СИНТЕТИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1997 года по МПК G01R31/333 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения на включающую способность.

Цель изобретения повышение достоверности результатов испытания, повышение надежности и упрощение устройства за счет приближения условий испытаний к реальным и сокращения числа элементов устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 схема устройства с последовательным разрядником в качестве коммутирующего элемента; на фиг. 3 - выполнение конденсаторных ветвей мостовой схемы коммутатора в виде дополнительных мостовых схем.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 тока включения, источник 2 напряжения включения, реакторы 3, 4, конденсаторы 5, 6, коммутирующий элемент (КЭ) 7, конденсатор 8 и коммутационный аппарат (КА) 9, являющийся объектом контроля, причем первые выводы источников 1 и 2 тока и напряжения включения соединены с первой клеммой для подключения КА 9, конденсатор 8 подключен параллельно выводам источника 1 тока включения, конденсаторы 5, 6 являются первыми, а реакторы 3, 4 вторыми противоположными ветвями мостовой схемы, первая диагональ которой соединяет второй вывод источника 1 тока включения с второй клеммой, для подключения КА 9, и вторым выводом источника 2 напряжения включения, а ко второй диагонали подключен КЭ 7.

На фиг. 3 первая дополнительная мостовая схема состоит из конденсаторов 5.1 и 5.2 и резисторов 10.1 и 10.2, вторая соответственно конденсаторов 6.1 и 6.2 и резисторов 11.1 и 11.2.

Устройство работает следующим образом. Конденсаторы 5 и 6 заряжают от источника 2 напряжения включения, имеющего встроенное токоограничивающее сопротивление, до требуемого испытательного напряжения. Включают источник 1 тока включения (ударный синхронный генератор, мощную сеть или заряженный колебательный контур), подключаемый к КА 9 непосредственно или через трансформатор, обеспечивающий в подключенной к нему последовательной цепи, содержащей реакторы 3 и 4 и включенные КЭ 7 и КА 9, испытательный ток к.з. - ток включения. Источник 1 тока включения на выходе зашунтирован конденсатором 8, емкость которого значительно больше емкости конденсаторов 5 и 6, а емкостные сопротивления на три и более порядков больше сопротивления последовательной цепи, содержащей реакторы 3 и 4 и включенные КЭ 7 и КА 9. После этого подается команда на включение КА 9.

В момент пробоя между сближающимися при включении контактами испытываемого КА 9, к которому приложено напряжение включения от заряженных конденсаторов 5 и 6, последние через конденсатор 8 и искру в КА 9 оказываются подключенными соответственно к реакторам 3 и 4. В результате этого напряжение на КЭ 7, которое до момента пробоя межконтактного промежутка КА 9 равнялось напряжению заряда конденсаторов 5 и 6, практически мгновенно возрастает в пределе до удвоенного значения (суммарное напряжение на конденсаторах и реакторах), что вызывает пробой его межконтактного промежутка. Следовательно, испытываемый КА 9 через реакторы 3 и 4 и КЭ 7 оказывается подключенным к источнику тока 1 включения. В качестве КЭ 7 может быть использован неуправляемый искровой промежуток, настроенный на разрядное напряжение, несколько большее напряжения заряда конденсаторов 5 и 6, или коммутационный аппарат, например, аналогичный испытываемому, команда на включение которого подается с некоторым запаздыванием по отношению к команде на включение КА 9. Конденсатор 8 служит для исключения из цепи разряда конденсаторов 5 и 6, индуктивности источника 1 тока включения и защиты последнего от перенапряжений в момент пробоя КА 9.

Преимуществом данного устройства является то, что в нем отсутствуют какие-либо системы индикации момента пробоя межконтактного промежутка испытываемого аппарата и управляемые искровые промежутки, что повышает надежность устройства и упрощает его конструктивное выполнение. Наличие только одного коммутирующего элемента, включение которого производится за счет значительного перенапряжения, возникающего на его контактных автоматически в момент пробоя межконтактного промежутка испытываемого аппарата, сокращает время задержки подключения источника тока, что приближает условия испытаний к реальным.

На фиг. 2 показана схема устройства с последовательным включением источников. В этой схеме к КА 9 прикладывается суммарное напряжение источников 1 и 2 тока и напряжения включения. При пробое межконтактного промежутка КА 9, срабатывает КЭ 7, закорачивающий источник 2 напряжения включения и собирающий контур тока включения.

На фиг. 2 показана схема, в которой в качестве КЭ 7 использован последовательный разрядник, состоящий из нескольких, последовательно соединенных неуправляемых искровых промежутков. Резистивные и емкостные элементы, присоединенные параллельно искровым промежуткам, обеспечивают равномерное распределение напряжения между последними при подключении источника напряжения постоянного тока или переменного тока промышленной частоты и резко неравномерное распределение при пробое межконтактного промежутка испытываемого аппарата. Практически в пределе удвоенное напряжение заряда конденсаторов 5 и 6 прикладывается сначала к первому промежутку, не зашунтированному конденсатором, после его пробоя ко второму и т.д. В результате обеспечивается многократное перенапряжение на контактах коммутирующего элемента, что приводит к еще большему сокращению времени задержки подключения источника 1 тока включения и расширению области мгновенных значений пробивных напряжений КА 9.

На фиг. 3 показана другая схема, позволяющая реализовать многократное (в пределе четырехкратное) перенапряжение на контактах КЭ 7. В этой схеме введены дополнительные неуправляемые искровые промежутки (ИП) 12, 13, рассчитанные на коммутацию только тока источника напряжения. Принцип работы схемы основан на том, что в момент пробоя КА 9 сначала пробиваются дополнительные ИП 12, 13, благодаря удвоению напряжения на их контактах, что после этого учетверенное (в пределе) напряжение включения напряжение заряда конденсаторов 5.1, 5.2, 6.1 и 6.2 прикладывается к КЭ 7. По такому принципу можно реализовать еще большую кратность перенапряжений на КЭ 7. В этой схеме индуктивные или резистивные элементы дополнительных мостовых схем должны иметь сопротивления, значительно большие сопротивлений реакторов 3 и 4 основной мостовой схемы.

Указанные выше значения кратности перенапряжений "в пределе" реализуются тогда, когда индуктивность резисторов 3 и 4 во много раз превышает индуктивность разрядного контура, включающего в себя КА 9, конденсатор 8, КЭ 7 и соединительные токопроводы (фиг. 1). В то же время увеличение индуктивности реакторов 3 и 4 приводит к ограничению тока включения. Это противоречие разрешается применением реакторов с нелинейной индуктивностью, входящей в насыщение после начала протекания тока включения. Наиболее целесообразно применение для данной схемы реакторов, выполненных в виде отрезков шин (токопроводов) с надетыми на них ферритовыми кольцами.

Данная схема может работать и в случае применения в качестве источника 2 напряжения включения источника переменного тока, например, колебательного контура низкой частоты или трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику тока. В этом случае срабатывание КЭ 7 произойдет только тогда, когда мгновенное значение напряжения пробоя межконтактного промежутка КА 9 будет не ниже определенной величины.

Например, в случае применения в качестве КЭ 7 последовательного разрядника с четырехкратным перенапряжением его межконтактных промежутков, приняв, с запасом, что надежное срабатывание произойдет при напряжении, составляющем 30% от выдерживаемого напряжения, относительное содержание апериодической составляющей тока включения составит более 95% что вполне достаточно при испытаниях на включающую способность в синтетических схемах. ГОСТ 687-78 допускает проводить испытания с полной апериодической составляющей непосредственно от источника пониженного напряжения. Действительно, при U_msin θ= 0,3 U_m, где θ фаза напряжения включения, при которой происходит пробой межконтактного промежутка испытываемого аппарата, .

Таким образом, предлагаемая схема позволяет испытывать коммутационные аппараты высокого напряжения на включающую способность в синтетических схемах в режимах, не отличающихся от работы аппаратов в реальных сетях при испытаниях в прямых схемах.

Создание прямых испытательных схем для таких испытаний связано с сооружением установок, мощность которых должна на порядок превышать мощность установок для синтетических испытаний. Использование данного изобретения позволит обеспечить проведение испытаний при значительно меньших капитальных затратах.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения на включающую способность. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний, повышение надежности устройства. Цель достигается введением в устройство конденсатора 8, шунтирующего источник 1 тока включения, конденсаторов 5 и 6, причем коммутатор выполнен в виде мостовой схемы, противоположными ветвями которой являются реакторы 3, 4 и конденсаторы 5, 6, первая диагональ мостовой схемы соединяет вторые выводы источников 1 и 2 тока и напряжения включения, параллельно последнему подключен объект контроля - коммутационный аппарат (КА) 9, второй диагональю мостовой схемы является коммутационный элемент (КЭ) 7, включение которого происходит автоматически в момент пробоя межконтактного промежутка КА 9. В устройстве сокращена задержка подключения источника 1 тока включения, что приблизило условия испытаний к реальным. Упрощение и повышение надежности достигнуто сокращением числа элементов устройства. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Синтетическая схема для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащая источник тока включения, источник напряжения включения, два реактора и коммутатор с коммутирующим элементом, причем первые выводы источников напряжения и тока включения соединены с первой клеммой для подключения объекта контроля, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания, надежности и упрощения, в нее введены три конденсатора, причем первый конденсатор подключен параллельно выводам источника тока включения, коммутатор выполнен в виде мостовой схемы, первыми двумя противоположными ветвями которой являются первый и второй реакторы, а вторыми второй и третий конденсаторы, второй вывод источника тока включения через первую диагональ мостовой схемы коммутатора соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля и с вторым выводом источника напряжения включения, а к второй диагонали мостовой схемы коммутатора подключены выводы коммутирующего элемента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона напряжения включения и сокращения времени коммутации, коммутирующий элемент выполнен в виде последовательного разрядника. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкостные ветви мостовой схемы коммутатора выполнены также в виде мостовых схем, одни противоположные ветви которых состоят из конденсаторов, а другие из индуктивных и/или резистивных элементов, причем первые их диагонали являются ветвями мостовой схемы коммутатора, а к вторым диагоналям подключены дополнительные коммутирующие элементы. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности величины тока включения, реакторы коммутатора выполнены с нелинейной индуктивностью. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что реакторы с нелинейной индуктивностью выполнены в виде токопроводов с надетыми на них ферритовыми кольцами.