1
Изобретение относится к высоковольтной сильноточной электротехнике. Синтетическая схема предназначена для испытания на отключающую способность выключателей переменного тока высокого напряжения, в особенности выключателей с большой отключающей способностью.
Известны синтетические схемы для испытания высоковольтных выключателей, содержащие источник полного тока промышленной частоты пониженного напряжения, источник высокого нанряжения, содержащий последовательно включенные конденсатор, реактор и коммутирующий элемент, вспомогательный и испытуемый выключатели, полное сопротивление для формирования восстанавливающегося напряжения.
Недостатками известных схем являются необходимость применения специального дополнительного быстродействующего выключателя, наличие но меньщей мере двух конденсаторных батарей, заряженных от разных источников и до разного нанряжения, энергия которых не может быть использована наиболее оптимально, наличие по меньшей мере двух разных батарей индуктивностей, сложность настройки схемы и проведения испытаний, значительная трудность нодавления нестационарных переходных процессов при коммутациях в процессе воспроизведения восстанавливающегося нанряжения. Тем не менее затраты средств на сооружение трехконтурных схем для испытания мощных современных выключателей существенно ниже, чем на сооружение двухконтурных схем с аналогичными испытательными возможностями.
Целью изобретения является увеличение испытательной мощности и повыщение эквивалентности испытаний. Это достигается путем подключения параллельно источнику высокого напряжения дополнительной цепочки из последовательно включенных конденсатора, реактора и коммутирующего элемента, причем
конденсаторы и реакторы источника высокого напряжения и дополнительной цепочки соединены всномогательным коммутирующим элементом, например искровым промежутком. Практически такая схема получается разделением колебательного LC-контура источника восстанавливающегося напряжения на две, как правило, одинаковые части, которые могут быть соединены носледовательно или параллельно.
Коммутирующие промежутки могут быть выполнены в виде искровых промежутков, шунтированных вентилями, а последовательно вспомогательному коммутирующему элементу может быть включено дополнительное
полное сопротивление.
На чертеже показана описываемая синтетическая схема. Она содержит источник 1 тока промышленной частоты, вспомогательный 2 и испытуемый 3 выключатели, полные сопротивления 4 и 5, CiZ-i и части колебательного контура источника восстанавливающегося напряжения, выпрямительное устройство (вентиль) 6 (например, полупроводниковый диод), управляемые искровые промежутки 7, 8 и 9 и защитные поджигающие устройства 10 и 11 управляемых искровых промежутков.
На чертеже изображена синтетическая схема с подключением источника восстанавливающегося напряжения параллельпо испытуемому выключателя. Аналогично может быть построена схема с подключением источника повышенной частоты параллельно вспомогательному выключателю. Полное сопротивление 4 может быть выполнено из двух частей и подключено параллельно реакторам LI и LZСхема работает следующим образом.
После подключения к цепочке из испытуемого 2 и вспомогательного 3 выключателей источника тока промышленной частоты 1 подается команда на отключение выключателей и за требуемое время до последнего по условиям испытаний перехода тока промышленной частоты через нуль запускаются (одновременно) искровые промежутки 7 и 8. В этот момент времени через дугу испытуемого выключателя начинает протекать синусоидальный ток повышенной частоты (накладываемый на ток промышленной частоты), определяемый параметрами колебательного контура при параллельном соединении двух его частей (LiCi и LzCz). В общем случае Ci и , следовательно, контур высокого напряжения имеет емкость 2С и ин1 ,.
Индуктнвности Li и LZ
дуктивность -L.
рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить необходимую скорость подхода к нулю тока короткого замыкания в испытуемом выключателе.
После перехода через нуль тока в испытуемом выключателе (вспомогательный выключатель отключается раньше) начинается первая стадия восстановления напряжения, которая определяется полным сопротивлением
4 и индуктивностью контура, равной -L.
При этом после перезарядки конденсаторов Ci и Cz искровые промежутки 7 и 8 оказываются зашунтированными вентилями 6 (полярность включения вентилей выбирается обратной полярности первоначального заряда конденсаторов Ci и С-), через промежутки в начальной стадии восстановление напряжения прекращается и они восстанавливают электрическую прочность. При необходимости для ускорения процесса восстановления прочности промежутков может быть применено устройство для деиоиизации продуктов распада плазмы (например, дутье и т. п.).
В рассматриваемой стадии восстановления емкость конденсаторной батареи источника повышенной частоты составляет сумму емкостей двух частей колебательного контура (Ci-|-C2 2C). Этим выполняется требование значительного превышения емкости источника емкости формирующего устройства.
Таким образом, в начальной стадии восстановления напряжения в так называемой стадии взаимного влияния между выключателем и сетью, т. е. в диапазоне времени, пока дуга в испытуемом выключателе сохраняет свою электропроводность, процессы в предлагаемой схеме полностью соответствуют аналогичным
процессам в двухконтурных схемах с весьма мощной конденсаторной батареей.
Полная величина восстанавливающегося напряжения - вторая стадия восстановления - обеспечивается запуском искрового
промежутка 9 в момент времени, когда уже произошла зарядка конденсаторов полного сопротивления 4. Так как в этот момент ток зарядки емкостей сопротивления 4 через вентили 6 подошел к нулевому значению, а искровые промежутки 7 и 9 восстановили электрическую прочность, части колебательного контура LiCj и LzC-a, оказываются включенными последовательно. Во вновь образованном контуре процесс восстановления определяется
полным сопротивлением 4 (а также при необходимости дополнительным полным сопротивлением 5, включенным последовательно с искровым промежутком 9, и индуктивностью контура . Этим достигается возможность значительно снизить емкость полного сопротивления 4 (и, как следствие, мощность основной конденсаторной батареи) по сравнению с известными двухконтурными и трехконтурными схемами.
Кроме того, принцип работы предлагаемой синтетической схемы позволяет легко формировать четырехпараметрическое восстанавливающееся напряжение, характеризуемое быстрым нарастанием в начальной стадии (в нашем случае индуктивность контура в этой
стадии - ) и более медленным нарастанием
в последующей более продолжительной стадии восстановления напряжения (в нашем
случае индуктивность контура возрастает в четыре раза и, кроме того, может быть подключено дополнительное сопротивление).
В предлагаемой схеме на всех стадиях процесс восстановления коммутации ее элементов производится при нулевых значениях тока. Этим достигается возможность избежать появления каких-либо нестационарных процессов, вызываемых коммутацией. Мощность конденсаторной батареи колебательного контура значительно ниже, чем в соответствующих двухконтурных и известных трехконтурных схемах, за счет более рационального использования элементов схемы. Настройка схемы не представляет трудностей, так как обе части колебательного контура, как правило, выбираются с одинаковыми параметрами. Схему легко рассчитать. Первопачальное напряжение заряда конденсаторов частей контура составляет приблизительно половину амплитудного значения вращающегося напряжения.
Коммутирующий элемент, выполненный в виде искрового промежутка, зашунтированного вентилем, позволяет значительно упростить процесс управления схемой. При этом через искровые промежутки 7 и 8 течет относительно большой ток наложения, а через вентили- сравнительно небольшой ток восстановления напряжения. Для защиты вентилей, выбираемых на невысокие параметры по току, могут быть введены дополнительные устройства (10 и 11), запускающие искровые промежутки, включенные параллельно вентилям, при превышении тока (или его производной) сверх заданного в аварийных режимах (например, при повторном зажигании дуги в испытуемом выключателе). Может быть, также, применен другой коммутирующий элемент, обеспечивающий синхронное включение и отключение элементов контура (например, быстродействующие выключатели, тиристоры с встречно-параллельным включением и т. п.).
Предлагаемая схема может быть использована для испытания аппаратов при отключении неудаленных коротких замыканий, на включающую способность и в циклах. В первом случае искусственная линия включается так же, как и в известных двухконтурных схемах. Во втором и третьем случаях необходимые результаты достигаются изменением последовательности запуска искровых промежутков. Преимуществом схемы является возможность
зарядки конденсаторов Ci и Cz с помощью вентилей 6. В этом случае зарядное устройство значительно упрощается.
Формула изобретения
1.Синтетическая схема для испытания высоковольтных выключателей, содержащая источник полного тока промышленной частоты пониженного напряжения, источник высокого
напряжения с повышенной частотой тока, содержащий последовательно включенные конденсатор, реактор и коммутирующий элемент, вспомогательный выключатель, полное сопротивление для формирования восстанавливающегося напряжения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения испытательной мощности и повышения эквивалентности испытаний, она снабжена подключенной параллельно источнику высокого напряжения дополнительной цепочкой из последовательно включенных конденсатора, реактора и коммутирующего элемента, причем конденсаторы и реакторы источника высокого напряжения и дополнительной цепочки соединены вспомогательным коммутирующим элементом, например искровым промежутком.
2.Схема по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения, коммутирующие элементы выполнены в виде управляемых искровых промежутков, шунтированных вентилями, например полупроводниковыми диодами.
3.Схема по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью воспроизведения заданной формы восстанавливающегося напряжения,
последовательно с вспомогательным комму тирующим элементом включено по крайней мере одно полное сопротивление.
//
D
0
