Устройство для моделирования перемежающихся дуговых замыканий

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АетОеекОмт свиДитильствю Союз Советских Социалистических. Республик(22) Заявлено 3006,78 (21)2637943/24-07 с присоединением заявки М -Государственный комитет СС.С Р по дедам изобретенийи открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ДУГОВЫХ ЗАМЫКАНИЙИзобретение относится к устройствам электрического моделирования,В настоящее время разработано несколько вариантов токовых защнт от замыканий на землю для высоковольтных сетей, но сравнить их между собой и проверить работоспособность трудно, особенно в режиме дуговых замыканий на землю. Причина кроется в сложности этого явления, отсутствии единства точек зрения на процессы., происходящие в дуге, вследствие чего разрабатываемые устройства испытываются только в высоковольтных сетях или высоковольтных моделях. В связи с тем, что параметры элементов таких моделей не подцаются регулировке в широком диапазоне, устройства защиты зачастую оказываются проверенныйи только в узком диапазоне возможных 2 О режимов, в результате чего существует опасность освоения в серийном произ.; водстве не доведенных до совершенства устройств, недостатки которых могут быть обнаружены только в эксплуатации, что наносит материальный ущерб народному хозяйству страны.Поэтому крайне необходимы модели высоковольтных сетей, параметры которых поддавались бы регулировке, ЗО и устройства для моделирования перемежающихся дуговых з амыканий. Кроме того, значительный практический интерес представляют и возможные уровни перенапряжений при различных условиях горения перемежающихся заземляющих дуг. Поэтому физическое моделирование таких процессов, максимально приближенных к реальным условиям в значительной степени упростит их исследование.Известно устройство для моделирования перемежающихся дуговых замыканий, в котором дуга искусственно возбуждается на высоковольтном макете сети посредством воды, заливаемой в дырку, пробитую сквозь броню и изоляцию кабеля гвоздем или другим подобным предметом до токоведущей жилы 1 .Преимуществом данного устройства является то, что оно максимально при" ближает условия эксперимента к реальным.Недостатком являются значительные материальные затраты, вызванные расходом кабеля вследствие частой замены кабельных .вставок, так как дырка, сделанная в броне кабеля, посЛе нескольких зажиганий прогорает и становится проводником, и необходимостьюподготовки новых кабельных вставоки заменой ими старых. Кроме того,подобные эксперименты на высоковольтном макете связаны с повьыенной опасностью для персонала.Известно такжеустройство длямоделирования перемежающихся дуговыхзамыканий, которое содержит транзистор и двунаправленный электрическийвентиль, включенный между фазой сетии землей. Ко входу транзистора подключен источник опорного напряжениячерез элемент сравнения. Включая изапирая указанный двунаправленныйприбор, имитируют нелинейное сопротивление дуги. Благодаря этому значительно упрощается процесс исследования.,явлений, имеющих место в электрических сетях при,перемежающихсядуговых замыканиях 2 .Однако функциональные возможностиэтого устройства ограничены, таккак с его помощью представляется возможным воспроизвести процесс горениядуги, зажкгаемой регулярно каждыйпериод проьншленной частоты сети.Что же касается воспроизведения дуговых заиканий, эажигаемых регулярно каждый полупериод промыаленнойчастоты, то с помощью этого устройства осуществить нельзя. Объясняетсяэто тем, что светодиод и транзистор,которые управляют двунаправленнымприбором, выполненным в виде полупроводникового симистора, пропускаютток лишь в одном направлении, в результате чего управляющий импульспоступает на симистор не два.разаэа период, а только .один раз.Кроме того, наличие в данном устройстве делителя напряжения, собранного на резисторах, включенного между поврежденной фазой н землей, взначительной степени искажает картину переходных;процессов, особенноимитацию погасания дуги, когда происходит восстановление электрическойпрочности двунаправленного прибора,Происходит это потому, что вместобесконечности сопротивление фазы сети относительно земли оказываетсяравным нескольким килоомам (сопротивление делителя),Цель изобретения - расширениеФункциональньвс воэможностей и повышения .точности работы устройства моделирования.Указанная цель достигается тем,что в известном устройстве для моде-,лирования перемежающихся дуговых за-мыканий, содержащем транзистор, входкоторого соединен с источником опорного напряжения через блок сравнения,а выход связан с двунаправленнымэлектрическим вентилем, включенныммежду поврежденной Фазой модели сети и землей, двунаправленный электрческий вентиль вйполнен в виде двухполупериодного выпрямителя и подключенного к его постоянной стороне,управляемого тиристора с подключенным к улравляюшему электроду посредством резистора источником постоянного напряжения, между одним полюсомкотброго и анодом тиристора встречно указанному двухполупериодномувыпрямителю включен диод, а между,катодом тиристора и другим полюсомрезистор и соединенный последовательно с ним выход указанного транзистора.На чертеже приведена. схема устройства для моделирования перемежающихсядуговых замыканий в электрических сетях.Устройство :остоит из двухполупернодного выпрямителя 1, включенногомежду фазой модели сети н землей,управляемого тнристора 2, подклю 20 ченного к его постоянной стороне,диода 3, включенного встречно указанному двухполупериодному выпрямителю,резистора 4, подключенного к управляющему электроду тиристора 2, резис 25 тора 5, включенного псследовательнос выходом транзистора 6, вход которого подключен к блоку 7 сравнениявыпрямленного напряжения с регулируемым опорным, и источника 8 постоянного напряжения.Управляеьый тиристор 2 через двух-.полупериодный выпрямитель 1 включенмежду одной из фаз низковольтногоисточника и землей, а плюс источникаПостоянного напряжения 8 подключенк аноду и к управляющему электродутиристора 2 соответственно через диод 3 и резистор 4. Минус источника 8постоянного напряжения соединен скатодом тиристора 2 через выход40 транзистора 6 и резистора 5,Устройство работает следующимобразом.При величине опорного напряжения,преобладающего над амплитудой выпрямленного, транзистор 6 закрыт обратным напряженнем, постоянный токчерез управляющий электрод тнристора 2 не течет, вследствие чего последний закрыт йнват- замыкание фа 5 п зы на землю отсутствует.Выбрав тиркстор 2 на напряжение,большее линейного напряжения сети,добиваются того, что тнристор 2остается закрытым и при подаче напряженкя на сеть, так как замыканию55 цепи через управляющий электрод тиркстора 2 препятствует диод 3, включенный встречно двухполупериодномусвыпрямктелю 1.Когда возйккает необходимость в.0 имитации перемежавшегося дуговогозавыканкя фазы на землю, опорное напряженке сснкават до уровня, меньшегоамплитуда выпрямленного, В результате этого в течение определенного65 промежутка времени разность напряже5 О 15 20 25 Формула изобретения ЗО 35 40 45 50 5Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Дударев Л.Е. Модель кабельнойсети для исследования дуговых замыканий между жилой и оболочкой;Сб,фАвтоматиэация и оптимизация режимовэлектрических систем и приводовф,Донецк, иэд.-во ДПИ, 1971,2. Авторское свидетельство СССР65 9 656144, кл. Н 02 Н 3/16, 1975. иий меняет знак, вследствие чего меняется знак проводимого ко входу транзистора б .сигнала, который открывает последний. В цепи от полюса источника 8 постояннного напряжения через резистор 4, управляющий электрод тиристора 2, резистор 5, выход транзистора 6 и минус источника 8 появляется ток, который открывает тиристор 2, благодаря чему фаза сети через двухполупериодный выпрямитель 1 и тиристор 2 замыкается на землю, При этом через тиристор 2 помимо тока замыкания фазы на землю через диод 3, анод и катод тнристора 2, резистор 5 и выход транзистора б замыкается постоянный ток от источника постоянного напряжения 8.Выбрав величину тока через транзистор 6, большей тока удержания тиристора 2, добиваются того, что ти" ристор 2 открывается н остается открытым при достаточно малой величине мгновенного напряжения, приложенного между фазой источника и землей..Когда на входе блока 7 мгновенное значение выпрямленного напряжения окажется меньше опорного, транзистор запирается, протекание постоянного тока от источника 8, через тиристор 2, прекращается.Как известно, сразу после заьыкания фазы на землю возникает переходной процесс, представляющий собой ток высокой частоты, затухающий в течение времени, определяемого пара- метрами сети ПОэтому, после исчезновения постоянного тока через транзистор 6, тиристор 2 остается открытым до того момента, пока мгновенное значение свободной составляющей тока замыкания на зеюпо не снизится практически до нуля. Изменяя фазу выпрямленного тока на входе блока 7 срав" нения добиваются того, что момент открывания тиристора 2 и, следова тельно, напряжение фпробоя изоляции меняется.Изменяя величину опорного напряжения, изменяют ширину импульса, выдаваемого блоком 7 сравнения на вход транзистора б. В результате длительность открытого состояния транзистора б, а следовательно, и тиристора 2 меняется.Подключив ко входу блока 7 сравнения двухполупериодный выпрямитель, добиваются .фпробоя" и "восстановления изоляции" фазы, к которой подключен тиристор 2 в течение каждого полупериода. Выбрав при этом достаточно узкой ширину импульса, поступающегю на вход транзистора б, добиваются того,.что фгашение дугин происходит по окончании первого полупериода тока высокой частоты. Увеличив ширину импульса до величины, большей длительности затухания свободной составляющей, но такой, чтобы выходной импульс с блока 7 сравнения закончился раньше, чем достигнет нуля установившийся ток замыкания на землю, добиваются "гашения дуги" поокончании последующих полупериодов тока высокой частоты.Подключив ко входу блока 7 сравнения вместо двухполупериодного однополупериодный выпрямитель и одновременно увеличив длительность импульса еще больше, т.е. до величины, при которой ток рабочей частоты 50 Гц снизится до нуля раньше, чем закончится импульс на входе тиристора 2, добиваются фгашения дуги" каждый полупериод тока промышленной частоты, что может быть зарегистрировано осциллографом, если его вход подключить к резистору величиной в несколько Ом, включенному между землей и двухполупериодным выпрямителем 1Таким образом, предлагаемое устройство моделирования существенно отличается от известных устройств и имеет преимущество заключающееся в более широких функциональных возможностях моделирования и в более точном воспроизведении моделируемых процессов. устройство для моделирования перемежающихся дуговых замыканий, содержащее транэистор, вход которого соединен с .источником опорного напряжения через блок сравнения, а выходсвязан с двунаправленным электрическим вентилем, включенным между поврежденной фазой модели сети и землей,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей и повышения точностираббты, двунаправленный электрический вентиль выполнен в виде двухполупериодного. выпрямителя и подключенного к его постоянной стороне управляемого тиристора с подключенным куправляющему электроду посредствомрезистора источником постоянногонапряжения, между одним полюсом которого и анодом тиристора встречно укаэанному двухполупериодному выпрямителю включен диод, а между катодом тиристора и другим полюсом - резистори соединенный последовательно с нимвыход указанного транзистора,875526 Составитель Л ВаськоваТехредТ.Иаточка КорректорО,БилакЧ Редактор,А.Шандор Зак иал ППП "Оатентф, г.уигород, ул.Проектная,9371/81 Тирам 678Подписное ВНЫИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раувюкая наб., д.