Установка для испытания высоковольтных

 

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

290242

Сок1з Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.Х1.1967 (№ 1194174/24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

ЧПК С Оlг 31 02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

ССОР

Опубликовано 22.Х11.1970. Бюллетень № 2 за 1971

Дата опубликовагн1я описания б.11 .1971

УДК 621.316.542.027.3, .001,4 (088.8) Авторы изобретения

Н. М. Чернышев и И. II. Щеглов

Заявитель

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЬ!ТАНИЯ ВЬ!СОКОВОЛЬТНЫХ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА ОТКЛЮЧЕНИЕ НЕУДАЛЕННЪ1Х

КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

Известные установки для испытания высоковольтных выключателей на отключение неудаленных коротких замыканий, содержащие источник питания и искусственную короткозаминутую линию, составленную из реакторов и конденсаторов, недостаточно точно воспроизводят процессы, свойственные действительным условиям отключения.

Известно, что в реальной линии с изменением частоты тока, протекающего по линии, претерпевают изменения и ее параметры, в частности, индуктивность линии на высокой частоте L меньше индуктивности»a промышленной частоте L„. Спад индуктивпости с ростом частоты до 5 — 10 кгпв происходит быстро, В диапазоне же более высоких частот, в частности при частотах собственных колебаIHHH короткозамкнутой линии небольшой дл»L „ ны отношение остается практически»с1, Y,3ìåííûì.

Различие значений индуктивности реальной линии при промышленной и высокой частоте отражается на процессах при отключении неудаленного короткого замыкания.

Для данной питающей системы величина тока, отключаемого линейным выключателем при неудаленном коротком замыкании, зависит от индуктивного сопротивления линии на промышленной частоте. Следующий за отключением тока процесс восстановления напряжения на контактах выключателя определяется высокочастотными колебаниями напряжения в системе и на линии, причем составляющая восстанавливающегося напряжения, обусловленная колебаниями на линии, оказывает основное влияние на условия гашения дуги в выключателе. Скорость нарастания и амплитуда первого пика составляющей восстанав10 ливающегося напряжения со стороны линии при данной величине отключаемого тока зависит от характеристик линии на высокой частоте.

Как известно, скорость восстановления на15 пряжсния при отключении неудаленного короткого замыкания пропорциональна величине волнового сопротивления линии (если пренебречь потерями, — квадратный корень из частного от деления индуктивности на ее ем20 кость), которое в .процессе восстановления напряжения определяется высокочастотным значением индуктивности L, Снижепlге Величины 1И1д1 ктивности лиlш 1 от 1,, при промышленной частоте до L,, при

25 собственной частоте колебаний уменьшает первый пик восстанавлпвающегося напряжения.

Начальное напряжение на линии U., непосредственно в момент ее отключения пропор30 ционально произведеншо величины отключае290242

3 мого тока на индуктивность L„. Амплитуда первого пика восстанавливающегося напряжения с1„если пренебречь потерями, IlpOIIopциональна удвоенному произведению вели шны отключаемого тока на индуктивность L

Так как L „(L- то да?ке, сслп нренебреь затуханием из-за активных потерь, коэффициент

U,. 1 амплитуды первого пика отношение — )

u,) будет меньше двух значения, которое он имел бы при L ., = L.

Как показывают опыты íà реа.льпых трехфазных линиях 110 — 220 кв с одним проводом в фазе, из-за снижения индуктивности амплитуда первого пика уменьшается на 20 — 25",о, помимо снижения, вызванного затуханием.

Если фазы линии выполнепы расщепленным проводом (два проводника в фазе и более), амплитуда первого пика снижается еще более.

В предложенной установке, с целью большего приближения условий испытания к реальным условиям отключения неудале IHbl Y коротких замыканий, величина индуктивностп короткого замыкания указанной искусственной короткозамкнутой линии равна индуктивности реальной линии на высокой частоте, а индуктивность остальной части цени тока до.полнительно повышена на величину, равную разности между значениями индуктивност реальной линии на промышленпой и на высокой частоте.

С целью повышения индуктивности цепи тока на указанную величину, в цепь тока, например, между испытуемым выключателем и искусственной линией или между искусствен ной линией и точкой заземления включен дополнительный реактор, зашунтированный резистором, сопротивление которого выбрано, с К учетом соотношения т((((, где т—

1 д 100;. время наступления первого пика колебашш на пряжения искусственной линии после ее отключения, L индуктивность дополнительного реактора; Я., — сопротивление разистора.

Повышение индуктивности на указанную величи ну может быть достигнуто путем повы,шения индуктивности короткого замыкания источника питания, например, путем увеличения индуктивностп такоогранячивающего реактора, включаемого обычно в цепь источника питания.

На фиг. 1 приведена стилизованная осциллограмма колебаний напряжения ня короткоз амкнутой линии после отключения тока; на фиг. 2 — схема предлагаемой установки.

Приведенная осциллограмма иллюстрирует влияние с нижения индуктивности при высоких частотах. В начальной части процесса колебания (кривая 1) происходят не вокруг оси 00, являющейся линией потенциала земли в то- ке установки выключателя, а вокруг оси 0 0 .

Последняя имеет вид апериодической кривой, приближающейся к постоянной времени в несколько единиц миллисекунд к прямой 00 и, спустя некоторое время, совпадающей с

Зо

4 ней. Однако за время от начала процесса до наступления первого максимума колебаний (наиболее важная часть кривой но влиянию на работу выключателя) изменением оси

0 0 можно пренебречь и считать ее параллельной прямой 00.

В искусственной короткозамкнутой JIHHHH, составленной из реакторов и конденсаторов, индуктивность реакторов лишь в незначительной степени зависит от частоты тока, и практически ее значение на промышленной и высокой частоте одинаково.

Чтобы получить при испытаниях выключателя необходимую величину отключаемого тока, в известных испытательных уста новках индуктивность короткого замыкания искусственной линии обычно выбирают равной индуктивности реальной линии на промышленной частоте.

При величине емкости искусственной линии, равной емкости реальной линии, волновое сопротивление искусственной линии и амплитуда первого пика восстанавливающего напряжения оказываются выше, чем в случае реальной линии. Напряжение на искусственной липин после отключения тока изменяется пе кривой 11, отличающейся от действительной кривой 1.

Если путем повышения емкости искусствен"oH линии, что приводит к нарушению условий эквивалентности испытаний, волновое coHðîòèâëåíèå сделано равным волновому сопротивлению реальной линии, то, хотя скорости изменения напряжения в обеих линиях совпадают, амплитуды первого пика восстанавливающегося напряжения в искусственной линии выше и наступаея она позже, чем в реальной линии (кривая 111).

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

1 — источник питания, 2 — гспытуемый выключатель, 3 — искусственная короткозамкнутая линия, 4 — дополнительный компенсирующий реактор, 5 — дополнительный резистор.

Величина индуктивности короткого замыкания линии 3 равна 1 „, а индуктивность реактора L. L, — L, Величина сопротивления

R; резистора 5 выбрана из следующих услоL» вий: постоянная времени дополнительноД» го звена (элементы 4 и 5) должна быть намного больше времени наступления первого пика колебаний т, т. е. )) °

R»

Но промышленной частоте 50 гц (круговая частота а -= 314) необходимо также, чтобы

314 L„, « R,„, (2) так как в противном случае резистор 5 будет влиять на величину отключаемого тока.

Условия (1) и (2) могут быть об.ьединены

7« — (((3)

Практически всегда удается выбрать пара метры дополнительного звена такими, чтобы

290242 условие (3) было удовлетворено. При этом соцротивление резистора 5 значительно меньше (практически на два порядка) волнового сопротивления линии и, следовательно, не влияет на величину последнего. В частности, этот резистор не препятствует доступу запасенной в линии энергии к дугогасительному промежутку, При отключении тока напряжение относительно земли на выводе выключателя со стороны линии состоит из двух составляющих: колебательной, обусловленной искусственной линией, и апериодической, обусловленной до,полнительным звеном. Складываясь, эти составляющие приводят к результирующему напряжению,,изменяющемуся так же, как в случае реальной линии. Дополнительное звено может быть также включено между искусственной линией 8 и точкой заземпления испытательной установки.

В тех случаях, когда требуется только правильно воспроизвести разносгь потенциалов на контактах выключателя в начальной части процесса восстановления напряжения, но не ставится задача воспроизведения также и потенциалов на выводах выключателя по отношению к земле, схема установки может быть упрощена: дополнительное звено не устанавливается, а индуктивность короткого замыкания источника питания увеличивается на величину L, — L,:ïðàêòè÷eñêè это .всегда легко выполнить, например, регулируя величину такоограничивающего реактора источника питания. Необходимость в резисторе в рассматриваемом варианте предлагаемой установки отпадает.

Таким образом, в обоих случаях и ндуктивность короткого замыкания искусственной линии равна индуктивности замещаемой реальной короткозамкнутой линии на высокой частоте L „. При этом для получения необходимой величины отключаемого тока индуктивность остальной части испытательной цепи дополнительно увеличивается на величину, 5

Зо

40 равную разности между значениями индуктив* ностей реальной линии на промышленной и высокой частоте (L,, — L .,).

Предмет изобретения

1. Установка для испытания высоковольтных выключателей на отключение неудаленных коротких замыканий, содержащая источник питания и искусственную короткозамкнутую линию, отличающаяся тем, что, с целью большего приближения условий испытания к реальным условиям отключения неудаленных коротких замыканий, величина индуктивности короткого замыкания указанной искусственной короткозамкнутой линии установлена равной индукгивности реальнои линии на высокой частоте, а ичдуктивность остальной части цепи тока дополнительно повышена на величину, равную разности между значениями индуктивностп реальной линии на промышленной и на высокой частоте.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения индуктивности цепи тока на указанную величину, в цепь тока, например, между испытуемым выключателем и искусственной линией или между искусственной линией и точкой заземления включен дополнительный реактор, зашунтированный резистором, сопротивление которого выбрано с

L.1 1

i:четом соотношения т ((— — ((, д —, где тв д время наступления первого пика колебаний напряжения искусственной линии после ее отключения, L — индуктивность дополнительного реактора, R — сопротивление резистора.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем,что, с целью повышения индуктивности цепи тока на указанную величину, на эту величину повышена индуктивность короткого замыкания источника питания, например, путем увеличения индуктпвностн токоогранпчивающего реактора. включаемого обы гно в цепь источника питания.

290242 фиг.

Состаш1тсль H. Карасева

Редактор П. А. Вербова Тсхрсд Т. П. Курилко Корректор Г. С. Мухина

Заказ 153i2 Изд. М 83 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета но делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Мссква, ж 35, Ряушская наб., д. 4 5

Тнноср 1()ll51, Ilp. Сантнова, 2