Способ моделирования перемежающихся дуговых замыканий в электрической сети переменного тока и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ASTOPCNOMV CBHQETERbCTBV (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 04.12.75(21) 2300006/24.-07 с присоединением заявки №(23) ПриоритетОпубликовано05.04.79.Бюллетень №13

Дата опубликования описания 09,04,79 (»I656144 (51) М. Кл.

Н 02 Н 3/16

G 06 G 7/63

Н 01 Т 1/16

Государственный квинтет

СССР по делам нзобретеннй н отнритнй (53) УДК 621.316. . 925 (088.8) (72) Авторы изобретения

P, A. Вайнштейн, С. И. Головко и К. И. Заподовников

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ДУГОВЫХ

ЗАМЫКАНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам и устройствам электрического моделирования.

Известно, что замыкания на землю в сетях с компенсированной и изолированной нейтралью часто носят характер перемежающихся дуговых замыканий. Исследование явлений, имеющих место в сетях при таких повреждениях, представляет значительный практический интерес. Важными, например, являются вопросы, связанные с определением максимально возможного уровня перена о пряжений при различных механизмах горения перемежающихся дуг, а также вопросы, связанные с исследованием поведения устройств релейной защиты при наличии в сети дугового замыкания на земле. Существующие способы моделирования перемежаю- 15 цихся дуговых замыканий состоят в том, что в реальной сети осуществляется искусственное зажигание дуги, например, между роговыми электродами или посредством размыкания разъединителя, один из ножей которого заземлен (1), (2) .

Основным преимуществом известных способов моделирования является максимальное приближение условий эксперимента к реальным.

Однако им присущи и существенные недостатки. Во-первых, известное моделирование требует значительных затрат средств и времени и, во-вторых, возбудить дугу, горящую по требуемому механизму, весьма трудно, поскольку всякий механизм горения дуги представляет собой явление вероятностного характера.

Целью изобретения является разработка способа, позволяющего моделировать различные виды перемежающихся дуговых замыканий в моделях электрических сетей, и создание устройства для осуществления этого способа, что позволит упростить процесс исследования явлений, имеющих место в сетях при горении в них перемежающихся дуг.

Поставленная цель достигается тем, что в способе моделирования перемежающихся дуговых замыканий в электрических сетях переменного тока, по которому между одной из фаз модели сети переменного тока и землей создают электрическую цепь, служащую моделью дугового разрядного промежутка, подают напряжение между фазой и землей, осуществляют пропускание через электрическую цепь тока при достижении этим напряжением напряжения пробоя разрядного промежутка и прекращают пропускание тока через упомянутую цепь после прохождения тока через нуль, в качестве указанной цепи используют последовательно соединенные резистор и двунаправленный управляемый электрический вентиль, на который для имитации пробоя дугового промежутка подают управляющий импульс в момент достижения пробоя, причем длительностью этого импульса задают время горения дуги, а также тем, что в устройство для осуществления способа по и. 1, вводят включенный между поврежденной фазой модели сети и землей активный делитель напряжения, к ни ж нему плечу которого подключен двухполупериодный выпрямитель, к выходу которого через стабилитрон подключен транзистор, в коллекторную цепь которого включен светодиод, причем фототранзистор подключен к входу ждушего мультивибратора, выход которого подключен к управляющему входу двунаправленного управляемого электрического вентиля, включепного между поврежденной фазой и заземленным резистором.

На фиг. 1 представлена упрощенная принципиальная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ моделирования; на фиг. 2 и фиг. 3 — осциллограммы, поясняющие принцип, посредством которого реализуется моделирование перемежающихся дуг по теории Петерсена и теории Петерса и

Слепяна. На фиг. 2, 3 приняты следуюц<ие обозначения:

11п<р — — напряжение поврежденной фазы, Unp — напряжение пробоя, Uy — напряжение на управляющем элект роде, 1з — ток замыкания.

Из фиг. 2 видно, что если длительность импульса управляющего напряжения меньше длительности полупериода свободных колебании, то реализуется моделирование дуги по теории Петерсена. Если же управлявший импульс перекрывает во времени свободную составляющую (фиг. 3), то осуществляется моделирование дуги по теории Петерса и Слепяна. В обоих случаях замыкания происходят при неизменном во времени пробивном напряжении, что соответствует наиболее часто встречающемуся случаю перемежающихся дуговых замыл<аний, происходящих при неизменной электрической прочности промежутка.

В предлагаемом способе не учитывается изменение напряжения, которое имеет место на реальном дуговом промежутке B течение полупериода тока, определяемое вольтамперной характеристикой дуги, т. е. зажигания заземляющей дуги представляются

2О

ЗО

5Î

55 в виде замыканий через постоянное активное сопротивление, имитирующее сопротивление дуги. Однако высокая степень совпадения осциллограмм токов и напряжений, полученных на модели, с соответствующими осциллограммами, снятыми в реальных сетях, говорит в пользу возможности данного допущения.

Информация о величине напряжения на поврежденной фазе снимается с нижнего плеча делителя напряжения, собранного на резисторах 1 и 2. Резистор 2 — переменный, что позволяет изменять величину пробивного напряжения. Напряжение, снимаемое с резистора 2, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 3 и через стабилитрон

4, способствующий большему пороговому эффекту, подается на базу транзистора 5.

Транзистор 5 отпирается тогда, когда напряжение, снимаемое с выпрямителя 3, достигает величины, при которой отпирается стабилитрон 4, т. е. подается отпирающее напряжение на управляющий переход транзистора. Открываясь, транзистор 5 подает питание на светодиод б, который, в свою очередь, засвечивает фототранзистор 7. Фототраьзистор 7, отпираясь, запускает ждуший мультивибратор 8, подающий импульс управляющего напряжения соответствующей длительности на двунаправленный прибор 9, в качестве которого используется полупроводниковый симистор. Симистор отпирается, закорачивая через резистор 10, имитирующий активное сопротивление дуги, поврежденную фазу на землю. При первом, после снятия управляющего импульса, про.<ождении тока замыкания через нуль симистор восстанавливает электрическую прочность, имитируя тем самым погасание дуги. Нормально замкнутая кнопка 1! и тиристор 12 предназначены для запуска уст. ройства в работу. Использование в vcTройстве светодиода и фототргнзистора обусловлено необходимостью гальванической развязки между элементами устройства, гальванически связанными с делителем напряжения и элементами, гальванически связанными с управляющим электродом симистора.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления, давая возможность моделировать перемежаюшиеся дуговые замыкания, упрощают процесс исследования различных явлений, которыми сопровождаю с» такие замыкания в электрических сетях. В частности, предлагаемые способ и устройство могут применяться для исследования поведения устройств релейной загциты, для изучения степени влияния параметров сетей на скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашенич дуги и на предельно возможные уровни перенапряжений.

Основным техническим эффектом предлагаемого изобретения является возмож656144

Формула изобретения

l

)Dy

) 1

Д!, Составитель Л. Васькова

Текред О. Луговая 1 орректор Л. Беселогская

Тираж S56 т1о !ни,",;ос

ГГПИИПИ Государственного ком 1тет . СССР во делам изобретений и откргя-ий ! l 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5

Филиал ПГ1П <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Б. Фельдман

Заказ 154! /44

5 ность имитации требуемого механизма горения дуги. Экономический эффект состоит в значительно меньших затратах средств и времени на исследование интересующих явлений на модели по сравнению с этим же исследованием в натурной сети.

1. Способ моделирования перемежающихся дуговых замыканий в электрической сети переменного тока, по которому между одной из фаз модели сети переменного тока и землей создают электрическую цепь, служащую моделью дугового разрядного промежутка, подают напряжение между упомянутой фазой и землей, осуществляют пропускание через электрическую цепь тока при достижении этим напряжением напряжения пробоя разрядного промежутка и прекращают пропускание тока через упомянутую цепь после прохождения тока через нуль, отличаощиася тем, что, с целью расширения возможностей исследования явлений, имеющих место в сетях при перемежающихся дуговых замыканиях, в качестве указанной цепи используют .последовательно соединенные резистор и двунаправленный управляемый электрический вентиль, на ко6 торый для имитации пробоя дугового промежутка подают управляющий импульс в момент достижения напряжения пробоя, причем длительностью этого импульса задают время горения дуги.

2. Устройство для осуществления способа, содержащее включенный между поврежденной фазой модели сети и землей активный делитель напряжения, к нижнему плечу которого подключен двухполупериодный выпрямитель, к выходу которого через стабилитрон подключен транзистор, в коллекторную цепь которого включен светодиод, причем фототранзистор подключен к входу ждущего мультивибратора, выход которого подключен к управляющему входу двунаправленного управляемого электрического вентиля, включенного между поврежденной фазой и заземленным резистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Беляков H. Н. Исследование перенапряжений при дуговых замыканиях на землю в сетях 6 и 10 кВ - изолированной нейтралью, журнал «Электричество». № 5, 195i.

2. Лихачев Ф.,Г1. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов, М., «Энергия», 1971, с. 50 7!.