Коммутационное устройство высокого напряжения

 

Использование: в электротехнике, в электрических аппаратах высокого напряжения, установленных в распределительных устройствах высокого напряжения. Сущность: устройство содержит разъединитель с дистанционно управляемым приводом, последовательно с которым подключена колонна варисторов, шунтированная токопроводящим ножом. Варисторы и нож устанавливают на изоляционной конструкции, в качестве которой может быть использована изоляционная колонка разъединителя, либо шинная опора. Колонка вариаторов может быть смонтирована во внутренней полости изоляционной колонки токопроводящего ножа. Изоляционное межконтактное расстояние токопроводящего ножа меньше межконтактного расстояния разъединителя. При отключении разъединителя сначала подают команду на отключение ножа, а потом в цепь отключения вводят варистор, после чего отключают разъединитель. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам высокого напряжения, и может быть использовано в распределительных устройствах с уменьшенным числом силовых выключателей.

Известна трехфазная группа разъединителей с увеличенным расстоянием между фазами с целью увеличения отключающей способности разъединителей, так как при увеличении расстояния между фазами увеличивается допустимое растяжение дуги, а следовательно, и отключающая способность разъединителя [1] Недостатком данного технического решения является ограничение допустимого увеличения длины дуги, которое обусловлено возможностью перекрытия изоляции на землю.

Известен также разъединитель с ОПН, подключенным параллельно по-крайней мере одной из изоляционных колонок разъединителя [2] Повышение отключающей способности разъединителя обусловлено в данном случае снижением напряжений на контактах разъединителя относительно земли, а следовательно, и между контактами. Указанный ОПН может быть размещен, в частности, во внутренней полости изоляционной колонки разъединителя [3] Недостатком данного технического решения является ограниченная величина отключающей способности разъединителя, что обусловлено трудностями существенного снижения уровня перенапряжений в сети.

Известны комбинации разъединителя с дугогасящими устройствами (масляной камерой, плавкой вставкой и др.), описанные в [4] Недостатком указанного технического решения является усложнение конструкции, вызываемой использованием дополнительных подвижных элементов, в частности, для замены плавких вставок.

Известно также коммутационное устройство с шунтирующим резистором, имеющим резконелинейную вольт-амперную характеристику и подключенным параллельно части дугогасящих камер [5] Недостатком этого технического решения является необходимость дорогостоящего дугогасительного устройства. При отсутствии дугогасительного устройства, что имеет место при отключении разъединителя, переход тока с ножей разъединителя на резистор с высоким начальным сопротивлением будет затруднен вследствие влияния собственной индуктивности цепи резистора. Известно устройство коммутации цепи высокого напряжения с двумя поворотными изоляционными колонками, принятое за прототип [6] Недостатком этого технического решения является крайне низкая величина его коммутационной способности, т.е. его способности отключать рабочие токи.

Целью изобретения является повышение коммутационной способности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что коммутационное устройство высокого напряжения, содержащее разъединитель с автоматическим дистанционным управляемым приводом, дополнительно содержит включенный последовательно с разъединителем нормально замкнутый токопроводящий нож, соединенный с собственным приводом, сблокированным с приводом разъединителя, и колонку варисторов, подключенную параллельно токопроводящему ножу, которые установлены на изоляционной конструкции. Кроме того, токопроводящий нож может быть установлен на изоляционной колонке разъединителя. Помимо этого токопроводящий нож может быть установлен на дополнительной изоляционной колонке, а колонка варисторов во внутренней полости изоляционной колонки токопроводящего ножа, при этом изоляционное межконтактное расстояние токопроводящего ножа меньше изоляционного межконтактного расстояния разъединителя, а вольт-амперная характеристика колонки варисторов выполнена таким образом, что при номинальном токе отключения устройства напряжение на колонке ниже импульсной прочности межконтактного промежутка токопроводящего ножа.

На фиг. 1 схематически представлено предложенное устройство; на фиг.2 блок-схема дистанционного управления приводом устройства.

Устройство содержит разъединитель 1, последовательно с которым на дополнительной изоляционной колонке 2 установлен токопроводящий нож 3 типа короткозамыкателя, а параллельно токопроводящему ножу 3 колонка варисторов 4, выполненных, например, на основе ZnO.

Блок-схема содержит исполнительный орган отключения токопроводящего ножа 5 и первое реле времени 6, на вход которых поступает сигнал на отключение предлагаемого устройства коммутации. Выход реле времени 6 соединен с входом исполнительного органа отключения 7 привода разъединителя 1 и входом второго реле времени 8, выход которого соединен с исполнительным органом включения 9 привода токопроводящего ножа 3.

Устройство работает следующим образом.

Пусть, например, коммутационное устройство установлено в цепи понижающего трансформатора в нормальном режиме, токоограничивающий нож 3 и разъединитель 1 включены и по нормально замкнутым контактам цепочки токопроводящий нож 3 разъединитель 1 протекает ток нагрузки. При подаче команды на отключение устройства она поступает сначала на исполнительный орган отключения 5 (токопроводящего ножа 3). В результате расхождения контактов ножа 3 возникает дуга. При погасании дуги на контактах ножа 3 в один из моментов перехода через ноль тока нагрузки на контактах возникает напряжение, амплитуда которого выше колена вольт-амперной характеристики варистора 4. При этом сопротивление резко падает, и ток начинает протекать по цепочке варистор 4 разъединитель 1. Токопроводящий нож 3 не должен отключать ток нагрузки. Смысл предлагаемого решения заключается в том, чтобы выбрать вольт-амперную характеристику варистора таким образом, чтобы уже при малом расхождении контактов ножа ток нагрузки протекал не через нож, а через варистор. Это достигается тем, что номинальное напряжение варисторов ниже номинального напряжения разъединителя 1.

В этом случае при расхождении контактов токопроводящего ножа 3 дуга на нем шунтируется более низким сопротивлением варистора, что приводит к погасанию дуги на ноже 3. В обрываемую разъединителем 1 токовую цепь вводится варистор. Реле времени 6 осуществляет задержку отключения разъединителя 1, достаточную для отключения ножа 3, и подает сигнал на исполнительный орган 7 разъединителя 1.

При расхождении контактов разъединителя 1 и горении дуги между ними ток в цепи носит несинусоидальный характер, с практически бестоковой паузой, так как в токовую цепь введено резконелинейное сопротивление варистора 4. Влияние варистора 4 играет двоякую роль. Во-первых, ограничивает амплитуду отключаемого разъединителем 1 тока. Во-вторых, изменяет форму тока. Нелинейность тока, вызванная введением варистора, дополнительно облегчает гашение тока нагрузки разъединителем 1. Режим бестоковой паузы может составлять 3-5 мс, что определяется параметрами вольт-амперной характеристики варистора 4. Наличие бестоковой паузы позволяет разъединителю восстановить электрическую прочность и вследствие этого отключить ток нагрузки.

Введение варистора в цепь разъединителя позволяет увеличить отключаемый ток присоединения. Например, ПТЭ разрешает отключать разъединителем ненагруженные трансформаторы мощностью до 200 МВА. Предлагаемое решение позволяет увеличить мощность отключаемого разъединителем трансформатора и не ставить в этой цепи выключатель. В этом заключается дополнительный эффект от предлагаемого технического решения.

Формула изобретения

1. КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее разъединитель с автоматическим дистанционным управляемым приводом, отличающееся тем, что дополнительно содержит включенный последовательно с разъединителем нормально замкнутый токопроводящий нож, соединенный с собственным приводом, сблокированным с приводом разъединителя, и колонку варисторов, подключенную параллельно токопроводящему ножу и установленную на изоляционной конструкции.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве изоляционной конструкции использована опорная изоляционная колонка разъединителя.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве указанной изоляционной конструкции использована шинная опора.

4. Устройство по п. 1, или 2, или 3, отличающееся тем, что колонка варисторов размещена во внутренней полости изоляционной колонки токопроводящего ножа.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что изоляционное межконтактное расстояние токопроводящего ножа меньше изоляционного межконтактного расстояния разъединителя, а вольт-амперная характеристика колонки варисторов выбрана таким образом, что при номинальном токе отключения устройства напряжение на колонке ниже импульсной прочности межконтактного промежутка токопроводящего ножа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2