Синтетическая схема для испытания выключателей высокого напряжения Советский патент 1992 года по МПК G01R31/32 

Изобретение относится к сильноточной электротехнике и предназначено для испытания высоковольтных выключателей в синтетических схемах.

Известна синтетическая схема для испытания выключателей высокого напряжения, состоящая из конденсаторной батареи источника высокого напряжения, реакторов, цепочки формирования переходного восстанавливающегося напряжения, коммутирующих устройств и управляемого дугового замыкателя. В такой схеме предусматривается применение коммутирующих устройств с высокой скоростью восстановления электрической прочности промежутка, что обеспечивается наличием дутья и синхронизирующих устройств Это приводит к усложнению конструкции и уменьшению надежности работы схемы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является синтетическая схема для испытания высоковольтных выключателей, содержащая источник полного тока промышленной частоты, источник высокого напряжения с повышенной частотой тока, содержащий последовательно включенные конденсатор, реактор и коммутирующий элемент, вспомогательный выключатель, устройство, имеющее полное сопротивление для формирования восстанавливающегося напряжения, причем для увеЯичения испытательной мощности и повышения эквивалентности испытаний она снабжена подключенной параллельно источнику высокого напряжения дополнительной цепочкой из последовательно включенных конденсатора, реактора и коммутирующего элемента, при этом коммутирующие элементы выполнены в виде управляемых искровых промежутков, шунтированных вентилями, например полупроводниковыми диодами, а конденсаторы и реакторы источника высокбго напряжения и дополнительной цепочки соединены вспомогательным коммутирующим элементом.

Однако в известной синтетической схеме не обеспечивается надежная работа коммутирующих элементов (искровых промежутков, зашунтирооанных вентилями), так как применяемые в качестве вентилей

Ё

VI

СП

со

ь.

со

полупроводниковые диоды на высокое напряжение имеют, как правило, относительно высокое прямое падение напряжения, что затрудняет прекращение протекания тока через искровые промежутки и восстановление электрической прочности искровых промежутков в начальной стадии восстановления напряжения. Применение устройств для деионизации продуктов распада плазмы (дутье и т.п.), необходимых для ускорения процесса прекращения протекания тока и восстановления электрической прочности искровых промежутков, приводит к усложнению конструкции коммутирующих элементов и снижению надежности работы схемы.

Цель изобретения - повышение надежности работы синтетической схемы и упрощение конструкции управляемых искровых промежутков.

Для достижения поставленной цели в синтетическую схему, содержащую источник полного тока промышленной частоты, к. которому через вспомогательный выключатель подключен испытуемый выключатель, параллельно которому включен источник высокого напряжения, выполненный в виде двух параллельно соединенных цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные конденсатор, реактор и управляемый искровой промежуток, шунтированный вентилем, причем конденсаторы и реакторы указанных параллельных ветвей соединены между собой в последовательную цепь с помощью дополнительного управляемого искрового промежутка, и устройство для формирования переходного восстанавливающего напряжения, выполненное в виде элементов с комплексным сопротивлением, один из которых включен параллельно испытуемому выключателю, а второй - последовательно с указанным дополнительным управляемым искровым промежутком, последовательно с каждым из двух управляемых искровых промежутков, шунтированных вентилями, включен дополнительно введенный реактор с нелинейной индуктивностью.

На чертеже представлена электрическая схема предложенного решения.

Схема содержит источник 1 тока промышленной частоты, вспомогательный 2 и испытуемый 3 выключатели, устройства А и 5 для формирования переходного восстанавливающего напряжения (ПВН) - это элементы цепи, имеющие полное сопротивление, которое может включать в себя активные, индуктивные и емкостные составляющие, источник высокого напряжения с повышенной частотой тока, состоящий из

конденсаторов 6 и 7, реакторов 8 и 9, управляемых искровых промежутков 10 и 11 с включенными последовательно с ними реакторами 12с нелинейной индуктивностью

и шунтированных вентилями 13 и дополнительный управляемый искровой промежуток 14,

Схема работает следующим образом. После подключения к цепочке из вспомогательного 2 и испытуемого 3 выключателей источника 1 тока промышленной частоты подается команда на отключение выключателей и за требуемое время до последнего по условиям испытаний перехода

тока промышленной частоты через нуль запускаются (одновременно) искровые промежутки 10 и 11. В этот момент через дугу испытываемого выключателя 3 начинает протекать синусоидальный ток повышенной

частоты (накладываемый на ток промышленной частоты), определяемый параметрами параллельно включенных частей источника высокого напряжения, каждая из которых состоит из последовательно включенных конденсатора 6 (7), реактора 8 (9), управляемого искрового промежутка 10 (11) и реактора 12 с нелинейной индуктивностью. Практически величина тока наложения составляет 5-25 кА. Реакторы 8 и 9

рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить заданную скорость подхода к нулю тока короткого замыкания в испытуемом бы- ключателе. В стадии наложения тока, ток повышенной частоты после срабатывания

промежутков 10 и 11 протекает через реакторы 12. Для исключения влияния индуктивности реакторов 12 на ток наложения, последние приняты с нелинейной индуктивностью, входящей в насыщение после достижения током наложения определенной величины, не влияющей на заданный режим работы схемы. После протекания одного полупериода тока наложения, т.е. после перехода через нуль тока в испытуемом выключателе (вспомогательный выключатель отключается раньше), начинается первая стадия восстановления напряжения, определяемая сопротивлением устройства 4 и индуктивностью соединенных параллельно

реакторов 8 и 9, в котором заряд конденсаторов 6 и 7 приобрел (после протекания одного полупериода тока наложения) противоположную полярность. При этом, ток зарядки емкостных составляющих формирующего устройства 4 протекает через открытые в этой стадии восстановления напряжения на испытуемом выключателе диоды 13 и включенные параллельно им цепочки из последовательно соединенных искровых промежутков 10 и 11 и реакторов 12.

Практически указанный ток зарядки, протекающий через реакторы 12 составляет десятки ампер. В этих условиях реакторы на насыщены, их индуктивность имеет значительную величину, полное сопротивление последовательной цепи, состоящей из реактора 12 и искрового промежутка 10 (11) значительно превышает сопротивление открытого диода 13. В результате ток зарядки практически полностью протекает через диоды, а искровые промежутки быстро восстанавливают электрическую прочность, Полная величина ПВН - вторая стадия восстановления - обеспечивается запуском искрового промежутка 14 в момент времени, когда ток зарядки емкостных составляющих устройства 4 через диоды 13 подошел к нулю, а искровые промежутки 10 и 11 восстановили электрическую прочность. Во вновь образованном контуре процесс восстановления определяется полными сопротивлениями устройств 4 и 5, индуктивностью последовательно включенных реакторов 8 и 9 и напряжением заряда последовательно включенных конденсаторов б и 7. Этим-достигается возможность значительно снизить емкость емкостной составляющей устройства 4 формирования и, как следствие, энергию заряда конденсаторных батарей 6 и 7.

По сравнению с известным предлагаемое решение значительно увеличивают надежность работы схемы, так как благодаря введению реакторов с нелинейной индуктивностью в цепь управляемых искровых промежутков обеспечивается полный перевод тока в диоды и быстрое восстановление электрической прочности искровых промежутков в начальной стадии формирования ПВН на контактах испытываемого выключа- теля.

2

Достижение такого же эффекта путем усложнения конструкции искровых промежутков (например, применением дутья, помещением электродов промежутков в дугогасительную среду и т.п.) приводит к увеличению стоимости коммутирующих устройств в несколько раз.

Формула изобретения

Синтетическая схема для испытания выключателей высокого напряжения, содержащая источник полного тока промышленной частоты, к которому через вспомогательный выключатель подключен испытуемый выключатель, параллельно которому включен источник высокого напряжения, выполненный в виде двух параллельно соединенных цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные конденсатор, реактор и управляемый искровой промежуток, шунтированный вентилем, причем конденсаторы и реакторы параллельных цепочек соединены между собой в последовательную цепь с помощью дополнительного управляемого искрового промежутка, и устройства формирования переходного восстанавливающегося напряжения, выполненные в виде элементов с комплексным сопротивлением, один из которых включен параллельно испытуемому выключателю, а второй - последовательно с дополнительным управляемым искровым промежутком, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе и упрощения конструкции управляемых искровых промежутков, последовательно с каждым из двух управляемых искровых промежутков, шунтированных вентилями, включен реактор с нелинейной индуктивностью.

Изобретение относится к сильноточной электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности работы схемы и упрощение конструкции коммутирующих устройств. В схему дополнительно введены два реактора с нелинейной индуктивностью, которые включены последовательно с управляемыми искровыми промежутками, шунтированными вентилями. 1 ил.