Способ испытания выключателей на разрывную мощность Советский патент 1942 года по МПК G01R31/333 

Известно, что дугогасящую аппаратуру можно испытывать на разрЫБпую мощность в сетях современных энергосистем пли в специальных лабораториях разрывной мощности, состоящих обычно из мощных синхронных генераторов, приводимых в движение двигателями, питающимися от сети и запасающими энергию, необходимую для испытания, ь виде кинетической энергии вращающих чаете генераторов.

Затруднения и ограничения, связанные с испытанием дугогасящеп аппаратуры в сетях, и дороговизна специальных лабораторий разрывной мощности вызвали появление ряда искусствеппых схем для подобных испытаний. Все эти схемы имеют в той или иной степени нринципигльные недостатки, ограничивающие область их применения.

Известна схема колебательного контура для испытания аппаратуры на разрывную мощность, свободная от принципиального недостатка всех искусственных схем и дающая возможность провести иснытания мощных выключателей высокого нанряжения с малым временем горения дуги и относительно небольшой энергией, поглощаемой дугой.

Сущность этой схемы заключается в исиользовапии запаса энергии батареи конденсаторов нри разряде ее в цеп1 колебательного контура. Необходимый запас энергии в тако батарее создается ири заряде ее через выпрямительное устройство от сети. Возникающий ири разряде контура затухающий неременный ток разрывается на контактах испытуемого дугогасящего анпарата, после чего па дуговом промежутке восстанавливается нанряжение, велпчина и скорость нарастания которого определяются вспомогательпой емкостью, автоматически включающейся в цепь контура нри погасании дуги. Зату:-;аг1ие тока и напряжения в процессе испытания в установке вызывается расходом энергии на покрытие потерь в активном сопротш леннн самого контура

№ 61783

и поглощением энергии в дуге испытуемого уетроЛетва, которая в период испытания пе может быть компенеировапа.

Однако в ряде пспытаний, например нри испытании выключателей с большой длпте.тьностыо горения дуги, открытых дуг и т. п., потери в контуре могут быть столь значительны, что затухания тока п напряжения за период испытания будут вееьма большими, результаты оиытос станут неопределенными. Поэтому представляет практический интерес создание такой схемы, где потери энергии при испытании могли бы быть нолностью или частично компенсированы - затухание тока и напряжения в исиытательной установке было бы при этом или совсем устранено или сведено к допустимой, с точки зрения эксперимента, величине.

В онисьш.аемом способе нспъпаимп дугогасящей аппаратуры на разрывную -моидюсть, по которому испытуемый аппарат включают в резонансный контур, эти недостатки устранены.

Сущность способа заключается в том, что для компенсации расхода энергии в сонротивлениях ког;тура и дуге контур нитают от источника переменного тока во все время заряда п испытания. С пелью иовыluetu-iH напряжения па испытуемых коптактах, последние включают в негвь контура, содержащую емкость и часть индуктивности, причем общую ипдуктивпость коптура подбирают из условия резонанса.

Предлагаемые схемы испытательной установки с компепсацией потерь показаны на фиг. 1 и 2.

Резонансный контур но фиг. 1 ничем ие отличается от разобранной известно ; схемы и параметры его онределяются из общеизвестных формул, описывающих процесс колебательного разряда емкости в цепи, еодержащей индуктивность и активные сопротивления, ири заданной собственной угловой частоте.

Отличием предлагаемой схемы является подключепный к резонансному контуру на вееь период испытания внешний источник переменного напряжения /Уд, образующий в момент включения контура запас реактивной энергии в емкости и индуктивности контура и покрывающий потери в его активных сонротивлениях. При возникновении дуги на расходящихся контактах испытуемого выключателя энергия, поглощаемая в дуге, также может быть целиком или частично покрыта за счет мощности этого внешнего источника, и значения напряжения и тока к концу испытания в таком контуре завиеят лишь от величины этой мощности.

Исходным моментом для начала испытания в предлагаемых схемах является момент настучтления усгаповившегося режима в колебательном контуре, резонансном но отноилеиию к частоте внешнего источника напряжения. В этот момент на фиг. 1 и 2 замкнут вспомогательный выключатель А, находящийся в цепи геиератора, и испытуемый выключатель Б, через который проходит ток, циркулирующий в резонансном контуре.

Для фиг. 1 величина этого тока определяется выражением:

/иси. - /а I/ --. (1)

., Л

где /а-ток генератора, равный -Zg - эквивалентное сопротивление контура, равное

С,

г Г| -i- г, - сум-марпое активное coiipOTiiiiae.niC мотвии контура. В зависимости от соотношения У.,, к г значение Лц-,;. .жот во много раз иреносходить величину тока генератора.

При отключении испытуемою выключателя Б на его расходящихся контактах возкикиет дуга и активная лющность, нотреб.тяемая от виешнего источника, соответственно увеличится. Если ири этом и :1еделы1г я мощность виешнего источника будет достаточна для покрытия суммарных потерь коитура, складь ваюш,ихся из потерь в активных сопротивлениях элементов контура и моидиости, pacxoдye ю при горенин дуги, то величина тока, проходящего через испытуемый выключате.ть (/исп-) le будет ниже значения, определенного ио формуле (1). -Под г в этом случае следует поиг1мать эквивалентное активное сопротивление контура в процессе испытания, учитывающее и сопротивление ауги r,i . Нели же генератор сможет покрыть только часть потерь в контуре, то в процессе испытания будет расходоваться также п энергия, запасенная за время нереходного процесса включения контура и его эле.мептах (С, /-); и ток в контуре будет соответственно уменьшаться.

При одиом из переходов тока контура через нуль дуга на расходящихся контактах испытуемого аппарата погаснет и шунтированная рапее емкость Со автоматически включится последовательпо в цепь контура. Параметры контура при этом измепятся, у-словия резонанса контура но OTHonjeHHio к частоте виеип.его источника нарушапся и в контуре начнется высокочастотный переходиьп процесс перераспределения энергии между С, L и Со, иалагающийея на основную кривую напряжения генератора. Скорость восстановленпя папряжения на дугово.м промежутке будет в основном определяться соотнощением С и Со и путем изменения емкости CQ может быть доведена до желаемой величины.

Па этом цикл испытания заканчивается. Отключением выключателя А генератор отсоедиияют от резонаненого коитура, который затем разряжают.

Поскольку исиытательное нанряжение на фиг. I равно нанряжению источника, ири осуществлении такой на высокие наиряжения потребуется соответствующий геператор.

В этом с,тучае более удобиой является вторая предлагаемая схема (фиг. 2), в которой обгцая индуктивность контура распределена между его ветвями, веледстпие чего ири заданном напряжении генератора напряжение на дугогася цем аппарате может быть соответственно повышено до желаемой величины.

Суммарная индуктивность контура, равная сумме иидуктнвностп иравой и левой ветви, как и ранее, должна удовлетворять при заданном зиачении емкости С контура условиям резопаиса. но значение эквивалентного сопротив; ения такого контура будет иное и иапряженпе на выключателе (i ia-n-) находящемся в левой ветви схемы, будет выше, чем папрнженне генератора. Величина испытательпого тока и наиряжев такой схеме определяется выpaжeиия iи:

/„о.. - /п 1/ и ,с„. (2) V г

где э - эквивалентное сопротивлеиие коитура с распределенными ио его ветвям индуктивноетями, равное -;--;

- 3 -Л 617S3

,

., /-„

Л 61783- 4 1,1 - суммарная индуктивность контура, рав;1ая А, -;- I.-,;

, - коэ:Ь,фн1и1ент распределения, равный отмошс-пио -----; /а Ч а - ТОК И нанряжснlic геиервтора;

г - сул марное активное сопротивление ветвей контура.

,

значение отношения -- т, :-; -- задается соотношением

( ИСПпринятых В схеме напря 1сеиий генератора и иснытуемого аппарата и диктуется техпико-экопомнческими соображениями. Процесс испытания Б схеме с распределенной между ветвями индуктивностью аналогичен 1 спытанию, описанному для схемы фпг. 1.

Предлагаемые схемы могут бьггь использованы в качестве основHbix нспьпательных установок для специальных лабораторий разрывiioii мощности при аннаратостроптельных заводах и в качестве элемента оборудования пспытательных стендов в эпергосистемах. В этом случае в качестве исгочпика напряжения может быть использован какойлнбо мощный однофазный трансформатор резерва системы. Испытания в цени контура соверщенно безопасны для системы, а полученные в контуре разрывной ток и напряжение могут значительно превосходить ве. 11чины, которые можно получить от системы нри неносредственном коротком 3aN biKaii ii-i в ней.

Очеви;ию, что с зреиия осуществления иредлагаемых установок схемы фнг. 1 и 2 отличаются ;u-iuib конструктивным выполнением реактора, которьи лля второй схемы должен допускать возможность вкл очени.я частн обмотк -, в левую ветвь контура, т. е. должен состоять плм из нсскольк1. едппнц нлдП 1- л1еть отпайки.

Предмет и з о б р е т е н н я

I. Снособ иснытаиия дугогасящей аппаратуры на разрывную мощность, но которому испытуемый аниарат включают в резонансный конт .1, о т л н ч а ю щ и J с я тем. чго для со:)Дания в контуре занаса энергии и комненсации noiepb в активных соиротивлениях контура и дуге, контур, иарал1етры которого подобраны из условия резонанса токсв, питают в течеиие rscero времени зарядки и пснытания от источника мепеменного тока.

::. iipiseA осугцес/.в.тения снособа по п. 1, о т л и ч а к) HI и и с я тем. что, с не.-|ью поны1не1;;:я иаиряжения иа испытуемом аппарате, послед}П1Й включают 3 ветвь лОггура, содержащую пос.тедовательно включенные емкость и часть обн1.ей индуктивности контура, нричем общую нндуктпвнссть подбирают из условия резонанса токов но отнощегпно к частоте вне1ннего иеточпика переменного тока.

-о

т

J

UucnUa