Синтетическая схема для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения на включающую способность. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний, повышение надежности устройства. Цель достигается введением в устройство конденсатора 8, шунтирующего источник 1 тока включения, конденсаторов 5 и 6, причем коммутатор выполнен в виде мостовой схемы, противоположными ветвями которой являются реакторы 3, 4 и конденсаторы 5, 6, первая диагональ мостовой схемы соединяет вторые выводы источников 1 и 2 тока и напряжения включения, параллельно последнему подключен объект контроля - коммутационный аппарат (КА) 9, второй диагональю мостовой схемы является коммутационный элемент (КЭ) 7, включение которого происходит автоматически в момент пробоя межконтактного промежутка КА 9. В устройстве сокращена задержка подключения источника 1 тока включения, что приблизило условия испытаний к реальным. Упрощение и повышение надежности достигнуто сокращением числа элементов устройства. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения на включающую способность. Цель изобретения повышение достоверности результатов испытания, повышение надежности и упрощение устройства за счет приближения условий испытаний к реальным и сокращения числа элементов устройства. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 схема устройства с последовательным разрядником в качестве коммутирующего элемента; на фиг. 3 - выполнение конденсаторных ветвей мостовой схемы коммутатора в виде дополнительных мостовых схем. Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 тока включения, источник 2 напряжения включения, реакторы 3, 4, конденсаторы 5, 6, коммутирующий элемент (КЭ) 7, конденсатор 8 и коммутационный аппарат (КА) 9, являющийся объектом контроля, причем первые выводы источников 1 и 2 тока и напряжения включения соединены с первой клеммой для подключения КА 9, конденсатор 8 подключен параллельно выводам источника 1 тока включения, конденсаторы 5, 6 являются первыми, а реакторы 3, 4 вторыми противоположными ветвями мостовой схемы, первая диагональ которой соединяет второй вывод источника 1 тока включения с второй клеммой, для подключения КА 9, и вторым выводом источника 2 напряжения включения, а ко второй диагонали подключен КЭ 7. На фиг. 3 первая дополнительная мостовая схема состоит из конденсаторов 5.1 и 5.2 и резисторов 10.1 и 10.2, вторая соответственно конденсаторов 6.1 и 6.2 и резисторов 11.1 и 11.2. Устройство работает следующим образом. Конденсаторы 5 и 6 заряжают от источника 2 напряжения включения, имеющего встроенное токоограничивающее сопротивление, до требуемого испытательного напряжения. Включают источник 1 тока включения (ударный синхронный генератор, мощную сеть или заряженный колебательный контур), подключаемый к КА 9 непосредственно или через трансформатор, обеспечивающий в подключенной к нему последовательной цепи, содержащей реакторы 3 и 4 и включенные КЭ 7 и КА 9, испытательный ток к.з. - ток включения. Источник 1 тока включения на выходе зашунтирован конденсатором 8, емкость которого значительно больше емкости конденсаторов 5 и 6, а емкостные сопротивления на три и более порядков больше сопротивления последовательной цепи, содержащей реакторы 3 и 4 и включенные КЭ 7 и КА 9. После этого подается команда на включение КА 9. В момент пробоя между сближающимися при включении контактами испытываемого КА 9, к которому приложено напряжение включения от заряженных конденсаторов 5 и 6, последние через конденсатор 8 и искру в КА 9 оказываются подключенными соответственно к реакторам 3 и 4. В результате этого напряжение на КЭ 7, которое до момента пробоя межконтактного промежутка КА 9 равнялось напряжению заряда конденсаторов 5 и 6, практически мгновенно возрастает в пределе до удвоенного значения (суммарное напряжение на конденсаторах и реакторах), что вызывает пробой его межконтактного промежутка. Следовательно, испытываемый КА 9 через реакторы 3 и 4 и КЭ 7 оказывается подключенным к источнику тока 1 включения. В качестве КЭ 7 может быть использован неуправляемый искровой промежуток, настроенный на разрядное напряжение, несколько большее напряжения заряда конденсаторов 5 и 6, или коммутационный аппарат, например, аналогичный испытываемому, команда на включение которого подается с некоторым запаздыванием по отношению к команде на включение КА 9. Конденсатор 8 служит для исключения из цепи разряда конденсаторов 5 и 6, индуктивности источника 1 тока включения и защиты последнего от перенапряжений в момент пробоя КА 9. Преимуществом данного устройства является то, что в нем отсутствуют какие-либо системы индикации момента пробоя межконтактного промежутка испытываемого аппарата и управляемые искровые промежутки, что повышает надежность устройства и упрощает его конструктивное выполнение. Наличие только одного коммутирующего элемента, включение которого производится за счет значительного перенапряжения, возникающего на его контактных автоматически в момент пробоя межконтактного промежутка испытываемого аппарата, сокращает время задержки подключения источника тока, что приближает условия испытаний к реальным. На фиг. 2 показана схема устройства с последовательным включением источников. В этой схеме к КА 9 прикладывается суммарное напряжение источников 1 и 2 тока и напряжения включения. При пробое межконтактного промежутка КА 9, срабатывает КЭ 7, закорачивающий источник 2 напряжения включения и собирающий контур тока включения. На фиг. 2 показана схема, в которой в качестве КЭ 7 использован последовательный разрядник, состоящий из нескольких, последовательно соединенных неуправляемых искровых промежутков. Резистивные и емкостные элементы, присоединенные параллельно искровым промежуткам, обеспечивают равномерное распределение напряжения между последними при подключении источника напряжения постоянного тока или переменного тока промышленной частоты и резко неравномерное распределение при пробое межконтактного промежутка испытываемого аппарата. Практически в пределе удвоенное напряжение заряда конденсаторов 5 и 6 прикладывается сначала к первому промежутку, не зашунтированному конденсатором, после его пробоя ко второму и т.д. В результате обеспечивается многократное перенапряжение на контактах коммутирующего элемента, что приводит к еще большему сокращению времени задержки подключения источника 1 тока включения и расширению области мгновенных значений пробивных напряжений КА 9. На фиг. 3 показана другая схема, позволяющая реализовать многократное (в пределе четырехкратное) перенапряжение на контактах КЭ 7. В этой схеме введены дополнительные неуправляемые искровые промежутки (ИП) 12, 13, рассчитанные на коммутацию только тока источника напряжения. Принцип работы схемы основан на том, что в момент пробоя КА 9 сначала пробиваются дополнительные ИП 12, 13, благодаря удвоению напряжения на их контактах, что после этого учетверенное (в пределе) напряжение включения напряжение заряда конденсаторов 5.1, 5.2, 6.1 и 6.2 прикладывается к КЭ 7. По такому принципу можно реализовать еще большую кратность перенапряжений на КЭ 7. В этой схеме индуктивные или резистивные элементы дополнительных мостовых схем должны иметь сопротивления, значительно большие сопротивлений реакторов 3 и 4 основной мостовой схемы. Указанные выше значения кратности перенапряжений "в пределе" реализуются тогда, когда индуктивность резисторов 3 и 4 во много раз превышает индуктивность разрядного контура, включающего в себя КА 9, конденсатор 8, КЭ 7 и соединительные токопроводы (фиг. 1). В то же время увеличение индуктивности реакторов 3 и 4 приводит к ограничению тока включения. Это противоречие разрешается применением реакторов с нелинейной индуктивностью, входящей в насыщение после начала протекания тока включения. Наиболее целесообразно применение для данной схемы реакторов, выполненных в виде отрезков шин (токопроводов) с надетыми на них ферритовыми кольцами. Данная схема может работать и в случае применения в качестве источника 2 напряжения включения источника переменного тока, например, колебательного контура низкой частоты или трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику тока. В этом случае срабатывание КЭ 7 произойдет только тогда, когда мгновенное значение напряжения пробоя межконтактного промежутка КА 9 будет не ниже определенной величины. Например, в случае применения в качестве КЭ 7 последовательного разрядника с четырехкратным перенапряжением его межконтактных промежутков, приняв, с запасом, что надежное срабатывание произойдет при напряжении, составляющем 30% от выдерживаемого напряжения, относительное содержание апериодической составляющей тока включения составит более 95% что вполне достаточно при испытаниях на включающую способность в синтетических схемах. ГОСТ 687-78 допускает проводить испытания с полной апериодической составляющей непосредственно от источника пониженного напряжения. Действительно, при Umsin 
= 0,3 Um, где фаза напряжения включения, при которой происходит пробой межконтактного промежутка испытываемого аппарата, 
. Таким образом, предлагаемая схема позволяет испытывать коммутационные аппараты высокого напряжения на включающую способность в синтетических схемах в режимах, не отличающихся от работы аппаратов в реальных сетях при испытаниях в прямых схемах. Создание прямых испытательных схем для таких испытаний связано с сооружением установок, мощность которых должна на порядок превышать мощность установок для синтетических испытаний. Использование данного изобретения позволит обеспечить проведение испытаний при значительно меньших капитальных затратах.
Формула изобретения
1. Синтетическая схема для испытания коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащая источник тока включения, источник напряжения включения, два реактора и коммутатор с коммутирующим элементом, причем первые выводы источников напряжения и тока включения соединены с первой клеммой для подключения объекта контроля, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания, надежности и упрощения, в нее введены три конденсатора, причем первый конденсатор подключен параллельно выводам источника тока включения, коммутатор выполнен в виде мостовой схемы, первыми двумя противоположными ветвями которой являются первый и второй реакторы, а вторыми второй и третий конденсаторы, второй вывод источника тока включения через первую диагональ мостовой схемы коммутатора соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля и с вторым выводом источника напряжения включения, а к второй диагонали мостовой схемы коммутатора подключены выводы коммутирующего элемента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона напряжения включения и сокращения времени коммутации, коммутирующий элемент выполнен в виде последовательного разрядника. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкостные ветви мостовой схемы коммутатора выполнены также в виде мостовых схем, одни противоположные ветви которых состоят из конденсаторов, а другие из индуктивных и/или резистивных элементов, причем первые их диагонали являются ветвями мостовой схемы коммутатора, а к вторым диагоналям подключены дополнительные коммутирующие элементы. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности величины тока включения, реакторы коммутатора выполнены с нелинейной индуктивностью. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что реакторы с нелинейной индуктивностью выполнены в виде токопроводов с надетыми на них ферритовыми кольцами.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
