-alto- donde el voltaje máximo excede los 800 kV, los estándares internacionales han revisado significativamente la tolerancia positiva del tiempo del frente de onda, ampliándola al 100 %, permitiendo así que el tiempo del frente de onda alcance 2,4 microsegundos. Este ajuste considera plenamente las diferencias en las características físicas durante el proceso de descarga de espacios de aire ultra-largos, lo que refleja cómo la formulación estándar se adapta de manera receptiva a la práctica de ingeniería.