Синтетическая схема испытания высоковольтных выключателей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1 11 503I9I

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.11.73 (21) 1970817/24-7 с присоединением заявки № (51) М. Кл.е б 01К 31/32

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 26.04.76 (53) УДК 621.316.542 .027.3.001.4 (088.8) (72) Автор изобретения

Л. Г, Каттель (71) Заявитель (54) СИНТЕТИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

ГосУдарственный комитет (23) Приоритег

Изобретение относится к высоковольтной сильноточной электротехнике. Синтетическая схема предназначена для испытания на отключающую способность выключателей переменного тока высокого напряжения, в особенности выключателей с большой отключающей способностью.

Известны синтетические схемы для испытания высоковольтных выключателей, содержащие источник полного тока промышленной частоты пониженного напряжения, источник высокого напряжения, содержащий последовательно включенные конденсатор, реактор и коммутирующий элемент, вспомогательный и испытуемый выключатели, полное сопротивление для формирования восстанавливающегося напряжения.

Недостатками известных схем являются необходимость применения специального дополнительного быстродействующего выключателя, наличие по меньшей мере двух конденсаторных батарей, заряженных от разных источников и до разного напряжения, энергия которых не может быть использована наиболее оптимально, наличие по меньшей мере двух разных батарей индуктивностей, сложность настройки схемы и проведения испытаний, значительная трудность подавления нестационарпых переходных процессов прикоммутациях в процессе воспроизведения восстанавливающегося напряжения, Тем не менее затраты средств на сооружение трехконтурных схем для испытания мощных современных выключателей существенно ниже, чем на сооружение двухконтурных схем с аналогичными испытательными возможностями.

Целью изобретения является увеличение испытательной мощности и повышение эквивалентности испытаний, Это достигается путем подключения параллельно источнику высокого напряжения дополнительной цепочки из последовательно включенных конденсатора, реактора и коммутирующего элемента, причем

15 конденсаторы и реакторы источника высокого напряжения и дополнительной цепочки соединены вспомогательным коммутирующим элементом, например искровым промежутком.

Практически такая схема получается разде20 лением колебательного LC-контура источника восстанавливающегося напряжения на две, как правило, одинаковые части, которые могут быть соединены последовательно или параллельно.

25 Коммутирующие промежутки могут быть выполнены в виде искровых промежутков, шунтированных вентилями, а последовательно вспомогательному коммутирующему элементу может быть включено дополнительное

ЗО полное сопротивление.

503191

На чертеже показана описываемая синтетическая схема. Она содержит источник 1 тока промышленной частоты, вспомогательный

2 и испытуемый 3 выключатели, полные сопротивления 4 и 5, C>L и C>L> части колебательного контура источника восстанавливающегося напряжения, выпрямительное устройство (вентиль) 6 (например, полупроводниковый диод), управляемые искровые промежутки 7, 8 и 9 и защитные поджигающие устройства 10 и 11 управляемых искровых промежутков.

На чертеже изображена синтетическая схема с подключением источника восстанавливающегося напряжения параллельно испытуемому выключателя. Аналогично может быть построена схема с подключением источника повышенной частоты параллельно вспомогательному выключателю. Полное сопротивление

4 может быть выполнено из двух частей и подключено параллельно реакторам L< и L>.

Схема работает следующим образом.

После подключения к цепочке из испытуемого 2 и вспомогательного 3 выключателей источника тока промышленной частоты 1 подается команда на отключение выключателей и за требуемое время до последнего по условиям испытаний перехода тока промышленной частоты через нуль запускаются (одновременно) искровые промежутки 7 и 8.

В этот момент времени через дугу испытуемого выключателя начинает протекать синусоидальный ток повышенной частоты (накладываемый на ток промышленной частоты), определяемый параметрами колебательного контура при параллельном соединении двух его частей (LAIC< и LzCg). В общем случае С =

= Сг= С и L>= L>= L, следовательно, контур высокого напряжения имеет емкость 2С и ин1 дуктивность — L. Индуктивности .4 и L>

2 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить необходимую скорость подхода к нулю тока короткого замыкания в испытуемом выключателе.

После перехода через нуль тока в испытуемом выключателе (вспомогательный выключатель отключается раньше) начинается первая стадия восстановления напряжения, которая определяется полным сопротивлением

4 и индуктивностью контура, равной

При этом после перезарядки конденсаторов

С и С искровые промежутки 7 и 8 оказываются зашунтированными вентилями 6 (полярность включения вентилей выбирается обратной полярности первоначального заряда конденсаторов С и C2), через промежутки в начальной стадии восстановление напряжения прекращается и они восстанавливают электрическую прочность. При необходимости для ускорения процесса восстановления прочности промежутков может быть применено устройство для деионизации продуктов распада плазмы (например, дутье и т. п.).

55 бО

В рассматриваемой стадии восстановления емкость конденсаторной батареи источника повышенной частоты составляет сумму емкостей двух частей колебательного контура (С +С =2С). Этим выполняется требование значительного превышения емкости источника емкости формирующего устройства.

Таким образом, в начальной стадии восстановления напряжения в так называемой стадии взаимного влияния между выключателем и сетью, т. е. в диапазоне времени, пока дуга в испытуемом выключателе сохраняет свою электропроводность, процессы в предлагаемой схеме полностью соответствуют аналогичным процессам в двухконтурных схемах с весьма мощной конденсаторной батареей.

Полная величина восстанавливающегося напряжения — вторая стадия восстановления — обеспечивается запуском искрового промежутка 9 в момент времени, когда уже произошла зарядка конденсаторов полного сопротивления 4. Так как в этот момент ток зарядки емкостей сопротивления 4 через вентили 6 подошел к нулевому значению, а искровые промежутки 7 и 9 восстановили электрическую прочность, части колебательного контура LiCi и L C оказываются включенными последовательно. Во вновь образованном контуре процесс восстановления определяется полным сопротивлением 4 (а также при необходимости дополнительным полным сопротивлением 5, включенным последовательно с искровым промежутком 9, и индуктивностью контура L<+Lz=2L). Этим достигается возможность значительно снизить емкость полного сопротивления 4 (и, как следствие, мощность основной конденсаторной батареи) по сравнению с известными двухконтурными и трехконтурными схемами.

Кроме того, принцип работы предлагаемой синтетической схемы позволяет легко формировать четырехпараметрическое восстанавливающееся напряжение, характеризуемое быстрым нарастанием в начальной стадии (в нашем случае индуктивность контура в этой

1 стадии — ) и более медленным нарастанием

2 в последующей более продолжительной стадии восстановления напряжения (в нашем случае индуктивность контура возрастает в четыре раза и, кроме того, может быть подключено дополнительное сопротивление).

В предлагаемой схеме на всех стадиях процесс восстановления коммутации ее элементов производится при нулевых значениях тока. Этим достигается возможность избежать появления каких-либо нестационарных процессов, вызываемых коммутацией.

Мощность конденсаторной батареи колебательного контура значительно ниже, чем в соответствующих двухконтурных и известных трехконтурных схемах, за счет более рационального использования элементов схемы.

Настройка схемы не представляет трудностей, так как обе части колебательного кон503191 тура, как правило, выбираются с одинаковыми параметрами. Схему легко рассчитать.

Первоначальное напряжение заряда конденсаторов частей контура составляет приблизительно половину амплитудного значения вращающегося напряжения.

Коммутирующий элемент, выполненный в виде искрового промежутка, зашунтированного вентилем, позволяет значительно упростить процесс управления схемой. При этом через искровые промежутки 7 и 8 течет относительно большой ток наложения, а через вентили — сравнительно небольшой ток восстановления напряжения. Для защиты вентилей, выбираемых на невысокие параметры по току, могут быть введены дополнительные устройства (10 и 11), запускающие искровые промежутки, включенные параллельно вентилям, при превышении тока (или его производной) сверх заданного в аварийных режимах (например, при повторном зажигании дуги в испытуемом выключателе) . Может быть, также, применен другой коммутирующий элемент, обеспечивающий синхронное включение и отключение элементов контура (например, быстродействующие выключатели, тиристоры с встречно-параллельным включением и т. п.).

Предлагаемая схема может быть использована для испытания аппаратов при отключении неудаленных коротких замыканий, на включающую способность и в циклах. В первом случае искусственная линия включается так же, как и в известных двухконтурных схемах.

Во втором и третьем случаях необходимые результаты достигаются изменением последовательности запуска искровых промежутков.

Преимуществом схемы является возможность зарядки конденсаторов С и С> с помощью вентилей 6. В этом случае зарядное устройство значительно упрощается.

5 Формула изобретения

1. Синтетическая схема для испытания высоковольтных выключателей, содержащая источник полного тока промышленной частоты пониженного напряжения, источник высокого напряжения с повышенной частотой тока, содержащий последовательно включенные конденсатор, реактор и коммутирующий элемент, вспомогательный выключатель, полное сопротивление для формирования восстанавливающегося напряжения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения испытательной мощности и повышения эквивалентности испытаний, она снабжена подключенной параллельно источнику высокого напряжения дополнительной цепочкой из последовательно включенных конденсатора, реактора и коммутирующего элемента, причем конденсаторы и реакторы источника высокого напряжения и дополнительной цепочки соединены вспомогательным коммутирующим элементом, например искровым промежутком.

2. Схема по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения, коммутирующие элементы выполнены в виде управляемых искроЗО вых промежутков, шунтированных вентилями, например полупроводниковыми диодами, 3. Схема по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью воспроизведения заданной формы восстанавливающегося напряжения, 35 последовательно с вспомогательным коммутирующим элементом включено по крайней мере одно полное сопротивление.