Генератор коммутационных перенапряжений Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к электроте нике и может быть применено для испы тания изоляции линий электропередач сверхвысокого и ультравысокого напряжения на наружной испытательной площадке. Известен генератор импульсов, содержащий источник импульсов, повышающий трансформатор, между высоковольтным выводом которого и землей подсоединен высоковольтный конденсатор и обостряющий газонаполненный разрядник, подсоединенный между высоковольтным выводом трансформатора и объектом испытаний. Генератор импульсов предназначен для генерирования наносекундных импульсов амплитудой сотни киловольт Cl . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является генератор коммутационных перенапряжений, содержащий источник импульсов, каскад трансформаторов, между высоковольтным выводом которого и землей подсоединен накопительный конденсатор, выполненный в виде расщепленног провода с экранами на концах, обостр ющий разрядник, выполненный в виде двух соосных труб, имеющих поперечные отверстия для фиксатора зазора С2. Необходимость наличия защитных экранов как у накопительного конденсатора, выполненного в виде расщеплённого провода, так и у отдельного делителя напряжения, выполняЮ1цего роль фронтовой емкости, усложняет конструкцию генератора. Конструкция обостряющего разрядника позволяет регулировать амплитуду и длину фронта импульса путем изменений величины зазора при отключенном генераторе. Из опыта эксплуатации известно, что время на переключение составляет до 2S% от времени, необходимого на испытание объекта. Целью изобретения является упрощение конструкции и сокращение времени на проведение испытаний изоляции линий ультравысокого/1 напряженияПоставлен|4ая цель, достигается тем, что в генераторе коммутационных перенапряжений, содержащем исто ник импульсов, блок трансформаторов который через накопительный конденсатор, выполненный в виде расщеп ленного провода с экранами, соединён с блоком конденсаторов и объектом испытания,причем между высоковольтным выводом блока трансформаторов и блоке - конденсаторов размещен резистор с последовательно соединенным обостряющим разрядником, введена изоляционная гибкая тяга и шкала с указателем зазора обостряющего разрядника, а накопительный конденсатор подвешен вертикально так, что нижний экран расщепленного провода размещен над блоком конденсаторов, при этом обостряющий разрядник и резистор размещены внутри накопительного конденсатора по осевой линии, причем подвижный электрод обостряющего разрядника соединен изоляционный гибкой тягой с указателем зазора обостряющего разрядника, В обостряющем разряднике неподвижный электрод закреплен на изоляционной трубе, имеющей продольную щель для перемещения подвижного электрода, закрепленного на изоляционном стержне, перемещающемся по щели изоляционной трубы посредством гибкой изоляционной тяги через систему блоков, один из которых закреплен на верхнем конце изоляционной трубы, а другой установлен вблизи от шкалы для измерения зазора обостряющего разрядника. При режимах испытания изоляции, когда не требуется уменьшить дЛину фронта испытательного импульса путем обострения, расположение элементов остается без изменения и блок конденсаторов используется по своему назначению, лишь обостряющий разрядник и резистор шунтируются. Конструкция обостряющего разрядмика обеспечивает регулирование зазора без отключения генератора, т,е, без перерывов при проведении высоковольтных испытаний и без дополнительных потерь времени. При регулировании зазора сохраняется однообразное расположение электродов, что обеспечивает минимальный разброс испытательных импульсов как по длине фронта, так и по амплитуде. На фиг,1 приведено размещение элементов генератора; на фиг,2 - вариант выполнения обостряющего разрядника. Генератор содержит источник 1 импульсов, блок 2 трансформаторов, накопительный конденсатор3, разрядник k, резистор 5, блок 6 конденсаторовj

объект 7 испытания, портал 8, изолятор 9, экраны 10 расщепленного провода i Разрядник содержит неподвижный электрод 11, обойму 12, изоляционную трубу 13, подвижный электрод U, изо ционный стержень 15, изоляционную гибкую тягу 16, блок 17 натяжной барабан 18, шкалу 19 и щель 20

Размещение элементов генератора осуществлено следующим образом. ЛакоггиЧ-ельный конденсатор 3 подвешен к порталу 8 через изолятор 9 таким образом, что нижний экран расщепленного провода 10 расположен над блоком Конденсаторов 6, а обостряющий разрядник и резистор 5 размещены внутри накопительного конденсатора 3 по осевой линии.

Неподвижный электрод 11 обостряющего разрядника 4 закреплен с по-мощью обоймы 12 на изоляционной трубе 13 имеющей щель 20 для передвижения подвижного электрода 1А, который закреплен на изоляционном стержне 15 и соединен с изоляционной гибкой тягой 1б, переброшенной через блок 17. Изоляционная гибкая тяга 16 фиксируется натяжным барабаном 18, возле которого находится шкала 19 для измерения зазора разрядника.

Устройство работает следующим образом.

Низковольтный импульс от источника импульсов подается на первичную сбмотку блока 2 транс({юрматоров, высоковольтного вывода которого напряжение подается на накопительный конденсатор 3. При достижении пробивного напряжения срабатывает обостряющий разрядник и накопительный конденсатор 3 разряжается через резистор 5 яа блок конденсаторов 6. Одновременно на объект испытания 7 подается испытательный импульс напряжения.

Изменение длины фронта и амплитуды испытательного импульса произво-, дится путем перемещения по щели 20 подвижного электрода вместе с изоляционным стержнем 15 с помощью изоляциоййой гибкой тяги 16, которая переброшена через блок 17, и с помощью натяжНого барабана 18 фиксируётся на шкале 19 заданная величина зазора обостряющего разрядника . Зазор между изоляционным стержнем 15 и изоляционной трубой 13, а также между подвижным электродом k и

изоляционной трубой 13 в щели 20, выбирается минимальным, чтобы с одной стороны обеспечивалось свободное перемещение подвижных частей, а с другой сохранялось бы на одной линии взаимное расположение разрядных- концов электродов 11 и 1Л для сохранения постоянства разрядных характеристик обостряющего разрядника k при регулировании зазора.

По мере заряда накопительного конденсатора 3 возрастает разность ,напряжений между нижним экраном 10 расщепленного провода и блоком конденсаторов 6. В обычных режимах работы напряжение между электродами не превышает 50-60% от амплитуды испытательного импульса,так как при достижении указанной величины напряжения на накопительном конденсаторе срабатывает обостряющий разрядник k. После этого напряжение на нижнем экране 10 расщепленного провода продолжает нарастать с прежней скоростью, а на верхнем выводе блока 6 конденсаторов с более высокой скоростью, определяемой укороченной длиной фронта обостряемого испытательного импульса напряжения. Поэтом при достижении на верхнем выводе блока конденсаторов максимального значения напряжения разность напряжений между указанным выводом и нижним экраном 10 расщепленного провода равна нулю.:Пр+1 этом нижний экран 10 расщепленного провода одновременно работает как защитный экран блока 6 конденсаторов.

При необходимости использовать блок 6 конденсаторов в других режимах испытания изоляции резистор 5 и обостряющий разрядник шунтируются проводником.

Величина емкости накопительного конденсатора 3, выполненного в виде вертикально подвзиенного расщепленного провода, зависит от длины провода , числа составляющих и радиуса расщепления. 8 качестве примера приведем расчет емкости. Последняя рассчитывается по формуле

г gJigog

Vl 4Я и

2.3F2

где

.

Ргвсу Е1{е( 9 / а

1

коэффициент;

2 n

число проводов;

P,

длина проводов;

a

радиус отдельного провода;

d.

расчетное расстояние между

проводами ,

При диаметре составляющих проводов 0,03 м, длине проводов 18 м, радиусе расщепления 7 м, при числе проводов, равном 6, и высоте подвески 15-20 м емкость обкладки должна быть порядка бос пФ, Кроме того, существует емкость между проводом и порталом, величину которой целесообразно определять экспериментально.

При необходимости увеличить емкость надо увеличить, число составляющих расщепленного провода.

Электрическая прочность данной конструкции генератора при рассчи- танных.в примере размерах и при наиболее низкой средней разрядной напряженности различных изоляционных

промежутков достаточна при работе установки с максимальным напряжение до 3000 кВ.

Предлагаемая конструкция генератора обладает следующими преимуществами: взаимное расположение расщепленного провода и емкостного делителя напряжения позволяет использовать один и тот же экран как для защиты накопительного конденсатора 3 от перекрытий, так и для защиты отдельно стоящего емкостного напряжения 6 делителя; конструкция обостряющего разрядника позволяет изменять.амплитуду и длину фронта испытательного импульса путем регулирования зазора без отключения геГнератора. В этом случае экономится время на наложение и снятие заземлений, на коммутацию высоковольтных цепей, до 25 от времеАи, необходимго для проведения испытаний. Кроме того, сокращается количество участников работы.

1 .ГЕНЕРАТОР КОНМУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащий источник импульсов, блок трансформаторов, ко торый черед накопительный- конденсатор, выполненный в ви/че расщепленного провода с экранами, соединен с блоком конденсаторов и объектом испытания, причем между высоковольтным выводом блока трансфо|маторов и блоков конденсаторсгв ра1а|ме1цены резистор с последовательно соединенным обостряющим разрядником, Й т ли ч а.ю щи и с я тем, что, с целью упрощения конструкции и сокращения времени на проведение испытаний изоляции, в него введена изоляционная гибка1( тяга и шкала с указателем зазора обостряющего разрядника, а накопительный конденсатор подвешен вертикально так, что нижний экран расщепленного провода размещен над блбком конденсаторов, при этом обостряющий разрядник и резистор размещены внутри накопительного конденсатора по осевой линии, причем подвижный электрод обостряющего разрядника соединен изоляционной гибкой тягой с указателем зазора обостряющего разрядника. 2. Генератор по п.1, отличающий с я тем, что в обостряющем разряднике неподвижный электрод за(П креплен на изоляционной трубе, имеющей продольную щель для перемещения подвижного электрода, закрепленного на изоляционном стержне, перемещающемся по щели изоляционной трубы посредством гибкой изоляционной тяги через систему блоков, один из которых закреплен на верхнем конце изоляционной i трубы, а другой установлен вблизи 00 от шкалы для измерения зазора обостряINP ющего разрядника.