SP – Sveriges Tekniska Forskningsinstitut tilbyder højspændings impulstest ved brug af Yokogawa DL850 ScopeCorder

Yokogawas DL850 ScopeCorder er hjertet i et test system udviklet af SP- Sveriges Tekniska Forskningsinstitut, for at kunne tilbyde en impuls-spændingskalibrering og test service baseret på den internationale standard IEC60060.
Udstyr til brug i højspændingsnettet har en høj risiko for at blive udsat for overspændinger forårsaget af lynnedslag. For at kunne teste om elektrisk udstyr er i stand til at overleve disse barske forhold, beskriver standarder som IEC 60060 en standardiseret, simuleret overspænding. Denne spænding er beskrevet i IEC60060 med en dobbelt eksponentiel kurveform, med en begyndelsestid på 1.2 µs og en halveringstid på 50µs.
Under virkelige testforhold, vil pulsgeneratoren ofte danne en kurveform som i begyndelsen er forvrænget med svingninger af højere frekvenser. Forskning har vist at disse svingninger, har en indflydelse på den elektriske modstand i testobjektet, og IEC60060 specificerer et standardfilter som svarer til det eksperimentelle resultat. Filteret er defineret som et digitalt filter som anvendes på de digitaliserede måledata.
Der er tre væsentlige parametre som skal måles ved en lyn-impuls: peak-spænding, start tiden og halveringstiden. Disse data skal måles ved meget høje spændinger på 1000kV eller højere. Test objektet og højspændingsdeleren er af betragtelig størrelse - op til 10 eller 20 m høje, og dette, sammen med kravet om en flad frekvens respons fra DC til MHz området, giver væsentlige udfordringer til både design og kalibrering af måleudstyret.
IEC60060 kræver at målingerne udføres med måleudstyr der har sporbar kalibrering. Med udstyr til disse spændinger, er det normalt ikke let at transportere det til et kalibreringslaboratorium, og SP har udviklet et test system, med DL850 som en integreret del, for at kunne bringe kalibreringslaboratoriet til kunden.
Ved at kunne komme til kunden med et meget nøjagtigt målesystem, for spændinger op til 500kV, giver SP sporbarhed til internationale målestandarder.
Over 500kV, er systemets linearitet eftervist ved hjælp af andre metoder, som er anerkendt i standarden.
Det første trin i test systemet er en resistiv spændingsdeler. Skaleringsfaktoren er bestemt ved at måle DC modstand, og er derefter udvidet til MHz området ved at måle step-responsen ved anvendelse af en speciel 200V step generator og anvende foldnings metoder. Kabler, attenuatorer og termineringsmodstande er også en del af målesystemet, og modstandsværdierne af disse er anvendt til at bestemme skaleringsfaktorerne. Frekvens response for dette målesystem er flad op til mindst 500MHz.
Den digitaliseringsenhed som SP benyttede tidligere var ved at blive gammel, og nøjagtigheden var ikke længere god nok. Minimumskravet til en digitaliseringsenhed i henhold til IEC61083-1 er en sample frekvens på 60Ms/s og 9 bits opløsning. Disse værdier kan opfattes som moderate til de fleste applikationer, hvor det normale valg er mellem høj samplingshastighed eller høj opløsning. Kombinationen af medium/høj samplingshastighed og medium/høj opløsning som kræves til denne applikation er svære at finde.
Da SP søgte efter en erstatning, var en af kanditaterne Yokogawa DL850 ScopeCorder, og SP valgte en instrumentkonfiguration til optimal nøjagtighed ved måling af lyn impulserne. En væsentlig fordel var at kunne styre alle operationer via PC.
DL850 ScopeCorder blev kalibreret ved hjælp af en impuls spændingskalibrator udviklet på Helsinki Universitet af Dr. Jari Hällström, som gav en fejlmargin på peak spændinger under 0,4% og for tidsparametre under 1,5% for en 0.84/50 µs standard lyn impuls. Det er under kravene til denne applikation, hvor specifikationerne for reference målesystemet er ≤1% for peak spændinger og ≤5% for tidsparametre.
SP udviklede deres egen software til måling af impuls spændinger, som benyttes til både at styre DL850 ScopeCorder med og til analyse af resultaterne. Analysedelen er frit tilgængelig på www.sp.se/lightning
SP deltager i standardiseringsarbejde og denne software har dannet en nøgleparameter til den "round-robin" test som anvendes til at etablere referenceværdier i den kommende revidering af IEC61083-2: krav til software til impulstest. Det er vigtigt for SP at være i stand tiol at kontrollere alle aspekter af softwaren for at kunne være i stand til at stå inde for kvaliteten, som gør det endnu vigtigere at anvende et test instrument som effektivt kan behandle rå-data. Det faktum at Yokogawa DL850 kommunikerer ved hjælp af en standard VISA protokol var derfor en yderligere fordel.
Yokogawa DL850 er et instrument der kombinere fordelen ved et high-speed oscilloskop med fordelene ved en traditionel datalogger, i ét enkelt instrument.
Instrumentet har high-speed dataopsamling - op til 100 Ms/s til 128 kanaler, kapacitet til at udføre realtids optagelse, en effektiv betjening, og et bredt udsnit af muligheder for PC tilkobling. En nøglefunktion er de isolerede input moduler, som sammen med 100MS/s og 12-bit opløsning gør DL850 velegnet til f.eks. højspændings impuls test.