Способ испытания высоковольтного коммутирующего оборудования в периодическом режиме и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R31/327 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для проведения испытаний различно го коммутирующего оборудования, в частности мощных управляемых искровых разрядников.

Цель изобретения - повышение экономичности испытаний за счет рекуперации энергии при разряде накопителей.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, с указанием полярности зарядки первого и третьего накопителей энергии перед формированием разрядного импульса и с указанием в скобках полярности зарядки второго накопителя энергии после формирования разрядного импульса; на фиг. 2 а, б - диаграммы напряжения и тока соответственно на испытуемом коммутирующем оборудовании.

Устройство содержит источник 1 пи тания, тиристорный прерыватель 2, соответственно первый, второй, третий и четвертый накопители 3 , «i , 5 и 6, энергии, соответственно, первый, второй, третий и четвертый неуправляемые ключи 7,8,9 и 10, испытуемый обьект 11, например управляемый искровой разрядник, а также блок 12 управления.

Первый вывод .источника 1 питания соединен через тиристорный прерыватель 2 с первым входом первого накопителя 3 энергии, первый выход которого через-испытуемый объект 11 соединен с вторым выходом второго накопителя 4 энергии, первый и второй входы второго накопителя 4 энергии соединены соответственно с первым и вторым выводами источника 1 питания, соответствующие выходы блока 12 управления соединены с соответствующими управляющими входами тиристорного прерывателя 2 и испытуемого объекта 11, анод первого неуправляемого ключа 7 соединен с клеммой для подключения испытуемого объекта, 11, анодом четвертого ключа 10 и первым выводом третьего накопителя 5 энергии, а катод соединен с первьм выходом первого накопителя 3 энергии и с вторым выводом третьего 5 накопителя, анод второго неуправляемого ключа 8 соединен с второй клеммой для подключения испытуемого объекта 11 и с вторым выходом второго накопителя 4 энергии.

0

а катод - с первым выходом второго накопителя 4 энергии и с вторым выходом первого накопителя 3 энергии непосредственно, анод третьего ключа

9соединен с первым входом первого накопителя 3 энергии, а катод - с катодом тиристорного прерывателя 2 и первым выводом четвертого накопителя

0 6 энергии, второй вывод которого соединен с катодом четвертого ключа 10, а третий вывод четвертого накопителя 6 энергии соединен с вторым выводом источника 1 питания.

5 В состав блока 12 управления входят генератор задающих импульсов,оптический квантовый генератор, который конструктивно состоит из двух блоков: генератора импульсов тока и полупро0 водникового излучателя; блоков управления фотоэлектронных и поджигающего устройств.

Устройство работает следующим образом.

5 В исходном состоянии накопители 3 и 5 энергии не заряжены, а накопитель 4 энергии заряжен до напряжения источника 1 питания, составляющего несколько сотен вольт. В рабочем состоянии- накопители 3 и 5 энергии заряжены с полярностью, указанной на фиг. 1, при этом процесс заряда накопителей 3 и 5, т.е. перевод устройства в рабочее состояние, производится первым импульсом управления. Далее начало разряда, завершающееся процессом рекуперации, и начало заряда происходят одновременно, 1

Заряд накопителер 3 и 5 происхо0 дит следующим образом.

При подаче импульсов управления на тиристорный прерыватель 2 в первичной (низковольтной) обмотке трансфор- маторно-индуктивного накопителя 6

5 энергии начинает протекать ток, возрастающий от нуля по линейному закону. При этом ток во вторичной (высоковольтной) обмотке накопителя 6 не протекает, так как напряжение, возникающее в этой обмотке, оказывается приложенным к неуправляемому ключу

10в обратном направлении. В момент обрыва тока тиристорным прерывателем 2 в первичной обмотке накопителя 6

g возникает ЭДС самоиндукции, под действием которой происходит зарядка первого накопителя энергии с полярностью, указанной на фиг. 1, до напряжения как минимум на порядок ниже

5

испытательного, а во вторичной рбмот ке накопителя 6 возникает ЭДС взаимоиндукции, под действием которой с момента времени t до момента времени tj (фиг. 2а) происходит зарядка третьего (высоковольтного) накопителя 5 энергии, энергоемкость которого на два - три порядка ниже энергоемкости первого накопителя, с полярностью, также указанной на фиг. 1. Таким образом, испытуемый коммутирующий объект 11 оказывается под действием высокого напряжения,равного напряжению, до которого заряжается третий накопитель 5 энергии.

Процессы разряда и рекуперации энергии происходят следующим образом. При подаче импульсов управления на испытуемый объект 11 в момент вре

мени tj (фиг. 2б) он отпирается и на нем формируется мощный испытательный импульс тока прямоугольной формы от разряда первого и третьего накопителей (фиг, 26), после разряда которых через испытуемый объект 11 на второй накопитель А энергии последний заряжается с полярностью, указанной на фиг. 1 в скобках. При этом исходное начальное напряжение второго накопителя, равное напряжению источника питания,мало по сравнению с напряжени - ем, до которого заряжается второй на- накопитель от разряда первого и третьего накопителей, и им можно пренебречь. Затем сосредоточенные емкости формирую1цей линии накопителя 4 разряжаются на источник 1 питания. Электрическая энергия второго накопителя А, полученная при формировании испытательного импульса тока через испытуемый объект 11, преобразуется вначале в магнитную энергию сосредоточенных индуктивностей звеньев накопителя 4, а потом вновь преобра

в электрическую энергию источ- питания за счет неуправляемого , установленного на выходе назуетсяника 1 ключа 8, копителя 4.

Далее процесс происходит циклически с заданной частотой следования импульсов. При этом управление тирис- торным прерывателем 2 и испытуемым объектом 11 осуществляется синхронно с помощью сигналов с блока 12 управления.

Использование способа и устройства для испытания высоковольтного коммутирующего оборудования позволяет

снизить стоимость устройства за счет выполнения наиболее мощных и энергоемких элементов на напряжение и класс изоляции не менее чем на порядок ниже испытательного.

Формула изобретения

10

2о

1. Способ испытания высоковольтного коммутирующего оборудования в периодическом режиме, состоящий в том что заряжают первый накопитель энергии от источника питания и затем раз15 ряжают его через испытуемый объект на второй накопитель энергии, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности испыта- НИИ, одновременно с зарядом первого накопителя энергии осуществляют заряд третьего накопителя, заряжая оба через четвертый накопитель, причем третий накопитель заряжают до напряжения, равного испытательному напря25 жению коммутирующего оборудования, а первый - до напряжения, определяемого соотнощением

„ -f-,

30 где I - требуемая при пробедении испытаний коммутирующего оборудования амплитуда импульса испытательного тока; Т - требуемая длительность им- пульса испытательного тока; С - емкость первого накопителя, затем одновременно разряжают первый и третий накопители через испытуемый объект на второй накопитель и одно - 40 временно с процессом разряда первого и третьего накопителей заряжают четвертый накопитель, а после заряда второго накопителя от разряда первого и третьего накопителей его энер- g гию рекуперируют в источник питания, далее процесс повторяют с заданной частотой.

2. Устройство для испытания высоковольтного коммутирующего оборудова50

55

ния в периодическом режиме, содержащее источник питания, первый вывод которого соединен через тиристорный прерыватель с первым входом первого накопителя энергии, первый выход которого через испытуемый объект соединен с вторым выходом второго накопителя энергии, а второй выход - с первым выходом второго накопителя энергии, первый и второй входы второго накопителя энергии соединены соответственно с первым и вторым выводами источника питания, а также блок управления,соответствующие выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами тиристорно- го прерывателя и испытуемого объекта, отличающееся тем, что с целью повышения экономичности ис- пытаний, в устройство введены третий и четвертый накопители энергии, а также первый, второй, третий и четвертый неуправляемые ключи, причем анод первого неуправляемого ключа со- единен с клеммой для подключения испытуемого объекта, анодом четвертого ключа и первым выводом третьего накопителя энергии, а катод соединен с первым выходом первого накопителя

6 ts

Редактор И. Рыбченко

Составитель Н. Даки Техред М. Хода нич

Заказ А127/44Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

энергии и с вторым выводом третьего накопителя энергии, анод второго неуправляемого ключа соединен с второй клеммой для подключения испытуемого объекта и с вторым выходом второго накопителя энергии, а катод - с первым выходом второго накопителя энергии и с вторым выходом первого накопителя энергии непосредственно, анод третьего неуправляемого ключа соединен с первым входом первого накопителя энергии, а катод - с катодом ти- ристорного прерывателя и первым выводом четвертого накопителя энергии, второй вывод которого соединен с катодом четвертого неуправляемого ключа, а третий вывод четвертого накопителя энергии - с вторым выводом источника питания.

фие2

Корректор А. Тяско

Изобретение позволяет повысить экономичность испытаний высоковольтного коммутирующего оборудования за счет рекуперации операции при разряде накопителей (Н). Н 3 и 5 энергии заряжают одновременно через Н 6. При этом Н 5 заряжают до напряжения, рав- ного испытательному напряжению коммутирующего устройства 11, например искрового разрядника. Н 3 заряжают до напряжения, определяемого соотношением V I Т/С, где I - амплитуда импульса испытательного тока; Т - длительность импульса испытательного тока; С - емкость Н 3. Разряд Н 3 и 5 осуществляют через коммутир -ющее устройство 11 на Н 4. Одновременно с этим заряжается Н 6. После заряда Н 4 его энергию рекуперируют в источник 1 питания. Устройство, реализующее способ, дополнительно оснащено Н 5 и 6, неуправляемыми ключами 8 - 10. 2 с.п..ф-лы, 2 ил. (Л со 00 00 со СП