Выключатель постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК H01H33/664 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационной аппаратуре высокого напряжения, и предназначено для коммутации постоянного тока.

Цель изобретения - снижение емкости пунтируюиих конденсаторов, снижение стоимости выключателя, повышение его надежности и уменьшение коммутационных перенапряжений.

На чертеже представлена схема выключателя постоянного тока с двумя дугогасительными устройствами.

В дугогасительных устройствах 1 и 2 имеются неподвижные разрывные контакты 3 и 4 и подвижные разрывные контакты 5 и 6. Токоподвод к неподвижным контактам осуществляется через вводы 7 и 8. Имеются также дополнительные неподвижные включающие контакты 9 и 10 и дополнительные подвижные включающие контакты 11 и 12. Токоподвод к неподвижным включающим контактам осуществляется через вводы 13 и 14, рассчитанные только на напряжение горения дуги. Оба дугогасительных устройства соединены последовательно. Параллельно каждому из них включены колебательные контуры, состоящие из емкостей 15 и 16 и индуктивностей 17 и 18 и предназначенные для создания искусственных нулей тока в дугогасительных устройствах в процессе отключения постоянного тока. Колебательные контуры подсоединены через вводы 7, 8 и 13, 14 к неподвижным контактам 3, 4 и 9, 10. Дугогасительные устройства шунтированы также нелинейными резисторами 19 и 20. Оба дугогасительных устройства имеют идентичные характеристики размыкания разрывных контактов, однако расстояние S , между дополнительными контактами 11 и 9 в устройстве 1 меньше, чем расстояние Б; между контактами 12 и 10 в устройстве 2.

Выключатель работает следующим образом.

После подачи команды на отключение разрывные контакты 3, 5 и 4, 6 расходятся и между ними зажигается дуга. При достижении контактом 11 контакта 9 дуга в дугогасительном устройстве 1 шунтируется колебательным контуром, состояшд м из емкости 15 индуктивности 16. В цепи, содержащей дугу, емкость и индуктивность, возникает колебательный ток, который суммируется в дугогасительном уст

5

0

5

0

5

0

5

0

6

ройстве 1 с отключаемым постоянным током. При достижении суммарным током нулевого значения происходит гашение дуги в дугогасительном устройстве 1 и ток после заряда емкости 15 до напряжения, равного падению напряжения в резисторе 19 при этом токе, перебрасывается в резистор 19. При отключении номинального тока отключения I напряжение на резисторе будет равно kUn,/N, причем число взрывов п, в первой группе выбрано таким образом, чтобы выполнялось условие kUnyN U. Так как напряжение на

выключателе превосходит напряжение

I

источника, ток начнет снижаться до

значения I,, определяемого вольт-амперной характеристикой резистора I/I, (kn,/N)° .

Спад тока к 1 происходит асимптотически. Время снижения перенапряжения приблизительно в 2 раза определяется выражением dt,LI/iiU,, где dU и - перенапряжение на выключателе сразу после гашения дуги в первой группе дугогасительных устройств.

Расчеты показывают, что спустя время, равное 2dt ,, напряжение на выключателе практически уже не отличается от напряжения источника, а ток близок к 1. Эта временная выдержка осуществляется, если разность расстояний контактами больше чем vdt,, . Спустя время, не меньшее, чем t,, происходит включение контактов 12 и 10 дугогаситель- ного устройства 2, в результате чего в колебательном контуре, содержащем емко сть 16, индуктивность 18 и дугу между контактами 4 и 6, развивается колебательный процесс и происходит гашение дуги. Но так как отключаемый ток к этому моменту времени стал меньшим, для его отключения потребуются меньшие значения шунтирующей емкости.

Выключатель постоянного тока может содержать число групп дугогасительных устройств большее, чем два. При соответствующей разнице в расстоянии между вспомогательными контактами, определяемой выражением ,.//lUp, где jU(,knjU/N - перенапряжение на выключателе при включении 1-й группы резисторов, а (,.,- ток в сети к зтому моменту времени, отключаемый ток в 1-й груп

31

пе будет меньше в сравнении с пред1,1- дущей, что позволит иметь в этой группе шунтирующую цепь с меньшей емкостью. Такое последовательное отключение способствует также еще большему ограничению перенапряжения на выключателе.

Преимущества выключателя можно проиллюстрировать на примере выключателя t 750 кВ, каж;1ый полюс которого содержит шесть разрывов, разделенных на две группы, по четыре и два разрыва. Пусть при отключении номинального тока отключения допустимая кратность напряжения на разрыве достигает 1,.7. В этом случае, если первой отключается группа из четырех разрывов, после гашения дуги на резисторе возникает напряжение, равное

и„„„-Д-1,7 1,13 где и,,„напряжение источника. При вольт-амперной характеристике резистора, описываемой уравнением U-const,J , при снижении напряжения с 1,13 U,, до и ток снизится более чем в 20 раз. Этот уменьшенный ток необходимо отключать второй группе разрывов. Как показывают расчеты, необходимая ;ъ я зтого емК . :ть (отнесенная к единичному разрыву) уменьшается более чем в 20 раз, т.е. становится малой добавкой к емкости ntpnoH i-руппы. Таки образом, в расс:мотрениам случае экономия в необходимь.1х для от1сл1о чения конденсаторах является почти полуторной.

Дополнительная экономия- в стоимости выключателя появляется также за счет отказа от спепиальш х включающих аппаратов (и известном устрой-- стве шесть вакуумных дугогасительных камер )и специальных устройств управления включающими аппаратами. Исключение из конструкции таких аппаратов повышает надежность всего выключателя в целом.

Преимуществом выключателя является также снижение коммутационных перенапряжений в линии, возникающих при отключении тока. В рассмотренном случае при отключении тока первой группой разрьшов кратность перенапряжения составляет Ijl3, а при отключении второй группой будет равна

2

1+ ,57, что меньше перенапряжений, возникающих на выключателе пр одновременном включении шунтирующих

конденсаторов, как это сделано в известном устройстве. Еще большее ограничение перенапряжения будет при трехступенчатой работе выключателя. В этом случае второй и третьей группами разрывов будут соответственно пятый и шестой разрывы. При их последовательном откл;очении перенапряжение будет равно 1+ --1,,28.

Формула изобретения

Выключатель постоянного тока, содержащий по крайней мере два дугогасительных устройства с разрывными контактами, по крайней мере.один из которых в каждом устройстве является подвижным, шунтирующие нелинай1тые резисторы и шунтируюшд е конденсаторы, о т л и ч а ю ш и PI с я тем, что, с целью снижения емкости шунтир- лощих конденсаторов, снижения стоимости выключателя, повышения его надежности и уменьшения коммутационных перенапряжений, указанные дугогаситель- ные устройства соединены последовательно, образуя группы, по крайней мере в одном из дугогасительных устройств из каждой группы яведены дополнительный ввод и дополнительный неподвижный контакт, а на контакто- держателе подв1шного разрывного контакта расположен дополнительный под- вижный контакт, причем расстояние между дополнительными подвижными и неподвижными контактами в (1+1 )-й группе дугогасительных устройств больше соответствующего расстояния в 1-й группе на 3Sf, определяемое выражениями

S, 1,

vLI

Р

45

il Sr) 7 ,Т7 --7г;-

VLI

иТк :7Г7Гк,7й1

ЛБр 7

vLI

U(Kn,/N)(Kn,/N) П (l+Kn,/N) при ,

где V - скорость движения контактов;

L - индуктивность линии;

I - номинальный ток отключения;

и - напряжение источника;

п р - число разрывов в 1-й группе;

N - полное число разрывов в выключателе;

51365164в

К - допустимыйкоэффициент пере- 3 const U

напряженияна одном разрыве;а шунтирующие конденсаторы присоеди.V - показательстепени в вольт- нены к вводам неподвижных разрывных амперной характеристике контактов и дополнительных неподвиж- резистора;ных контактов.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коммутационным аппаратам. Каждый разрыв или отдельные группы разрывов шунтированы цепочками 19, 20 из индуктивности 17, 18 и емкости 15, 16, а также высоконелинейными резисторами. Все или часть разрывов выключателя имеют вспомогательный неподвижный контакт 9, 10, к которому присоедиГ9 , нена указанная цепочка. Другим концом цепочка присоединена к ocнoвнo ry неподвижному контакту 3, 4. Подкл оче- ние цепочки и начало процесса гашения дуги производятся в тот момент, когда подвижный контакт приходит в соприкосновение с вспомогательным неподвижным контактом 9, 10. Расстояние между основным и вспомогательным неподвижными контактами различно в различных разрывах или группах разрывов, благодаря чему гашение дуги в них происходит поочередно и поочередно отключаемый ток переходит в шунтирующие резисторы. Благодаря слабой зависимости напряжения на резисторах от протекаемого тока происходит снижение отключаемого тока к моменту гашения дуги в каждой последующей группе разрывов, что позволяет для каждой последующей группы рывов применять меньшие значения шунтирующих емкостей. 1 ил. с (Л со О5 сл О5 4