Способ включения высоковольтного выключателя и устройство для его реализации

 

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< «855?74 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11. 04. 79 (21) 2750887/24-07

{51) hA. Кл." с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Н 01 Н 33/59

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) V+K б 21 . 3 1 6 . 54 (088.8) Опубликовано 150881. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 150881

{72) Авторы изобретения

В. С. Рашкес и К. В. Хоециан (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО

ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

PЕАЛИ3АЦИИ

Изобретение относится к электротехнике, более конкретно к электрооборудованию электропередач высокого напряжения переменного тока.

Известен способ ограничения перенапряжений, возникающих при включениях высоковольтных выключателей в электрических сетях, при котором после достижения перенапряжением некоторого заданного уровня между фазой и землей подключают нелинейное сопротивление и рассеивают в нем энергию перенапряжения. Этот способ реализован в вентильных разрядниках и сверхнелинейных ограничителях пере- 15 напряжений высокого и сверхвысокого напряжения (1 ).

Однако этот способ при включении электрических цепей высокого напряже.ния переменного тока, содержащих не- 20 линейные индуктивности (например, трансформаторы или шунтирующие реакторы, являющиеся необходимыми элементами электропередач сверхвысокого напряжения)т сопровождающимся продолжительными перенапряжениями и бросками намагничивающего тока, мало эффек- тивен, так как защитные элементы имеют ограниченную пропускную способность и обычно рассчитаны на 1-2 3() срабатывания, после которых требуется значительный перерыв для их охлаждения. Между тем, феррорезонансные . перенапряжения могут приводить к многократным срабатываниям таких элементов, что недопустимо. Кроме того, если амплитуда феррорезонансного перенапряжения оказывается сравнительно невелика, защитные элементы не работают; в этом случае сохраняется вероятность отключения электрической цепи от действия релейных защит,что осложняет ее эксплуатацию.

Наиболее близким к изобретению является способ включения высоковольтного выключателя,при котором после подачи команды на включение уменьшают межконтактный промежуток выключателя от исходного (полного) значений до нуля со скоростью, характерной для данного выключателя. В процессе сближения контактов происходит снижение межконтактной электрической прочности выключателя от исходного значения, обычно нормированного стандартом или техническими условиями до нуля, и включение происходит через электрический пробой межконтактного промежутка 12).

855774

Недостатком данного способа является то, что он не исключает возможности появления во включаемой цепи высокого напряжения переменного тока больших бросков тока и длительных феррорезонансных повышений напряжения, .например, на второй гармонике, если выключатель быстродействующий, а включаемая цепь содержит нелинейные индуктивности. Быстродействующий выключатель делает возможным включение электрической цепи высокого напряже- ния при любых фазных углах синусоиды напряжения сети. Включение электрической цепи с нелинейными индуктивностями в момент времени, близкий к переходу синусоиды питающего напряжения через нуль, приводит к большим броскам тока и может вызывать феррорезонансные повышения напряжения.

Такие длительно существующие броски тока, соизмеримые с токами коротких замыканий (до 3,3 кА), и повышения напряжения (до 1,5 Оу, и более) отмечены, в частности,, в испытаниях,проводившихся в электропередачах сверхвысокого напряжения. Воздействие указанных бросков тока нежелательно для обмоток трансформаторов, а воздействие феррорезонансных повышений напряжения представляет опасность для изоляции электрической цепи; кроме того, они могут вызыватв отключение цепи от действия релейных защит и затруднять нормальную эксплуатацию электрической цепи.

Известен высоковольтный выключатель, состоящий из нескольких идентичных модулей, каждый из которых содержит неподвижные и подвижные контакты, установленные в дугогасительной камере, и систему передачи управляющего сигнала с блока управления к подвижным контактам, содержащую последовательно соединенные электромагнит включения, блок клапанов низкого потенциала, канал передачи управляющего сйгнала на блок клапанов высокого потенциала и подвижный шток, на котором закреплена траверса с подвижными контактами Э 1.

Однако этот выключатель не реализует предлагаемый способ.

Цель изобретения — повышение надежности путем ограничения перенапряжений и бросков тока намагничивания при включении электрических цепей с нелинейными индуктивностями.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу включения высоковольтного выключателя, при котором после подачи команды на включение уменьшают межконтактный промежуток выключателя от полного до нуля со скоростью, характерной для данного выключателя, при достижении межкон-. тактиым промежутком выключателя величины, при которой его пробивное напряжение соответствует, по крайней

5 !

О

20 мере, номинальному напряжению цепи, скорость уменьшения межконтактного промежутка снижают в 2-5 раз по отношению к скорости, характерной для данного выключателя.

Пля реализации предлагаемого способа в высоковольтном выключателе в систему передачи управляющего сигнала, по крайней мере, одного модуля выключателя введен элемент задержкит

Элемент задержки может быть выполнен в виде элемента времени и включен в цепь электромагнита включения модуля выключателя.

Элемент задержки может быть выполнен также в виде дроссельной шайбы регулируемого диаметра, установленной в один из клапанов блоков клапанов низкого или высокого потенциала.

Кроме того, элемент задержки может быть выполнен в виде механического или пневматического демпфера, связанного с подвижным штоком. физическая сущность данного способа заключается в следующем.

Электрическая прочность межконтактного промежутка выключателя пропорциональна расстоянию между контактами; соответственно скорость снижения электрической прочности пропорциональна скорости уменьшения промежутка между контактами. Поэтому для получения включений вблизи амплитуды синусоиды питающего напряжения достаточно в 2-5 раз снизить cKopocTb уменьшения межконтактного промежутка по сравнению с обычными скоростями выключателей. Уменьшение скорости сближения контактов может быть осуществлено в течение всего периода движения контактов от их исходного разомкнутого до сомкнутого положения.Однако практически важна скорость сближения контактов лишь на заключительной стадии, соответствующей зоне возможного электрического пробоя межкон4$ тактного промежутка рабочим напряже.нием цепи, т.е. в том диапазоне межконтактных расстояний, где пробивное напряжение снижается от примерно номинального фазного напряжения

50 цепи до нуля. Поскольку продолжительность движения контактов выключателя составляет лишь часть полного времени его включения (около 15-30%),снижение скорости уменьшения межконтак тного промежутка на заключительной стадии движения контактов мало сказывается на полном времени включения выключателя ° Это может быть достигнуто в современных модульных воздушных выключателях высокого напряження, где для этой цели достаточно искусственно создать небольшую (около 2-5 мкс) разновременность в моментах включения отдельных модулей в пределах полюса выключателя. Действительно, когда полный межконтакт855774 но соединенными промежутками модулей, полная межконтактная электрическая прочность выключателя примерно равна сумме прочностей этих промежутков. 5

Соответственно скорость снижения полной межконтактной прочности равна сумме скоростей снижения прочности этих промежутков, а скорость уменьшения межконтактного промежутка— сумме скоростей уменьшения этих промежутков. Если часть модулей просто задержать во включении, то на заключительной стадии включения межконтактный промежуток выключателя сводится к сумме промежутков только этих модулей, и скорость уменьшения межконтактного промежутка оказывается значительно меньше, чем при обычном одновременном включении всех модулей, На чертеже схематически изображен 20 полюс высоковольтного модульного выключателя.

Полюс такого выключателя состоит из нескольких идентичных модулей 1, каждый из которых содержит располо- 25 женную на высоком потенциале дугогасительную камеру 2 с неподвижными 3 и подвижными 4 контактами. Подвижный контакт 4 управляется с потенциала .земли системой 5 передачи управляюще- 30 . ro сигнала, которая состойт из последовательно соединенных электромагнита 6 включения, блока 7 клапанов низкого потенциала, канала 8 передачи управляющего импульса на высокий потенциал, блока 9 клапанов высокого потенциала и подвижного штока 10, на котором закреплена траверса 11 с подвижным контактом 4. Элементы 2-11 содержатся в каждом модуле 1 полюса выключателя. Управляющий сигнал для 40 модулей 1 вырабатывается в блоке 12 управления. Элемент 13 задержки введен в систему 5 передачи управляющего сигнала,по крайней мере, в одном из Модулей 1 полюса выключателя. 4

Устройство работает следующим образом.

Когда необходимо включить выключатель, блок 12 управления вырабатывает управляющий сигнал, поступающий у»

Формула изобретения

1. Способ включения высоковольтного выключателя, при котором после подачи команды на включение уменьшают межконтактный промежуток выключателя от полного до нуля со скоростью, характерной для данного выключателя, отличающийся тем, что, .с целью повьваения надежности путем ограничения перенапряжений и бросков тока намагничивания при включении электрических цепей с нелинейными .,индуктивностями, при достижении меж« ный промежуток выключателя образован несколькими идентичными последователько всем модулям 1 полюса выключателя в их систему 5 передачи управляющего сигнала. В модулях, не содержащих элемента 13 задержки, управляющий сигнал по элементам 6-10 поступает на высокий потенциал и преобразуется в механическое перемещение траверсы

11 и подвижного контакта 4, сближающегося с неподвижным контактом 3.

В модулях, содержащих элемент 13 за-. держки, управляющий сигнал по элемен- 40 там 13,6, 7, 8, 9 и 10 также поступает на высокий потенциал, но с задержкой at, определяемой уставкой по времени элемента 13. В результате движение подвижных контактов 4 в этих модулях начинается и заканчивается с той же задержкой h t относительно модулей, не имеющих элемента 13 задержки. Указанный сдвиг приводит к тому, что на заключительной стадии включения выключателя скорость уменьшения межконтактного промежутка оказывается сниженной. Степень этого снижения, т.е. отношение скорости уменьшения межконтактного промежутка в устройстве к скорости уменьшения в аналогичном выключателе, не имеющем элементов 13, примерно равна отношению количества модулей 1, снабженных элементом 13 задержки, к полному количеству модулей 1 в полюсе выключателя. Элемент 13 задержки может быть конструктивно выполнен, например, в виде элемента времени, включенного в цепь электромагнита включения, в виде дроссельной шайбы регулируемого диаметра, установленной в один из клапанов блока 7 клапанов низкого потенциала; в виде такой же шайбы, установленной в Один из клапанов блока 9 клапанов высокого потенциала, в виде механического илн пневматического демпфера, связанного с подвижным штоком 10.

Таким образом, данное изобретение позволяет исключить насыщение нелинейных индуктивностей электрической цепи высокого напряжения при ее включениях, что уменьшает их влияние на работу этой цепи. Исключение медленно затухающих бросков тока и феррорезонансных повышений напряжения облегчает условия работы обмоток трансформаторов и изоляции цепей высокого напряжения, исключает возможность ложного действия релейной защиты этих цепей, облегчает их эксплуатацию и соответственно повышает надежность.

За счет простоты данный способ и устройство могут найти широкое применение в электрических цепях высокого напряжения. Его использование особенно целесообразно в электропередачах сверхвысокого напряжения переменного тока, при эксплуатации которых возникают трудности и в которых применены именно модульные воздушные выключатели.

855774

Составитель В.Попова

Редактор Л.Конецкая Техред T.Màòo÷êà Корректор М.Коста

Заказ 6941/75 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комит:."... СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная,4 контактным промежутком выключателя величины, при которой его пробивное напряжение соответствует, по крайней мере, номинальному напряжению цепи, скорость уменьшения межконтактного промежутка снижают в 2-5 раз по отношению к скорости, характерной для данного выключателя.

2. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из нескольких идентичных модулей, каждый из которых содержит неподвижные и подвижные контакты, установленные в дугогасительной камере, и систему передачи управляющего сигнала с блока управления к подвижным контактам, содержащую последовательно соединенные 15 электромагнит включения, блок клапанов низкого потенциала, канал передачи управляющего сигнала на блок клапанов высокого потенциала и подвижный шток, на котором закреплена траверса с подвижными контактами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в систему передачи управляющего сигнала, по крайней мере, одного модуля выключа— теля введен элемент задержки. 25

3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что элемент задержки выполнен в виде элемента времени и включен в цепь электромагнита включения модуля выключателя.

4. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что элемент задержки выполнен в виде дроссельной шайбы регулируемого диаметра, которая установлена в один иэ клапанов блоков клапанов низкого или высокого потенциала.

5. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что элемент задержки выполнен в виде механического или пневматического демпфера, который связан с подвижным штоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Долгинов A.È. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. ,"Энергия", 1968, с.415-421.

2. Рудный В.Н. Вероятностные закономерности в работе высоковольтных выключателей при включении. — "Ызв. высш.учеб. заведений. Энергетика", 1965, 9 4.

3. Рашкес В.И., Хоециан К.В., Вишневский Ю.И. Электромеханические характеристики воздушных выключателей. Сер. ВВВ, Электричество, 1975, Р 4,