操作手册上海蓝波.docx
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操作手册上海蓝波
GCS系列900kV
冲击电压发生器PLC程控系统
测控软件包
操作手册
(Version8.5a)
上海洛韦耳电子有限公司
二O一二年三月
警告!
高压危险
在使用本系统设备前,请仔细阅读此操作手册。
只有经过专业培训的高压试验和具备一定计算机知识的人员才能操作本套系统。
未经相关部门许可,不得随意操作此系统。
一、系统概述
冲击电压发生器是产生标准雷电全波、雷电截波、标准操作波、特种操作波以及陡波的高电压试验设备,可对绝缘子串、套管、长空气间隙和变压器、高压电缆、高压开关等进行冲击电压试验和其他科学试验。
冲击电压发生器PLC程控系统是专门为变压器、高压电缆及附件设计。
本套设备波形符合IEC60060-1(1989)及GB/T16927.1.2-1997的要求,是按照国际试验标准要求而设计的试验成套设备。
根据用户的不同需要设计成不同的冲击电压等级。
在使用设备前,试验人员必须认真阅读本使用说明书。
二、本套设备使用条件
电源供电单相电源220VAC
电子调压器(220VAC)
测量及PLC程控供电(220VAC)
使用场合户内
海拔高度≤1000米
环境温度-10℃∽+40℃
相对湿度≤80%
接地电阻值≤0.5Ω
计算机系统配置:
P4_2.4GCPU以上,80G硬盘,512M内存以上,中文WINDOWSXP或以上版本,中文组态GCS测控软件包,PLC控制软件,I/OServer驱动软件。
三、操作前的准备工作
¤将试验区装设明显警戒装置或者用栏杆围住。
¤将试验区闲杂物体移开,保证足够的放电安全距离,雷电波安全距离可以按照400kV/m估算,其他波形试验时安全距离要大一些。
¤试验区应该清扫干净,以免试验时吸附灰尘,清除各绝缘表面灰尘、污垢和潮气,保持绝缘表面清洁干净。
清洁铜球时注意不要改变球距。
¤弱阻尼冲击电容分压器就位尽量远离主控制台,以免放电对控制系统及测量系统产生干扰。
¤本系统所有装置要求一点接地,各设备之间用0.5×200mm铜带牢固连接。
高压弱阻尼冲击电容分压器要尽量靠近接地点。
¤各设备顶端屏蔽罩之间用裸线接好高压导线,插好各设备底盘上的电缆插头。
其中控制电缆测量用同轴电缆不应与接地线交叠,而且测量用同轴电缆应与控制电缆分开铺设,以免产生相互干扰。
四、主回路检查
¤检查冲击发生器本体、充电回路、放电回路及接地线的接地是否正确,接触是否良好,部件是否齐全。
¤进行雷电波试验时,波前电阻阻值是按照试验负荷的大小来选择的,负载为纯电容时波尾阻值90Ω固定不变。
¤控制台的背面门是否关闭,高压引出线、试品等是否接好。
五、控制系统和测量设备的检查
¤接好控制台的控制电缆及电源线、光缆,并将测量信号连接到测量设备接口上。
打开控制台电源和PLC控制柜的空气开关。
启动控制用计算机并检查极性电机工作是否正常,正、负极性限位开关的动作是否正常,并转换到所需极性。
¤检查发生器本体球距电机动作是否正常,最大、最小限位是否正常,与计算机显示是否一致,最小距离应调到1-3mm之间。
¤检查接地电机供电和动作是否正常,点火触发是否正常,高压合分是否正常。
¤检查测量电缆、TDS3000示波器的量程等是否设定好,启动启动测量用计算机,运行是否正常。
六、ACE软件包的安装与卸载
1启动计算机WINDOWSXP,待计算机启动完毕。
在计算机的最后一个分区里找到GCS软件包的安装程序。
如:
F:
/BACKUP/GCS258PlusSoftwarePackage/Volume/…。
运行setup.exe,画面如下:
等一会儿会出现程序安装的路径。
请选择默认路径即可!
按一下“Next>>”按钮,会提示你选择接受软件许可协议《NationalInstruments软件许可协议》。
同意接受协议后,按按钮“Next>>”,提示所要安装的软件内容或软件模块。
接下来进入安装进程。
至此,程序安装完毕。
七、计算机控制操作步骤
本系统的控制操作均采用计算机人机界面操作,真正实现人机对话。
¤关闭所有通往试验区的出入通道并设立警戒线。
¤拿下接地短路棒,否则充电电流很大导致充电失败。
¤打开控制台电源和PLC控制柜的空气开关。
计算机界面操作如下描述:
1启动计算机WINDOWSXP.待计算机启动完毕,你会发现在计算机桌面上有以下图标。
2用鼠标双击以上图标,页面如下。
一旦系统调试安装完毕,你只要双击马状图标。
如下图:
另外,如果系统的PLC柜没有通电或者没有通讯好,系统将无法正常运行。
运行时会很难进入主页面。
3程序正常运行后,系统程序的主页面如下,用鼠标点击相应功能即可。
●图中标1、2、3分别显示变压器原边电流A、当前充电电压kV(正极性充电显示的为正电压、负极性充电显示的为负电压)、球隙距离(mm),并且伴有指针式表头显示。
标4-有效放电计数;标5-充电快慢选择;标6-当前每级充电电压PV;标7-充电停止;标8-手动点火触发;标9-警铃;标11-每级充电预置电压SV;标22-正负极性充电(正极性充电时输出到示波器的电压极性为负极性,负极性充电时输出到示波器的电压极性为正极性),极性转到位(即相应指示灯为绿色)才能合高压,否则合不上高压。
标99-高压暂停按钮,有效时相应指示灯绿色。
●标33-球距增大(↑)/减小(↓)调节。
标44-手动/自动转换,一般设置数据前应该切换到手动模式。
标55-手动接地/打开,ON为接地打开,OFF接地。
标66-高压合按钮,高压合接地自动打开,此时不能再改变充电极性。
标77-软紧急按钮。
标88-高压启动按钮,有效时相应指示灯开机启动程序进入此页面后,先设定放电计数、充电快慢、需要充电电压SV。
●利用自动跟踪功能,找到设定电压相应的放电球隙。
由于放电电压与放电球隙不是成绝对线性关系。
所以随着电压升高,相应放电球隙比自动跟踪出来的数据应该大一些。
此时点动微调球隙。
此时球隙应该不自放。
●设定充电极性+或-。
极性转到位,相应极性指示灯亮。
如果高压合不上,很有可能就是极性没有转到位。
●在手动模式下,先合高压,再高压启动,稍等片刻开始充电,PV值实时显示当前充电电压。
当充电电压PV与设定电压SV一致时,保持2-3秒时间,手动点火触发(有时需要双击两次)。
如果同步放电,发生器本体输出相应等级的电压,同时在示波器上可以捕捉到输出波形。
停止充电。
如果没有同步,此时需要减小球距,重新启动充电。
如果没有充到设定电压而自放,此时需要增大球距,再启动充电。
●在自动模式下,极性、SV等准备好后,切换到自动模式,开始自动跟踪设定电压对应的球距,合上高压并启动高压充电,同时点动微调球距(略大于跟踪后的球距10%~20%)。
充电过程同手动模式。
充电到自动点火触发。
间隔一定时间后自动开始下一次试验。
注意:
如果自动点火未成功,应及时手动点火触发,以保证下次充电的有效性;点动微调球距时,一定要先合上高压。
4参数调试
以下为安装调试人员专用。
由于每套系统的个别差异以及本体的重新安装,导致个别数据的有微小变化,所以我们允许经过培训的专业工程师进入相关页面,以便第一次在用户现场调试用。
进入参数修正页面,需要输入正确密码,此密码不对用户开放。
因为未经专业培训,可能导致意想不到的后果。
可以输入密码。
密码正确后,进入下一页面的按钮才会出现,否则无效。
6程序的退出
试验完毕,放上接地短路棒。
从菜单中退出应用程序至WINDOWSXP桌面(如下图)。
再关闭WINDOWSXP,待出现“您可以安全关闭计算机了”后,切断电源。
八、冲击电压发生器介绍
本系统由冲击电压发生器(本体)、冲击电压充电装置、电容分压器、冲击PLC控制柜、冲击试验控制人机界面、冲击电压数字测量系统六部分组成。
1.冲击电压发生器本体主要技术指标
●级充电电压UC:
100kV直流正负极性
●级电容量C:
0.80uF/100kV
●级能量W:
4.0kJ
●级数:
9
●总能量W:
36.0kJ
●冲击电容量C1:
0.09uF
●标称充电电压UN:
900kVDC
●冲击输出电压UP:
空载800kVpeak
●冲击电压发生器效率η:
空载≥90%负载≥80%
2冲击电压发生器本体
冲击电压发生器本体采样MAX高效率回路由9级组成单边倍压充电,每级由两个1.6uF/50kVDC高压脉冲电容器串联,所以级电容量为0.8uF/100kVDC,每级最高充电电压±100kVDC。
冲击电压发生器采用高效率回路,第一级球隙由触发信号引起球隙击穿时,其余球隙随之击穿,让瞬时脉冲高电压输出。
Rf:
波头电阻20Ω30Ω50Ω
Rt:
波尾电阻90Ω
G:
三间隙放电球隙Φ100mm
Rc:
充电电阻100KΩ/100KVDC
C:
脉冲电容器0.8uF/100kVDC
Trig-AM:
触发脉冲放大器
Rp:
电位电阻2W/1MΩ
Obj:
试品
C1:
高压臂电容:
900kV/400pF
C2:
低压臂电容:
1000V/0.40μF
Rd:
弱阻尼电阻280Ω(无感)
冲击电压发生器的冲击电容量0.09uF,最大负荷电容3nF~5nF,发生器的空载效率大于90%,球隙距离连续可调。
按照要求的试验电压,初步估算充电电压值,然后按照充电电压值自动跟踪调节球隙距离,一般球距稍大于自放电压球距,例如10%~20%,待充电电压达到要求值时,启动触发按钮即可输出冲击电压。
3、充电装置
本系统的充电装置由PLC控制柜的电子调压器调节,使高压变压器的输出电压连续可调。
高压变压器为全绝缘结构.采用倍压充电,使冲击电压发生器的电容器上电压达到100kVDC。
●电子调压器:
220VAC,4-20mA模拟输入,0-220V输出到充电变压器。
●D1,D2:
200mA/100kV高压整流硅堆
●Tr:
全绝缘高压变压器
●RM1:
200MΩ/100kV充电电压分压器高压臂电阻,RM2:
1MΩ/3W/5W低压臂电阻
●Ra:
10Ω/3000W低压限流电阻
●C:
0.80uF/100kV主电容器(两个1.6uF/50kV串联)
●Rp:
20kΩ/100kV高压保护电阻
●CT:
20/5电流互感器(在PLC控制柜内)
4、弱阻尼电容分压器
电容分压器是测量线路的一部分,脉冲高压信号经电容分压器变比输出,使示波器能够接收的幅值信号。
本系统中的电容分压器主要参数:
额定电压900kV
额定电容400pF
分压比设计1000:
1(以实测为准)
实测分压比940±1(已输入测量软件)
部分方波响应Tα≤100nS
过冲β≤20%
5、冲击PLC控制柜
本系统的控制采用PLC可编程序控制器控制。
系统具有多种保护,比如电压电流保护、相序保护、门联锁、紧急停止等。
系统采用Omron公司的PLC,经过PID算法,控制调节电子调压器的输出。
PLC控制单元有24点输入、16点输出、4通道模拟量输入、4通道模拟量输出。
电压电流和球距等模拟信号经隔离信号变送器后与PLC的A/D端子连接。
6、冲击电压数字测量系统
冲击电压数字测量系统是很重要的一部分。
它是用户最关心的单元。
它承载了冲击电压发生器是否调试好、输出电压是否合格、波形参数是否满足IEC标准、试品是否合格等任务。
本单元包括分压器低压臂、75Ω阻抗同轴屏蔽电缆、10X分压比转接盒(盒子接地)、数字式存储示波器(网口)、计算机通讯及自动分析。
●单芯同轴电缆
型号SYV-75-5-1或SYV-75-5-2
阻抗75Ω
交流耐压5kVr.m.s
长度15米
●数字存储示波器
型号TDS3012C
通讯以太网通讯
通道2个通道
带宽100MHz
采样速率1.25GS/S
分辨率标称9位
垂直精度±1%
水平精度±0.01%
触发功能预触发、单次触发、强迫触发
电压范围带高压探头,200mV-800Vp-p
●计算机与示波器通讯时设置如下表(出厂前已经设置好)。
LabVIEW版软件采用高速数据传输的以太网网口通讯10Mbps。
数字示波器
工业计算机
波特率
38400bps
38400bps
数据位
8bits
8bits
停止位
1bit
1bit
●波形自动分析系统
详见《TDS数字示波器波形自动分析系统操作手册》。
九、安装使用注意事项
●安装调试时,控制操作台上的紧急按钮断开PLC控制柜的控制电源,门联锁引至PLC控制柜的011(无源点)和-24V。
注意,门联锁接入必须为无源点。
●安装时,试验场的所有设备接地一定良好。
接地电阻不能过大。
要求小于0.5欧姆。
●安装光缆时,一定不要用力过猛。
应该是很轻松插接好。
请安装时特别小心,以免损坏光缆。
现场连接光缆时,如果通讯不正常,可以将两根光缆对调一下即可。
●合高压前,一定要让充电极性转到位,否则合不上;并保证极性转换后接触良好。
注意,充电前一定要取下接地短路棒,以免造成充电电流很大。
●如果在充电过程中出现充电时间过快,脉冲触发本体不点火,充电自动停止,充电电流读数异常等不正常情况,要及时按下控制台上的“紧急按钮”,待缩小距离自放电后,立即停电检查,故障排除后方可继续进行试验。
●使用本系统以前,必须仔细阅读本手册,并经过高压试验的专业培训。
高压试验时有二人以上才能进行。
●由于本系统涉及知识面广,应该先分工掌握本系统,再初步普及到每一个试验人员。
●试验场地不得随意进入。
试验人员进入场地,必须分断高压,人为将接地棒接到发生器高压充电端。
●试验要规范,场地要清洁,要保证绝对人身安全。
试验完毕或者试验人员走开,必须关掉所有设备电源。
十、常见问题与系统维护
在使用本系统设备之前,必须具备高电压试验知识和一定的计算机水平。
试验时,严格按照高电压试验的技术要求进行,不得随意操作。
注意,操作不当有危及生命的危险!
1系统常见问题
●充电故障
@主电源开关未合上;
@可控硅升压控制回路保险丝熔断;
@充电时间太快。
●试验时,如果发现高压合不上,接地能打开,原因如下:
@接地极性转换不到位。
由于转动机械结构原因,这种情况比较容易出现;
@控制台桌面上的紧急停止开关按下了;
@门联锁开关未关闭;
@察看高压合的接触器是否工作正常。
●充电电流突然很大
@主回路有短路故障;
@接地短路棒接地线未断开;
@空气湿度大,造成绝缘表面泄漏电流增大,此时如充电电流超过充电变压器原边额定电流80%时,不能做高压冲击试验。
●自动接地动作不灵活,可以调节接地电机上的紧固螺丝。
●充电电压有,但计算机上没有显示
@察看充电回路是否正常;
@采集高压信号的连接线是否脱落或者接触不良,一般第一次调试时可能出现;
@信号输入是否短路。
●本体同步放电不正常
@空气太潮湿;
@有积灰在设备表面,需要清扫或控制放电数次;
@检测点火脉冲点火是否正常,检查调节脉冲放大器;
@检查点火脉冲的电容是否坏;
@调节放电距离,自放情况下调大本体球距,不放情况下调小本体球距距离。
2设备维护和保养
●应该定期给传动部件加润滑油脂;
●经常擦拭设备表面,以防灰尘累积;
●设备表面注意放水、防潮、防腐蚀;
●将控制和测量设备应用防尘罩盖住;
●不使用时将电源线、控制电缆、测量电缆盘好存放;
●长期不进行冲击试验时,应定期检查各电器设备动作是否正常;
●请不要随便将设备部件拆装或强力旋动调整球隙及传动杆,以防同步球距变化。
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