Выключатель синхронный

 

О П ИЧ — "А

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ 539544

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 26.10.71 (21) 1710391/07 (51) M. Кл. Н 0!Н 31/00

Н 01Н 33/44 (23) Приоритет — (32) (31) (33)

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621 316 542 .064.241.027.3 (088.8) по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 14.02.76 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

1,сио Нитта, Нобуаки Киекуни и Кикуо Кавасаки (Япония) Иностранная фирма

«Фудзи Денки Сейзо Кабусики Кайся» (Япония) (71) Заявитель (54) СИНХРОННЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к области высоковольтного аппаратостроения, в частности к высоковольтным синхронным выключателям.

Известны синхронные выключатели, содержащие две пары главных контактов отделителя, элемент управления, расположенный на высоком потенциале, и разделительный трансформатор для передачи энергии со стороны земли к элементу управления (1). Однако такие выключатели сложны по конструкции, а для обеспечения средств контроля, индикации и измерения напряжения на контактах в них используется делитель напряжения.

Прототипом изобретения является синхронный выключатель, содержащий две пары гла|вных .контактов, две пары контактов отделителя, элемент управления, расположенный на высоком потенциале, и разделительный трансформатор для передачи энергии со стороны земли к элементу управления (21. Этот выключатель также имеет сложную конструкцию, а для обеспечения синхронизации, контроля и измерения снабжен трансформатором тока.

Для упрощения конструкции предлагаемый выключатель снабжен электростатической емкостью, включенной между потенциалом земли и одним из концов обмотки разделительного трансформатора на стороне земли.

На фиг. 1 показана поло вина описываемого выключателя (другая половина, расположен5 ная по правую сторону от штрих пунктирной линии, содержащая те же элементы, не показана); на фиг. 2 — электрическая схема основных элементов выключателя; на фиг. 3— упрощенная схема выключателя; на фиг. 4—

10 схема замещения выключателя; на фиг. 5, а, б — формы напряжения на электростатической емкости; на фиг. 6 — электрическая схема указателя нулевого потенциала; на фиг. 7— формы сигналов в,различных точках указате15 ля нуля.

Пер воначально главные,контакты 1открываются в соответствии с сигналом расцепления, в результате чего между электродами выключателя образуется дуга. Через некоторое вре20 мя после погасания дуги открывается контакт отделителя 2, после чего главный контакт 1 вновь замыкается через определенное время задержки.

Гла1вные контакты 1 расположены внутри

25 корпуса, имеющего форму бака, или кожуха

3. Кожух 3 крепится на двух фарфоровых стойках 4, установленных на корпусе 5, расположенном на стороне, имеющей потенциал

539544

6О

65 земли. Внутреннее пространство, имеющееся в одной из опорных фарфоровых стоек 4, предназначено для прохода сжатого газа, посту пающего из корпуса 5 в кожух 3. Кроме того, в этом пространстве проходят средства передачи сигнала выключения со стороны с потенциалом земли на сторону, имеющую высокий потенциал. Внутри другой опорной фарфоровой стойки 4 расположен элемент, необходимый для приведения в действие размыкающихся главных контактов 1, т. е. соединенный в .каскад разделительный трансформатор 6, составляющий часть рабочей схемы. Главные контакты 1 состоят из неподвижного контакта 7 и расположенного напротив него подвижного,контакта 8. Контакт 8 образует фланец, против которого расположена электромагнитная катушечка 9. Конденсатор 10, заряжающийся через трансформатор 6 каскадного ти па со стороны, имеющей потенциал земли, разряжается на электромагнитную катушку 9 через искровой промежуток 11, при этом разряд вызывается сигналом для расцепления, а операция расцепления выключателя дискретно осуществляется при помощи электромагнитного импульсного усилия, возникающего между катушкой 9 и фланцем подвижного контакта 8.

Один конец обмотки 6а трансформатора 6, который наиболее близко расположен к кожуху 3, соединен с кожухом, тогда как одна из обмоток (6 n+1) трансформатора 6 и, смежная с корпусом 5, соединена с одной из обмоток разделительного трансформатора 12.

Один конец обмотки 6п+1 заземлен через до полнительный конденсатор С. Вывод 13 подведен к указателю нулевой точки, а выводы 14 и 15 соединены с источником переменного тока. Резистор 16 включен между проводником, находящимся под высоким напряжением, и кожухом 3, а конденсатор 17— между кожухом 3 и выводом со стороны источника питания замыкающего контакта отделителя 2.

Таким образом, в предложенном вы ключателе предусматривается наличие определенной вели чины электростатической емкости между стороной с высоким напряжением и стороной, имеющей потенциал земли, что обусловлено включением трансформатора каскадного ти па.

Паразитные емкости 18 — 20 (см. фиг. 2 и

3) образуются между первичными и вторичными обмотками трансформаторо в. Емкость

21, полученная путем последовательного соединения емкостей 18 — 20, представляет собой электростатическую емкость между стороной с высоким напряжением и стороной с потенциалом земли элемента выключателя.

На фиг. 4 представлена схема, на которой показано, что между обоими выводами конденсатора С возникает напряжение Uo в том случае, когда выключатель, имеющий схему в соогветспвии с фиг. 3, подключен к линии передачи, 5

25 зо

Когда размыкающие контакты 1 открыты и в линии отсутствует остаточный заряд, на|пряжение, возникающее между обкладками конденсатора С, имеет вид кривой а, показанной на фиг. 5,а. Эта кривая напряжения показывает, как изменяется напряжение Е источника энергии. Если на линии имеется остаточное напряжение, то это напряжение изменяется по тому же закону, что и напряжение Егз, что показано кривой b на фиг. 5, б.

В предлагаемом выключателе иопользуепся разделительный трансформатор, предназначенный для передачи электрической энергии на сторону с высоким напряжением, причем этот трансформатор имеет паразитные емкости между своими обмотками. Поэтому, если конденсатор С последовательно включен между землей и одной из обмоток разделительного трансформатора, размещенной на низкой стороне, между обкладками этого конденсатора возникает определенное напряжение. Измерение линейного .напряжения осуществляется путем измерения этого индуктированного на пряжения, Соответспвенно, напряжение системы может быть измерено без подсоединения дорогостоящего измерительного трансформатора кондепсаторного типа к источнику энергии или линии передачи, Кроме того, условия, при которых контакты 1 находятся в разомкнутом и замкнутом состояниях, могут быть определены путем измерения абсолютной величины напряжения между двумя вывода ми конденсатора, а следовательно, может быть определено напряжение переключения данного выключателя.

Каждый из контактов 1 выключателя замыкается сжатым газом, поступающим с заземленной стороны в соответствии с командой на замыкание.

Процесс повторного замыкания выключателя состоит в следующем.

Если выключатель быстро замыкается в течение времени, когда остаточный заряд еще присутспвует в линии передачи, сверхнапряжение, которое в несколько раз больше нормального напряжения передачи электроэнергии, возникает в линии передачи. Амплитуда этого всплеска напряжения зависит от соотношения амплитуды остаточного заряда и фазы напряжения источника питания в момент времени, когда данный выключатель замыкается вновь. Однако способ замыкания выключателя должен быть таким, чтобы перенапряжение, возникающее при работе, имело возможно меньшую величину, что имеет важное значение с экономической точки зрения, поскольку при этом можно снизить уровень изоляции данной энергосистемы. Для этого предназначен способ, предусматри|вающий включение резистора, но при этом не представляется возможным существенно подавить перенапряжение, в результате чего он является просто,конппрмерой для подавления амплитуды перенапряжения пассивным образом, 539544

В противоположность этому способ замыкания, соответствующий изобретению, касается системы, в которой замыкание осуществляется синхронно в момент времени, когда напряжение между обоими выводаяи выключателя равно нулю или очень близко к этому значвнию. При этом система выбора полярности напряжения источника питания замыкается синхронно с полярностью остаточного напряжения либо с системой, производящей замыка ние синхронно со специфической фазой на,пряжения источника питания. В соответствии с такой системой синхронного замыкания цепи до полнительные замыкания либо не требуются, либо число их может быть ограничено, что приводит к положительному экономическому эффекту.

Система синхронного замыкания может быть построена из средств управления, предназначенных для синхронного замьгка ния, и выключателя с высоким быстродействием. В этом случае выключатель, изображенный на фиг. 1, может быть использован в качестве быстродействующего выключателя. Средство управления для синхронного замыкания включает в себя другое средство управления, которое формирует синхронизирующий им пульс, имеющий особое соотношение фазы к фазе источника электроэнергии. При этом работа прои|сходит так, что при управлении выключателем амплитуда перенапряжения в момент замыкания цепи выключателя подавляется.

Следовательно, указатель нуля выполняет основную операцию в управлении синхронным замыканием.

Входное на пряжение конденсатора С (см. фиг. 6) прикладывается через фильтр постоянного тока к распределительному трансформатору, а затем к усилителю, усиливающему это напряжение. Усиленное напряжение полностью выпрямляется и прикладывается к элементу НЕ для того, чтобы на выходе его получить сигнал. Поэтому определенный импульс напряжения может быть получен путем соединения другого известного импульсного устройства с выходным зажимом цепи элемента НЕ. Каждой фазе каждого импульса напряжения соответствует нулевая точка переменной составляющей, входного напряжения.

Период врвмени с момента размыкания и до момента повторного замыкания цепи выключателя является постоянной величиной, при этом сигнал для повторного замыкания выключателя вырабатывается устройством управления данной системы. Таки м образом, этот сигнал и выходной сигнал указателя нуля могут быть использованы в .качестве сигнала на замыкание для выключателя путем введения их, например, на вход элемента И.

В конструкции данного выключателя разомкнутый контакт замыкается через определенный промежуток времени замыкания после получения сигнала на повторное замыкание, причем период времени, требующийся для повторного замыкания цепи выключателя, яв5 ляется величиной постоянной. Следовательно, если это необходимо, можно использовать устройство, имеющее выдержку времени на срабатывание с тем, чтобы осущеспвить замыкание разомкнутого контакта в требуемый

10 момент времени и (или) в момент, когда отсутствует перенапряжение при очередном замыкании цепи выключателя, а именно в тот момент, когда напряжение между обоими выводами описываемого выключателя становит15 ся ра вным нулю.

Если остаточный заряд величиной, равной

Ерз, включен (см. фиг. 5, б), то напряжение на зажимах конденсатора С проходит через нуль в моменты времени 4, 1, 4, 4 и т. д. В результате этого получают внутренние ситналы в эти моменты времени в указателе нуля.

Однако при использовании указателя нуля в случае, когда сигнал имеет переменную составляющую, необходимо передавать как переменную, так и постоянную составляющие на вход усилителя, минуя фильтр постоянного тока и разделительный трансформатор. При поступлении сигнала на повторное замыкание в момент времени t< внутренний сигнал, образуемый в момент времени t>, используется для того, чтобы передать сигнал на повторное замыкание цепи в данный выключатель в момент времени 4. В этом случае можно установить заведомо определенную выдержку времени, величина которой зависит от времени замыкания выключателя при наличии внутреннего сигнала. При этом операция повторного замыкания цепи выключателя может быть завершена указанным внутренним

4о сигналом в момент времени, когда разность потенциалов между обеими сторонами выключателя отсутствует или очень мала.

Формула изобретения

45 Синхронный выключатель, содержащий а!ве пары главных контактов, две пары контактов отделителя, элемент управления, расположенный на высокам потенциале, и разделительный трансформатор для передачи

50 энергии со стороны земли к элементу управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, он снабжен электростатической емкостью, включенной между потенциалом земли и одним из концов обмотки

55 разделительного трансформатора на стороне земли.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США ЛЪ 3315056, кл. 307 136, бО 1969.

2. Патент ФРГ Ко 1250529, кл. 21с 35/10, 1970, 539544

Фиг. У

Фиг. б

Фиг 7

Составитель В. Попова

Редактор А, Пейсоченко Техред Л, Гладкова Корректор А. Степанова

Заказ 350/1 Изд. № 1922 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2