Устройство для фиксации коммутационного износа выключателей

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным масляным выключателям электрических сетей. Целью настоящего изобретения является увеличение межремонтных сроков выключателей. Это достигается введением диодно-резисторного преобразователя для расчета степенной функции от тока короткого замыкания. Устройство содержит трансреактор 3, подключенный первичной обмоткой к трансформатору тока 2, контролирующему ток высоковольтного масляного выключателя 1; выпрямитель 10, вход которого подключен через регулировочный резистор 4 к вторичной обмотке трансреактора; генератор импульсов 38-47, соединенный через схему совпадения, собранную на элементах 30-32, 34-37 с счетчиком импульсов 33; запоминающий конденсатор 21, который соединен с выходом замыкающего контакта реле повреждения 20, а размыкающим контактом реле повреждения 22 подключен через линеаризирующий преобразователь, собранный на составном транзисторе 23 и элементах 24-28, к переходу эмиттер-база входного транзистора 30 схемы совпадения; параллельно выходу выпрямителя подключен делитель напряжения на резисторах 9, 19, к одному из которых, соединенному с плюсовым выводом выпрямителя, включены параллельно четыре диодно-резистивные цепочки 5-18, причем аноды всех диодов соединены с плюсовым выводом выпрямителя, а общая точка резисторов делителя напряжения подключена к входу замыкающего контакта реле повреждения, все катоды диодов диодно-резисторных цепочек через дополнительные резисторы подключены к стабилизирующему напряжению. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным масляным выключателям электрических сетей.

Известны устройства для фиксации величин токов короткого замыкания в электрических сетях и оценки коммутационного износа масляных выключателей [1, 2] , содержащие трансреактор, выпрямитель, запоминающий конденсатор, линеаризирующий преобразователь, генератор импульсов, соединенный через схему совпадения со счетчиком импульсов.

Недостаток этих устройств в том, что они не позволяют оценить реальный коммутационный износ (КИ) масляного выключателя. В соответствии с новыми исследованиями, проведенными в ЛПО "Электроаппарат" и Научно-исследовательском центре высоковольтной аппаратуры (НИЦ ВВА) зависимость КИ от значений токов КЗ определяется соотношением [3]:) (*) где I - отключаемый ток масляного выключателя MB; I_ОНОМ - ток, для которого нормируется допустимое количество операций отключения MB; n_I, n_o - соответственно число операций отключения при токах I и I_ОНОМ; γ - коэффициент, находящийся для различных MB в пределах 1,2-2,5, этот коэффициент определяет интенсивность износа MB.

Как видно, интенсивность КИ зависит от отключаемого тока в степени γ. В то же время устройства [1, 2] не учитывают эту степенную зависимость, что приводит к большой погрешности оценки коммутационного износа выключателей и уменьшению их межремонтного срока Целью настоящего изобретения является увеличение межремонтных сроков выключателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для фиксации коммутационного износа масляного выключателя, содержащее трансреактор, подключенный первичной обмоткой к трансформатору тока, контролирующему ток высоковольтного масляного выключателя, выпрямитель, вход которого подключен через регулировочный резистор ко вторичной обмотке трансреактора, генератор импульсов, соединенный через схему совпадения со счетчиком импульсов, запоминающий конденсатор, соединенный с выходом замыкающего контакта реле повреждения, а размыкающим контактом реле повреждения подключен через линеаризирующий преобразователь, собранный на составном транзисторе, к переходу эмиттер - база входного транзистора схемы совпадения подключен параллельно выходу выпрямителя делитель напряжения на резисторах, к одному из которых, соединенному с плюсовым выводом выпрямителя, включены параллельно четыре диодно-резисторные цепочки, причем аноды всех диодов соединены с плюсовым выводом выпрямителя, а общая точка резисторов делителя напряжения подключена к входу замыкающего контакта реле повреждения, все катоды диодов диодно-резисторных цепочек через дополнительные резисторы подключены к стабилизирующему напряжению.

Такое выполнение устройства, при котором параллельно выходу выпрямителя включен делитель напряжения на резисторах, к одному из которых, соединенному с плюсовым выводом выпрямителя, включены параллельно четыре диодно-резисторные цепочки, причем аноды всех диодов соединены с плюсовым выводом выпрямителя, а общая точка резисторов делителя напряжения подключена к входу замыкающего контакта реле повреждения, все катоды диодов диодно-резисторных цепочек через дополнительные резисторы подключены к стабилизирующему напряжению позволяет повысить точность фиксации коммутационного износа выключателей и увеличить их межремонтные сроки.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит трансреактор 3, подключенный первичной обмоткой к трансформатору тока 2, контролирующему ток высоковольтного масляного выключателя 1; выпрямитель 10, вход которого подключен через регулировочный резистор 4 ко вторичной обмотке трансреактора; генератор импульсов 38-47, соединенный через схему совпадения, собранную на элементах 30-32, 34-37 со счетчиком импульсов 33; запоминающий конденсатор 21, который соединен с выходом замыкающего контакта реле повреждения 20, а размыкающим контактом реле повреждения 22 подключен через линеаризирующий преобразователь, собранный на составном транзисторе 23 и элементах 24-28, к переходу эмиттер - база входного транзистора 30 схемы совпадения; параллельно выходу выпрямителя подключен делитель напряжения на резисторах 9, 19, к одному из которых, соединенному с плюсовым выводом выпрямителя, включены параллельно четыре диодно-резисторные цепочки 5-18, причем аноды всех диодов соединены с плюсовым выводом выпрямителя, а общая точка резисторов делителя напряжения подключена к входу замыкающего контакта реле повреждения; все катоды диодов диодно-резисторных цепочек через дополнительные резисторы подключены к стабилизирующему напряжению.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном состоянии транзистор 34 закрыт и сигнал с выхода генератора импульсов не проходит к счетчику импульсов 33.

При КЗ в электрической сети через выходные контакты 48 реле 50 срабатывает и своим контактом 20 подключает конденсатор 21 через делитель 9, 19 к напряжению выпрямителя 10, пропорциональному току короткого замыкания. Напряжение подпора U₅ - U₈ на каждом диоде диодно-резисторных цепочек зависит от значений сопротивлений делителя 11, 12...17, 18 и величины опорного напряжения U_СТ. До тех пор пока напряжение выпрямителя меньше любого напряжения подпора, ток проходит только по резистору 9. Если напряжение увеличится, то после того, как оно станет больше величины U₅, диод 5 отпирается и параллельно резистору 9 подключается резистор 12. По мере увеличения напряжения на входе открывается второй диод, третий и так далее. Подпорные напряжения на диодах и значения сопротивлений делителя выбираются так, чтобы обеспечить зависимость выходного напряжения на резисторе 19 U₁₉ = k·U^γ₁₀. Таким образом конденсатор 21 заряжается до напряжения, пропорционального Iγ. При отключении короткого замыкания реле 50 обесточится и конденсатор 21 разряжается через контакт 22 реле 50 и преобразователь 23. Напряжение на конденсаторе уменьшается линейно, так как он разряжается неизменным по величине током. Разрядный ток запирает транзистор 30, в результате чего выходной сигнал генератора импульсов проходит на транзистор 34 и управляет счетчиком импульсов 33.

При полном разряде конденсатора 21 транзистор 30 открывается и запирает транзистор 34, прекратив тем самым счет импульсов генератора. Следовательно, временной интервал разряда конденсатора преобразуется в число импульсов, пропорциональное коммутационному износу выключателя.

Технико-экономическая эффективность изобретения состоит в том, что оно позволяет учитывать уменьшение КИ при отключении MB малых токов короткого замыкания. На простом примере покажем эффективность нового метода нормирования.

Пусть I_ОНОМ = 3500A, n_о =30, а отключаемый ток КЗ I = 2000А. Тогда по существующим нормам "суммарных килоампер" [4] количество отключений тока I = 2000А составит

По новому методу нормирования при этих же условиях (принимая значение γ = 2) по формуле (*) определим

Таким образом допустимое число отключений MB повышается в 1,75 раза. Из предлагаемого примера также видно, что повышение точности фиксации коммутационного износа выключателей позволяет увеличить межремонтные сроки выключателей и, следовательно, уменьшить затраты на их эксплуатацию.

Источники информации
1. А.с. СССР N 324584, МКИ G 01 R 9/10. Устройство для фиксации величин токов короткого замыкания. /Гатальский Г. И. - Открытия. Изобретения, 1972, N 2.

2. Фигурнов Е.П., Курганов В.В. Устройство для прогнозирования ресурса масляных выключателей 27,5 кВ. - В кн.: Режимы работы, диагностика и контроль устройств электроснабжения железных дорог. Межвузовский сборник научных трудов, вып. 153. Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1979, с. 3-5.

3. Бобыльков А.Н., Вишневский Ю.И., Загайкевич Б.Д., Шерман Я.Н., Шлейфман И. Л. Коммутационная износостойкость высоковольтных выключателей. - Электрические станции, 1986, N 4, с. 62-64.

4. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций, пунктов питания и секционирования электрифицированных железных дорог. ЦЭ / 39 30.06.92 г. М., Издательский дом "ЮДЖИ", 1993. - 93с.

Формула изобретения

Устройство для фиксации коммутационного износа масляного выключателя, содержащее трансреактор, подключенный первичной обмоткой к трансформатору тока, контролирующему ток высоковольтного масляного выключателя, выпрямитель, вход которого подключен через регулировочный резистор к вторичной обмотке трансреактора, генератор импульсов, соединенный через схему совпадения с счетчиком импульсов, запоминающий конденсатор, соединенный с выходом замыкающего контакта реле повреждения, а размыкающим контактом реле повреждения подключен через линеаризирующий преобразователь, собранный на составном транзисторе к переходу эмиттер - база входного транзистора схемы совпадения, отличающееся тем, что параллельно выходу выпрямителя подключен делитель напряжения на резисторах, к одному из которых, соединенному с плюсовым выводом выпрямителя, включены параллельно четыре диодно-резисторные цепочки, причем аноды всех диодов соединены с плюсовым выводом выпрямителя, а общая точка резисторов делителя напряжения подключена к входу замыкающего контакта реле повреждения, все катоды диодов диодно-резисторных цепочек через дополнительные резисторы подключены к стабилизирующему напряжению.

РИСУНКИ

Рисунок 1