Синтетическая схема для испытания выключателей высокого напряжения Советский патент 1976 года по МПК G01R31/333 

(54) СИНТЕТИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЫКЛКНАТЕЛЕЙ

ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ довательно с формирующим устройством вк чить параллельно соединенные дополнительное формирующее устройство, cocTOsmiee, н пример, из конденсатора, и отключающий элемент, а узел соединения формирующего устройства и отключающего элемента подключить через последовательно соединенны дополнительный реактор и включающий элемент к заряженной конденсаторной батарее На фиг. 1 изображена предлагаемая син тетическая схема (вариант с подключением источника высокого напряжения параллельн испытуемому выключателю); на фиг. 2 - стилизованные осциллограммы токов и напряжений, поясняющие приндип работы указан- ного варианта схемы; на фиг. 3 - предлагаемая схема (вариант с подключением истччника высокого напряжения параллельн вспомогательному выпрямителю, а формирующих устройств - параллельно испытуе- мому выключателю); на фиг. 4 - предлагае мая схема (вариант с подключением источника высокого напряжения и формирующих устройств параллельно вспомогательному выклю чатеяю). На фиг. 1,3 и 4: 1 - источник тока промышленной частоты; 2 - испытуемый выключатель, 3 - вспомогательной выключатель, 4 - конденсатор, формирующий восстанавливающееся напряжение на выводах источника тока, 5 - конденсаторная батаре источника высокого напряжения, 6 - комму тирующий элемент, 7 - реактор, 8 - форми рующее устройства, например конденсатор, 9 - включающий элемент, 10 - дополнительный реактор, 11 - дополнительное формирующее устройство, например конденсатор, 12 - отключающий элемент; на фиг. (-i - ток источника тока промышленной частоты перед подходом к нулю; L, - ток источника высокого напряжения (ток налож ния); i-j - ток в испытуемом выключателе i - ток в формирующем устройстве fii; ig - ток в формирующем устройстве 11; LJj - напряжение на формирующем устрой- стве 8; Ug - напряжение на формирующем устройстве 11. Uj - восстанавливающееся напряжение на испытуемом выключателе; tji.-.t моменты времени. Изображенная на фиг. 1 предлагаемая синтетическая схема работает следующим образом. Перед началом испытаний выключатели 2 и 3 находятся во включенном положении коммутирующий элемент 6 и включающий элемент 9 - в отключенном положении; отключающий элемент 12-во включенном положении. До момента времени t работа предлагаемой схемы аналогична работе известной двухконтурной синтетической схемы с подключением источника высокого напряжения параллельно испытуемому выключателю. После включения оперативного выключателя (на чертеже не показан), установленного в цепи источника тока 1, через выключатели 2 и 3 протекает ток промышленной частоты; В момент t перед достижением этим током ( L на фиг, 2 ) одного из нулевых значений включается коммутирующий элемент 6 и через выключатель 2 кроме тока i начинает протекать синусоидальной момент tj , когда ток i достигнет нулевого значения, отключается выключатель 3, после чего выключатель 2 оказывается только в цепи источника высокого напряжения. В момент t, , когда ток L 2 достигнет нулевого значения, отключается выключатель 2, и на его контактах начинает восстанавливаться напряжение. В интервале времени форма кривой восстанавливающегося напряжения U обуславливается тоЛько напряжением U на формирующем устройстве 8, через которое, а следовательно и через коммутирующий элемент 6, протекает ток L . В момент t , когда ток L проходит через нулевое значение, одновременно отключают ся коммутирующий элемент 6 и отключающий элемент 12. В этот же момент (или с запаздыванием на несколько единиц микросекунд) включается включающий элемент 9 и на формирующем устройстве 11 появляется напряжение Ug. Так как формирующие элементы 8 и 11 соединены последовательно, после момента t, восстанавливающееся напряжение U, на испытуемом выключателе 2 представляет собой сумму постоянного напряжения Uji на формирующем устройстве 8 и нарастающего до момента 15 напряжения 1/2 формирующем устройстве 11. Работа изображенных на фиг. 3,4 вариантов предлагаемой синтетической схемы до момента отключения тока, протекающего через формирующее устройство 8, коммутирующим 6 и отключающим 12 элементами аналогична работе известной двухконтурной синтетической схемы. Далее процессы развиваются аналогично описанным выще применительно к варианту схемы на фиг. 1 с той разницей, что в цепи помимо напряжения на батарее 5 действует а. д. с. источника тока 1 промышленной частоты. Существенный выигрыш, получаемый в предлагаемой синтетической схеме в отнощении требуемого запаса энергии конденсаторной батареи источника высокого напряжения, достигается благодаря возможности при менения батареи меньшей емкости, заряженной до более низкого напряжения, чем в известных двухконтурных синтетических схемах. Как известно, емкость конденсаторной батареи должна существенно превышать емкость конденсатора (конденсаторов) формиру щего устройства. При испытаниях выключателей с большой отключаюшей способностью в известных двухконтурных синтетических схемах это требование является определяющим при выборе емкости батареи. В предлагаемой синтетической схеме емкость конденсатора формирующего устройства 8 выбирается из условий воспроизведения начальной части восстанавливающего напряжения сравнительно высокой частоты в интервале tg -ti, , в связи с чем эта емкость в несколько раз меньше емкости конденсаторов формирующего устройства в известных двухконтурных синтетических схемах. Емкость конденсатора дополнительного формирующего устройства 11 также мала, так как низкая частота колебаний напряжения 1/2 достигается за счет большой индуктивности реактора 1О. Зто позволяет соответственно уменьшить емкость конденсаторной батареи 11. В известных двухконтурных синтетических схемах напряжение заряда батареи конденсаторов должно быть практически равно установившемуся значению восстанавливающегося напряжения на испытуемом выключателе. В предлагаемой схеме установивщееся значение восстанавливающегося напря жения существенно превышает напряжение заряда и, следовательно, последнее может быть значительно ниже, чем в известных двухконтурных схемах. Чтобы при этом.скорость подхода к нулю тока наложения 1-2 оставалась неизменной, индуктивность реактора 7 должна быть также соответственно снижена. Требуемое значение полного входного сопротивления цепи в начальной стадии процесса восстановления напряжения сохраняется путем соответствующего подбора элементов формирующего устройства 8 По сравненшо с указанной известной трехконтурной синтетической схемой экономичность предлагаемой синтетической схемы достигается использованием только одной конденсаторной батареи с таким же запасом энергии (при сопоставимых условиях испытаний), как в одной из батарей известной трехконтурной схемы. Как видно из принципа работы предлагае мой синтетической схемы, она позволяет легко формировать четырехпараметрическое восстанавливающееся напряжение, KOTOjpoe

полнительные технические преимущества. Регулирование напряжения (/ осуществляется также путем подсоединения включающего элемента 9 ко всей батарее 5 или только к ее части, как показано на фиг. 1, 3 и 4. Предлагаемая синтетическая схема пригодна как для испытания выключателей в режиме отключения короткого замыкания на выводах выключателя, так и в режиме характеризуется быстрым нарастанием напряжения в начальной стадии процесса восстановления и более медленным нарастанием в последующей более продолжительной стадии. Для получения в начальной стадии процесса восстановления линейно нарастающего на- пряжения, характерного для условий работы выключателей в реальных сетях, формирующее устройство 8, представлено на фиг, 1 конденсатором, может быть выполнено из последовательно соединенных конденсатора и резистора или из комбинации конденсаторов, реакторов и резисторов. Наличие двух формирующих устройств в предлагемой синтетической схеме позволяет независимо регулировать форму кривой восстанавливающегося напряжения в начальной и второй стадиях процесса восстановления напряжения, что придает данной схеме доотключения неудаленных коротких замыканий. В последнем случае между узлами а и б схемы, показанными на фиг. 1, 3, 4, должна быть включена короткозамкнутая лиВ вариантах предлагаемой синтетической схемы, показанных на фиг. 1 и 3, могут быть испытаны выключатели, снабженные шунтирующим резистором. Для этого резистор должен быть отделен от вывода испытуемого выключателя, соедииенного с отключающим устройством 12, и подключен к узлу в. При этом после отключения коммутирующего элемента 6 напряжение на формирующем устройстве 8 будет быстро снижаться, но это снижение может быть скомпенсировано напряжением на формирующем устройстве 11, При осуществлении предлагаемой синтетической схемы в качестве коммутирующего элемента 6 могут быть использованы управляемый дуговой промежуток, последова тельно соединенный с быстродействующими механическими выключателем, например вакуумным; управляемый дуговой промежуток, снабженный устройством для ускорения деионизации продуктов распада плазмы и шунтированный полупроводниковым вентилем; тиристор, соединенный встречно-параллельно с полупроводниковым вентилем.

В качестве отключаюшего элемента 12 могут быть использованы быстродействующий механический выключатель, например вакуумный; полупроводниковый вентиль; соединенный встречно-параллельно с тиристором. 5

Формула изобретения

Синтетическая схема для испытания выклю чателей высокого напряжения на отключающую) способность, содержащая источник пониженного напряжения промышленной частоты, подключенный к последовательно соединенным испытуемому и вспомогательному выключателям, источник высокого напряжения, is подключенный параллельно одному из указанных выключателей, например испытуемому, и состоящий из последовательно соединенных заряженной конденсаторной батареи, коммутирующего элемента и реактора, и фор-20

мирующего устройства, подключенного параллельно одному из указанных выключателей, например испытуемому, и состоящего, по крайней мере, из конденсатора, о т л чающаяся тем, что, с целью увели- чения эквивалентной- мощности синтетической схемы без увеличения энергии, захшсаемой в указанной заряженной нонденсаторной батарее, и упрощения формированця четырехпараметрического восстанавливающеп ся напряжения, последовательно с указанным формирующим устройством включены парал лельно соединенные дополнительное формирующее устройство, состоящее, например, из конденсатора, и отключающий элемент, а узел соединения указанных формирующего устройства и отключающего элемента подключен через последовательно соединенные дополнительный реактор и включающий элемент к заряженной конденсаторной батарее

I/I

иг.З

РигЛ