Способ включения высоковольтного выключателя и устройство для его реализации

Союз Соаетскик Социалистических Республик(5 ) М. Кл." С ПРМСОЕДИИЕНИЕМ ЗВЯВКМ Йо -(23) Приоритет -Н 01 Н 33/59 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИИзобретение относится к электротехнике, более конкретно к электрооборудованию электропередач высокого напряжения переменного тока.5Известен 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 перенапряжений высокого и сверхвысокого напряжения 1 .Однако этот способ при включении электрических цепей высокого напряже.ния переменного тока, содержащих не 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 име. ют ограниченную пропускную способность и обычно рассчитаны на 1-2 30 срабатывания, после которых требуется значительный перерыв для их охлаждения. Между тем, феррорезонансные . перенапряжения могут приводить к мно. гократным срабатываниям таких элемен. тов, что недопустимо. Кроме того, ес. ли 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) значения 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 межконтактиогопромежутка 12.Недостатком данного способа является то, что он не исключает возможности появления во включаемой цепивысокого напряжения переменного токабольших бросков тока и длительных феррорезонансных повышений напряжения,.например, на второй гармонике, есливыключатель быстродействующий, авключаемая цепь содержит нелинейныеиндуктивности. Быстродействующий выключатель делает возможным включениеэлектрической цепи высокого напряже-ния при любых фазных углах синусоидынапряжения сети. Включение электри"ческой цепи с нелинейными индуктивностями в момент времени, близкий кпереходу синусоиды питающего напряжения через нуль, приводит к большимброскам тока и может вызывать феррорезонансные повышения напряжения.Такие длительно существующие броскитока, соизмеримые с токами короткихзамыканий до 3,3 кА), и повышениянапряжения (до 1,5 Оу, и более) отмечены, в частностив испытаниях,проводившихся в электропередачах сверхвысокого напряжения. Воздействие указанных бросков тока нежелательно дляобмоток трансформаторов, а воздейст.вие феррорезонансных повышений напряжения представляет опасность для изоляции электрической цепи; кроме того,они могут вызыватв отключение цепиот действия релейных защит и затруднять нормальную эксплуатацию электрической цепи,Известен высоковольтный выключатель, состоящий из нескольких идентичных модулей, каждый из которыхсодержит неподвижные и подвижные контакты, установленные в дугогасительной камере, и систему передачи упра"вляющего сигнала с блока управленияк подвижным контактам, содержащуюпоследовательно соединенные электромагнит включения, блок клапанов низкого потенциала, канал передачи управляющего сйгнала на блок клапановвысокого потенциала и подвижный шток,на котором закреплена туаверса сподвижными контактами Э ).Однако этот выключатель не реализует предлагаемый способ.Цель изобретения - повышение на"дежности 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 крайней5 а 15 20 мере, номинальному напряжению цепи, скорость уменьшения межконтактного промежутка снижают в 2-5 раз по отношению к скорости, характерной для данного выключателя.Для реализации предлагаемого способа в высоковольтном выключателе в систему передачи управляющего сигнала, по крайней мере, одного модуля выключателя введен элемент задержкитЭлемент 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.Я 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 амплитудысинусоиды питающего напряжения достаточно в 2-5 раз снизить скорость уменьшения межконтактного промежутка посравнению 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 межкон тактного промежутка рабочим напряже.- нием цепи, т.е. в том диапазоне межконтактных расстояний, где пробивное напряжение снижается от примерно номинального фазного напряженияя цепи до нуля. Поскольку продолжительность движения контактов выключателясоставляет лишь часть полного времени его включения около 15-30),снижение скорости уменьшения межконтак-тного промежутка на заключительнойстадии движения контактов мало сказывается на полном времени включения выключателяЭто может быть достигнуто в современных модульных воздушных выключателях высокого напряження, где для этой цели достаточно искусственно создаТь небольшую около 2-5 мкс) разновременность вмоментах включения отдельных модулей в пределах полюса выключателя. Действительно, когда полный межконтактно соединенными промежутками модулей, полная межконтактная электрическая прочность выключателя примерно равна сумме прочностей этих промежутков. 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 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- Зо . го 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.Устройство работает следующим образом.Когда необходимо включить выключатель, блок 12 управления вырабатывает управляющий сигнал, поступающий у формула изобретения ный промежуток выключателя образованнесколькими идентичными последователько всем модулям 1 полюса выключателя в их систему 5 передачи управляющего сигнала, В модулях, не содержащихэлемента 13 задержки, управляющийсигнал по элементам 6-10 поступаетна высокий потенциал и преобразуется в механическое перемещение траверсы11 и подвижного контакта 4, сближающегося с неподвижным контактом 3.В модулях, содержащих элемент 13 за-.держки, управляющий сигнал по элемен там 13,6, 7, 8, 9 и 10 также поступает на высокий потенциал, но с задержкой д,определяемой уставкой по времени элемента 13. В результате движение подвижных контактов 4 в этих 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, .с целью повьааения надежности путем ограничения перенапряжений и бросков тока намагничивания при включении электрических цепей с нелинейными .,индуктивностями, при достижении межМ.Коста едактор Л.Конецкая Тираж 784дарственного комит:". Сизобретений и открытийа, Ж, Раушская наб.,ПодписноССР Заказ 694 ВНИИПИ Го по делам 13035, Мосиал 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 1 О 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, 253. Устройство по п.2, о т л и ч а ю ще 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 механичес" кого или пневматического демпфера, который связан с подвижным штоком. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Долгинов А.И. Техника высокихнапряжений в электроэнергетике.,"Энергия", 1968, с.415-421.2. Рудный В.Н. Вероятностные закономерности в работе высоковольтныхвыключателей при включении. - "Ызв,высш.учеб. заведений. Энергетика",1965, 9 4.3. Рашкес В.М., Хоециан К.В.,Вишневский Ю,И. Электромеханическиехарактеристики воздушных выключателей. Сер. ВВБ, Электричество, 1975,Р 4,