Синтетическая схема для испытания выключателей высокого напряжения

 

ОП ИСАЙ

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛ

Сее3 Саеетекмк

Сециалистнчесюа республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.11.73 (21) 19708 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.08.76 Бюлл (45) Дата опубликования описани

31/02

Гвсудврвтвенный квинтет

Свватв Мннвтров GCGp вв двлвм нзобретеннй и 9TKpblTNN

1 316 542

27.3.001.4

88. 8) (72) Автор изобретения

И. П. Шеглов (71) Заявитель (54) СИНТЕТИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЫКЛКНАТЕЛЕЙ

ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к установкам для испытания на отключающую способность выключателей переменного тока высокого напряжения, в особенности выключателей с большой отключающей способностью, 5

И:- за ограниченной мощности прямых испытательных установок испьггания указанных выключателей проводятся синтетическик схемах.

Известны синтетические схемы для испйтания выключателей высокого напряжения на отключающую способность, содержащие источник пониженного напряжения промышленной частоты, подключенный к последовательно соединенным испытуемому и вспомогательному выключателям, источник высокого напряжения, подключенный параллель» но одному из указ-. —:хх выключателей, например испыгуемому, и состоящий из последовательыо соединенных заряженной конуужсаторной батареи, коммутирующего элемента и реактора, и формирующего устройства, подключенного параллельно одному из указанных выключателей, например ис2 пьггуемому, и состоящего, по крайней мере, из конденсатора.

Недостаток известных схем заключается в том, что для испытания выключателей с большой отключающей способностью, особенно выключателей, для испытания которых требуется воспроизвести восстанавливаюшееся напряжение с нормированным временем от начала процесса восстановления до мо мента наступления амплитуды напряжения порядка нескольких сотен микросекунд, необходима конденсаторная батарея источника высокого напряжения с запасом энергии в нескольких единиц мегаджоулей. Это обусловлено в основном большой энергией, затрачиваемой на заряд конденсаторов формирую,щего устройства. Стоимость такой батареи высока,а для ее размещения требуются боль шие площадки.

Увеличение эквивалентной мещности синтетической схемы без увеличения энергии, запасаемой в заряженной конденсаторной ,батарее, и упрощение формирования четырех-! параметрического восстанавливающегося напрящения могут быть обеспечены, если после525036 довательно с формирующим устройством включить параллельно соединенные дополнительное формирующее устройство, состоящее, например, из конденсатора, и отключающий элемент, а узел соединения формирующего устройства и отключающего элемента подключить через последовательно соединенные дополнительный реактор и включающий элемент к заряженной конденсаторной батарее.

На фиг. 1 изображена предлагаемая син- 10 тетическая схема (вариант с подключением источника высокого напряжения параллельно испытуемому выключателю); на фиг. 2— стилизованные осциллограммы токов и напряжений, поясняющие принцип работы указанного варианта схемы; на фиг, 3 — предлагаемая схема (вариант с подключением источника высокого напряжения параллельно вспомогательному выпрямителю, а формирующих устройств — параллельно испытуе« у) мому выключателю); на фиг. 4 — предлагаемая схема (вариант с подключением источника высокого напряжения и формирующих устройств параллельно вспомогательному выклю чателю ) . И

На фиг. 1,3 и 4: 1 — источник тока промышленной частоты; 2 — испытуемый выключатель, 3 — вспомогательной выключатель, 4 — конденсатор, формирующий восстанавливающееся напряжение на выводах 30 источника тока, 5 — конденсаторная батарея источника высокого напряжения, 6 — коммутирующий элемент, 7 — реактор, 8 — формирующее устройство, например конденсатор, 9 — включающий элемент, 10 — дополни- 35 тельный реактор, 11 — дополнительное формирующее устройство, например конденсатор, 12 — отключающий элемент; на фиг. 2:

11 — ток источника тока промышленной частоты перед подходом к нулю; L — ток 40 источника высокого напряжения (ток наложения); L — ток в испытуемом выключателе

- ток в формирующем устройстве 8; — ток в формирующем устройстве 11; — напряжение на формирующем устройстве 8; U> - напряжение на формирующем устройстве 1 1.

U — восстанавливаюшееся напряжение на испытуемом выключателе; моменты времени.

Изображенная на фиг. 1 предлагаемая синтетическая схема работает следующим образом.

Перед началом испытаний выключатели 56

2 и 3 находятся во включенном положении; коммутирующий элемент 6 и включающий элемент 9 — в отключенном положении; отключающий элемент 12-во включенном положении. 60

До момента времени работа предлагаемой схемы аналогична работе известной двухконтурной синтетической схемы с подключением источника высокого напряжения параллельно испытуемому выключателю. После включения оперативного выключателя (на чертеже не показан), установленного в цепи источника тока 1, через выключатели 2 и

3 протекает ток промышленной частоты. В момент 1 перед достижением этим током ((на фиг. 2 ) одного из нулевых значений включается коммутирующий элемент

6 и через выключатель 2 кроме тока б начинает протекать синусоидальной ток L2

В момент1, когда ток L > достигнет нулевого значения, отключается выключатель

3, после чего выключатель 2 оказывается только в цепи источника высокого напряжения. В момент1, когда TQKLg достигнет нулевого значения, отключается выключатель 2, и на его контактах начинает восстанавливаться напряжение.

В интервале времени t — 1 форма кривой восстанавливаюшегося напряжения Б. обуславливается тоЛько напряжением 0 на формирующем устройстве 8, через которое, а следовательно и через коммутирующий элемент 6, протекает ток

В момент t<, когда ток 1 4 проходит через нулевое значение, одновременно отключаются коммутирующий элемент 6 и отключающий элемент 12. В этот же момент (или с запаздыванием на несколько единиц микросекунд) включается включающий элемент 9 и на формирующем устройстве 11 появляется напряжение U .

Так как формирующие элементы 8 и 11 соединены последовательно, после момента восстанавливающееся напряжение 0 на

3 испытуемом выключателе 2 представляет собой сумму постоянного напряжения Ц на формирующем устройстве 8 и нарастающего до момента t напряжения У на формирующем устройстве 11.

Работа изображенных на фиг. 3,4 вариантов предлагаемой синтетической схемы до момента отключения тока, протекающего че рез формирующее устройство 8, коммутирующим 6 и отключающим 12 элементами ана« логична работе известной двухконтурной синтетической схемы. Далее процессы развиваются аналогично описанным выше применительно к варианту схемы на фиг. 1 с той разницей, что в цепи помимо напряжения на батарее 5 действует э. д . с. источника тока 1 промышленной частоты.

Существенный выигрыш, получаемый в предлагаемой синтетической схеме в отношении требуемого запаса энергии конденса5250 торной батареи источника высокого напряжения, достигается благодаря возможности применения батареи меньшей емкости, заряженной до более низкого напряжения, чем s известных двухконтурных синтетических схемах.

Как известно, емкость конденсаторной батареи должна существенно превышать емкость конденсатора (конденсаторов) формирующего устройства. При испытаниях выключателей с большой отключающей способностью в известных двухконтурных синтетических схемах это требование является определяющим при выборе емкости батареи. В предлагаемой синтетической схеме емкость конденсатора формирующего устройства 8 д выбирается из ус. овий воспроизведения начальной части восстанавливающего напряжения сравнительно высокой частоты в интервале 1 — t<, в связи с чем эта емкость в несколько раз меньше емкости конденса- 20 торов формирующего устройства в известных двухконтурных синтетических схемах.

Емкость конденсатора дополнительного формирующего устройства 11 также мала, так как низкая частота колебаний напряже- 2о ния U2 достигается за счет большой индуктивности реактора 10. Это позволяет соответственно уменьшить емкость конденсаторной батареи 11.

В известных двухконтурных синтетичес- 30 ких схемах напряжение заряда батареи конденсаторов должно быть практически равно установившемуся значению восстанавливаюшегося напряжения на испытуемом выключателе. В предлагаемой схеме установив- 35 шееся значение восстанавливающегося напряжения существенно превышает напряжение заряда и, следовательно, последнее может быть значительно ниже, чем в известных двухконтурных схемах. Чтобы при этом ско- 4О рость подхода к нулю тока наложения оставалась неизменной, индуктивность реактора 7 должна быть также соответственно снижена. Требуемое значение полного входного сопротивления цепи в начальной ста- 45 дии процесса восстановления напряжения сохраняется путем соответствующего подбора элементов формирующего устройства 8.

По сравнению с указанной известной трехконтурной синтетической схемой экономичность предлагаемой синтетической схемы достигается использованием только одной конденсаторной батареи с таким же запасом энергии (при сопоставимых условиях испытаний), как в одной из батарей известной трехконтурной схемы.

Как видно из принципа работы предлагаемой синтетической схемы, она позволяет легко формировать четырехпараметрическое восстанавливаюшееся напряжение, которое

36

6 характеризуется быстрым нарастанием напряжения в начальной стадии процесса восстановления и более медленным нарастанием в последующей более продолжительной стадии.

Для получения в начальной стадии процесса восстановления линейно нарастающего напряжения, характерного для условий работы выключателей в реальных сетях, формирующее устройство 8, представлено на фиг. 1 конденсатором, может быть выполнено из последовательно соединенных конденсатора и резистора или из комбинации конденсаторов, реакторов и резисторов. Наличие двух формирующих устройств в предлагемой синтетической схеме позволяет независимо регулировать форму кривой восстанавливаюшегося напряжения в начальной и второй стадиях процесса восстановления напряжения, что придает данной схеме до— полнительные технические преимушества.

Регулирование напряжения Ц2 осуществляется также путем подсоединения включающего элемента 9 ко всей батарее 5 или только к ее части, как показано на фиг. 1, 3 и 4.

Предлагаемая синтетическая схема пригодна как для испытания выключателей в режиме отключения короткого замыкания на выводах выключателя, так и в режиме отключения неудаленных коротких замыканий. В последнем случае между узлами а и б схемы, показанными на фиг, 1, 3, 4, должна быть включена короткозамкнутая линия, В вариантах предлагаемой синтетической схемы, показанных на фиг. 1 и 3, могут быть испытаны выключатели, снабженные шунтирующим резистором. Для этого резистор должен быть отделен от вывода испытуемого выключателя, соединенного с отключающим устройством 12, и подключен к узлу в. При этом после отключения коммутирующего элемента 6 напряжение на формирующем устройстве 8 будет быстро снижаться, но это снижение может быть скомпенсировано напряжением на формирующем устройстве 11.

При осуществлении предлагаемой синтетической схемы в качестве коммутирующего элемента 6 могут быть использованы управляемый дуговой промежуток, последовательно соединенный с быстродействующими механическими выключателем, например вакуумным; управляемый дуговой промежуток, снабженный устройством для ускорения деионизации продуктов распада плазмы и шунтированный полупроводниковым вентилем; тиристор, соединенный встречно-параллельно с полупроводниковым вентилем.

525039

Фиг1

В качестве отключающего элемента 12 могут быть использованы быстродействующий механический выключатель, например вакуумный; полупроводниковый вентиль; соединенный встречно-параллельно с тиристором. 5 формула изобретения

Синтетическая схема для испытания выклю чателей высокого напряжения на отключаюшую способность, содержащая источник пониженного напряжения промышленной частоты, подключенный к последовательно соединенным испытуемому и вспомогательному выключателям, источник высокого напряжения, ц подключенный параллельно одному из указанных выключателей, например испытуемому, и состоящий из последовательно соединенных заряженной конденсаторной батареи, коммутирующего элемента и реактора, и фор 20

8 мирующего устройства, подключенного параллельно одному из указанных выключателей,. например испытуемому, и состоящего, по крайней мере, из конденсатора, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью увели чения эквивалентной, мощности синтетической схемы без увеличения энергии, запасае мой в указанной заряженной вонденсаторной батарее, и упрощения формирования четырехпараметрического восстанавливающегося напряжения, последовательно с указаяпп4м формирующим устройством включены параллельно соединенные дополнительное формирующее устройство, состоящее, например, из конденсатора, и отключающий элемент, а узел соединения указанных формирующего устройства и отключающего элемента подключен через последовательно соединенные дополнительный реактор и включающий элемент к заряженной конденсаторной батарее

525036

Фиг. 5

Составитель В. Каблубинский

Редактор П Шанаурова ТехредА. Демьянова Корректор Н. Ковалева

Заказ 5109/563 Тираж 1029 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4