Способ включения высоковольтного выключателя и устройство для его реализации Советский патент 1981 года по МПК H01H33/59 

Недостатком данного способа является то, что он не исключает возможности появления во включаемой цепи высокого напряжения переменного тока больших бросков тока и длительных ферорезонансных повышений напряжения, например, на второй гармонике, если выключатель быстродействующий, а включаемая цепь содержит нелинейные индуктивности. Быстродействуняций выключатель делает возможным включение электрической цепи высокого напряжения при любых фазных углах синусоиды напряжения сети. Включение электрической цепи с нелинейными индуктивностями в момент времени, близкий к переходу синусоиды питаквдего напряжения через нуль, приводит к большим броскгии тока и может вызывать феррорезоаансные повышения напряжения. Такие длительно существующие броски TOKal, соизмеримые с токами коротких залшканий (до 3,3 КА), и повышения напряжения до 1,5UA, и более) отмечены, в частности, .в испытаниях,проводившихся в электропередачах сверхвысокого напряжения. Воздействие указанных бросков тока нежелательно для обмоток трансформаторов, а воздействие феррорезонансных повышений напряжения представляет опасность для изоляции электрической цепи; кроме того они могут вызывать -отключение цепи от действия релейных защит и затруднять нормальную эксплуатацию электрической цепи.

Известен высоковольтный выключатель , состоящий из нескольких идентичных модулей, каждый из которых содержит неподвижные и подвижные контакты, установленные в дугогасительной камере, и систему передачи управляющего сигнала с блока управления к подвижным контактам, содержащую последовательно соединенные электромагнит включения, блок клапанов низкого потенциала, канал передачи управляющего сигнала на блок клапанов высокого потенциала и подвижный шток на котором закреплена траверса с подвижными контактами э.

Однако этот выключатель не реализует предлагаемый способ.

Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения перенапряжений и бросков тока намагничивания при включении электрических цепей с нелинейными индуктивностями.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу включения высоковольтного выключателя, при которо после подачи команды на включение уменьшают межконтактный промежуток выключателя от полного до нуля со скоростью, характерной для данного вьжлючателя, при достижении межконтактным промежутком выключателя величины, при которой его пробивное напряжение соответствует, по крайне

мере, номинальному напряжению цепи, скорость уменьшения межконтактного промежутка снижают в 2-5 раз по отношению к скорости, характерной для данного выключателя.

Для реализации предлагаемого способа в высоковольтном выключателе в систему передачи управляющего сигнала, по крайней мере, одного модуля выключателя введен элемент задержки.

Элемент задержки может быть выполнен в виде элемента времени и включен в цепь электромагнита включения модуля выключателя.

Элемент задержки может быть выполнен также в виде дроссельной шайбы регулируемого диаметра, установленной в один из клапанов блоков клапанов низкого или высокого потенциала.

Кроме того, элемент задержки может быть выполнен в виде механического или пневматического демпфера, связанного с подвижным штоком.

Физическая сущность данного способа заключается в следукяцем.

Электрическая прочность межконтактного промежутка выключателя пропорциональна расстоянию между контактами; соответственно скорость снижения электрической прочности пропорциональна скорости уменьшения промежутка между контактами. Поэтому для получения включений вблизи амплитуды синусоиды питающего напряжения достаточно в 2-5 раз снизить скорость уменьшения межконтактного промежутка по сравнению с обычными скоростями выключателей. Уменьшение скорости сближения контактов может быть осуществлено в течение всего периода движения контактов от их исходного разомкнутого до сомкнутого положения.Однако практически важна скорость сближения контактов лишь на заключительной стадии, соответствующей зоне возможного электрического пробоя межконтактного промежутка рабочим напряжег нием цепи, т.е. в том диапазоне межконтактных расстояний, где пробивное напряжение снижается от примерно номинального фазного напряжения цепи до нуля. Поскольку продолжительность движения контактов выключателя составляет лишь часть полного времени его включения oкoлo 15-30%),снижение скорости уменьшения межконтак тного промежутка на заключительной стадии движения контактов мало сказывается на полном времени включения выключателя. Это может быть достигнуто в современных модульных воздушных выключателях высокого напряжения, где для этой цели достаточно искусственно создат ь небольшую (около 2-5 мкс) разновременность в моментах включения отдельных модулей в пределах полюса выключателя. Действительно, когда полный межконтактный промежуток выключателя образован несколькими идентичными последовател но соединенными промежутками модулей полная межконт.актная электрическая прочность выключателя примерно равна сумме прочностей этих промежутков. Соответственно скорость сйижения пол ной межконтактной прочности равна сумме скоростей снижения прочности этих промежутков, а скорость уменьшения межконтактного прюмежутка сумме скоростей уменьшения этих промежутков . Если часть модулей просто задержать во включении, то на заключительной стгшии включения межконтак тный промежуток выключателя сводится к сумме промежутков только этих моду лей, и скорость уменьшения межконтак тного промежутка оказывается значительно меньше, чем при обычном одновременном включении всех модулей. На чертеже схематически изображен полюс высоковольтного модульного выключателя . Полюс такого выключателя состоит из нескольких идентичных модулей 1, каждый из которых содержит расположенную на высоком потенциале дугогасительную камеру 2 с неподвижными 3 и подвижными 4 контактами. Подвижный контакт 4 управляется с потенциала земли системой 5 передачи управлякяце го сигнала, которая состоит из после довательно соединенных электромагнита б включения, блока 7 клапанов низкого потенциала, канала 8 передачи управляющего импульса на высокий потенциал, блока 9 клапанов высокого потенцисша и подвижного штока 10, на котором закреплена траверса 11 с подвижным контактом 4. Элементы 2-11 содержатся в каокдом модуле 1 полюса выключателя. Управляющий сигнал длямодулей 1 вырабатывается в блоке 12 управления. Элемент 13 задержки введен в систему 5 передачи управляющего сигнала,по крайней мере, в одном из Модулей 1 полюса выключателя. Устройство работает следующим образом. Когда необходимо включить выключатель, блок 12 управления вырабатывает управляющий сигнал, поступающий ко всем модулям 1 полюса выключателя в их систему 5 передачи управляющего сигнала. В модулях, не содержащих элемента 13 задержки, управляющий сигнал по элементам 6-10 поступает на высокий потенциал и преобразуется в механическое перемещение траверсы 11 и подвижного контакта 4, сближающегося с неподвижным контактом 3. В модулях, содержащих элемент 13 за-. держки, управляющий сигнал по элементам 13,6, 7, 8, 9 и 10 также поступает на высокий потенциал, но с задержкой лt,определяемой уставкой по аремени элемента 13. В результате движение подвижных контактов 4 в этих модулях начинается и заканчивается с той же задержкой Д t относительно модулей, не имеющих элемента 13 задержки . Указанный сдвиг приводит к тому, что на заключительной стглии включения выключателя скорость уменьшения межконтактного промежутка оказывается сниженной. Степень этого снижения, т.е. отношение скорости уменьшения межконтактного промежутка в устройстве к скорости уменьшения в аналогичном выключателе, не имеющем элементов 13, примерно равна отношению количества модулей 1, снабженных элементом 13 задержки, к полному количеству модулей 1 в полюсе выключателя. Элемент 13 задержки может быть конструктивно выполнен, например, в виде элемента времени, включенного в цепь электромагнита включения; в виде дроссельной шайбы регулируемого диаметра, установленной в один из клапанов блока 7 клапанов низкого потенциала; в виде такой же шайбы, установленной в один из клапанов .блока 9 клапанов высокого потенциала, в виде механического или пневматического демпфера, связанного с подёижным штоком 10. Таким образом, данное изобретение позволяет исключить насыщение нелинейнвлх индуктивностей электрической цепи высокого напряжения при ее включениях, что уменьшает их влияние на работу этой цепи. Исключение медленно затухающих бросков тока и феррорезонансных повышений напряжения облегчает условия работы обмоток трансформа.торов и изоляции цепей высокого напряжения, исключает возможность ложного действия релейной защиты этих цепей, облегчает их эксплуатацию и соответственно повышает нгщежность. За счет простоты данный способ и устройство могут найти широкое применение в электрических цепях высокого напряжения. Его использование особенно целесообразно в электропередачах сверхвысокого напряжения переменного тока, при эксплуатации которых возникают трудности и в которых применены именно модульные воздушные выключатели. Формула изобретения 1. Способ включения высоковольтного выключателя, при котором после поачи команды на включение уменьшают ежконтактный промежуток выключателя от полного до нуля со скоростью, характерной для данного выключателя. отличак)едийс1С тем, что, целью повышения надежности путем граничения перенапряжений и бросков ока намагничивания при включении лектрических цепей с нелинейными ндуктивностями, при достижении меж