RU2019849C1

RU2019849C1 - Device for testing high-voltage switches for switching off

Info

Publication number: RU2019849C1
Application number: SU914917371A
Authority: RU
Inventors: И.В. Бабкин; Ю.И. Вишневский; В.А. Грешневиков; Э.-С.И. Янчус
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный технический университет
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device has stepped down voltage source 1, inductance coils 2, 10, 13 and 18, resistors 5, 7, 9, 12, 14 and 21, capacitors 4, 6, 8, 11, 19 and 20, controlled arresters 22 and 23 and corresponding couplings. EFFECT: improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, и может применяться в заводских лабораториях больших мощностей и на сетевых испытательных стендах, оборудованных колебательными контурами и генераторами импульсных напряжений. The invention relates to electrical engineering, and can be used in factory laboratories of high power and on network test benches equipped with oscillatory circuits and pulse voltage generators.

Известно устройство, содержащее источник тока пониженного напряжения, соединенный с испытуемым выключателем через вспомогательный выключатель, колебательный контур повышенной частоты, включенный параллельно к испытуемому и второму вспомогательному выключателям, соединенным последовательно, и источник напряжения, состоящий из высоковольтного трансформатора, включенного параллельно источнику тока пониженного напряжения, параллельно которому через реактор и резистор подключен конденсатор, последовательно соединенный с разрядником, причем конденсатор и разрядник через второй резистор, конденсатор, шунтированный третьим резистором, и второй реактор подключены параллельно второму вспомогательному выключателю. В этом устройстве начальная часть восстанавливающегося напряжения, примерно равная половине испытательного, обеспечивается колебательным контуром, а доведение его до необходимого значения - источником напряжения [1]. A device is known that contains a reduced voltage current source connected to the test switch through an auxiliary switch, a high-frequency oscillatory circuit connected in parallel to the test and second auxiliary switches connected in series, and a voltage source consisting of a high-voltage transformer connected in parallel to the reduced voltage source, in parallel to which a capacitor connected in series with a spark gap is connected through a reactor and a resistor m, the capacitor and the spark gap through the second resistor, the capacitor shunted by the third resistor, and the second reactor connected in parallel with the second auxiliary switch. In this device, the initial part of the recovering voltage, approximately equal to half of the test voltage, is provided by the oscillatory circuit, and bringing it to the required value is provided by the voltage source [1].

Недостатком устройства являются существенные искажения кривой тока перед гашением, наличие мощного трансформатора источника напряжения, жесткие условия гашения дуги первым вспомогательным выключателем и сложность настройки источника напряжения. The disadvantage of this device is the significant distortion of the current curve before extinguishing, the presence of a powerful transformer of the voltage source, the stringent conditions for extinguishing the arc by the first auxiliary switch and the difficulty of setting the voltage source.

Известно устройство, содержащее источник тока пониженного напряжения и два колебательных контура повышенной частоты, включенных параллельно к вспомогательным выключателям. Первый (по моменту отключения) вспомогательный выключатель включен между испытуемым выключателем и контуром заземления, а второй - между источником тока пониженного напряжения и испытуемым выключателем. Контур, включенный параллельно к первому вспомогательному выключателю, настроен на частоту, на 20% меньшую, чем колебательный контур, подключенный параллельно к второму вспомогательному выключателю. Амплитуда тока первого контура также на 20% меньше амплитуды тока второго контура [2] . A device is known that contains a low voltage current source and two high frequency oscillatory circuits connected in parallel to auxiliary switches. The first (at the time of disconnection) auxiliary switch is connected between the tested circuit breaker and the ground loop, and the second is between the low voltage current source and the tested circuit breaker. The circuit connected in parallel to the first auxiliary switch is tuned to a frequency 20% lower than the oscillating circuit connected in parallel to the second auxiliary switch. The amplitude of the current of the primary circuit is also 20% less than the amplitude of the current of the secondary circuit [2].

Недостатком этого устройства является применение двух коммутаторов для переключения отдельных групп конденсаторов колебательных контуров из зарядного режима в разрядный. Кроме того, для обеспечения устойчивой работы устройства требуется относительно большие емкости конденсаторных батарей и реакторы, рассчитанные на токи порядка десятков килоампер. The disadvantage of this device is the use of two switches to switch individual groups of capacitors of the oscillatory circuits from the charging to the discharge mode. In addition, to ensure the stable operation of the device requires relatively large capacitance capacitor banks and reactors, designed for currents of the order of tens of kiloamperes.

Целью изобретения является повышение надежности испытания за счет повышения испытательных значений восстанавливающегося напряжения по отношению к напряжению, которое может быть получено в устройстве, принятом за прототип и аналогичных ему устройствах. The aim of the invention is to increase the reliability of the test by increasing the test values of the recovering voltage with respect to the voltage that can be obtained in the device adopted for the prototype and similar devices.

Поставленная цель достигнута тем, что в устройство для испытания высоковольтных выключателей на отключающую способность, содержащее источник тока пониженного напряжения, клеммы для подключения объекта контроля, первая из которых соединена с первым контактом первого вспомогательного выключателя, второй контакт которого соединен с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым контактом первого резистора, второй контакт которого подключен к общей шине устройства и к первому выводу источника тока пониженного напряжения, второй вывод которого соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым контактом включающего устройства, второй контакт которого соединен с первым выводом первого конденсатора, первая клемма для подключения объекта контроля соединена с первым контактом второго резистора и первым контактом второй катушки индуктивности, второй контакт которой соединен с первым контактом первого разрядника, второй контакт которого соединен с первым выводом заряженной конденсаторной батареи, образующей с второй катушкой индуктивности колебательный контур, второй вывод которой соединен с вторым выводом первого вспомогательного выключателя и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым контактом второго резистора, второй вспомогательный выключатель, третий резистор, третий конденсатор, второй разрядник, третью катушку индуктивности, введены четвертый и пятый резисторы, четвертая катушка индуктивности, четвертый конденсатор, вместо мощной конденсаторной батареи - заряженный конденсатор, представляющий собой емкость генератора импульсных напряжений в ударе, первый вывод которого соединен с первым выводом второго разрядника, второй вывод которого подключен к первым контактам четвертого и третьего резисторов, общей шине устройства и к первому контакту второго вспомогательного выключателя, второй контакт которого соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля, которая соединена с первым выводом третьего конденсатора, первым выводом четвертой катушки индуктивности, первым выводом третьей катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым контактом пятого резистора, второй контакт которого соединен с вторым выводом заряженного конденсатора, второй вывод четвертой катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого подключен к второму контакту четвертого резистора и второй вывод третьего конденсатора соединен с вторым выводом третьего резистора. This goal is achieved by the fact that in the device for testing high-voltage circuit breakers for breaking capacity, containing a low-voltage current source, terminals for connecting the monitoring object, the first of which is connected to the first contact of the first auxiliary switch, the second contact of which is connected to the first output of the first capacitor, the second the output of which is connected to the first contact of the first resistor, the second contact of which is connected to the device common bus and lowered to the first output of the current source voltage, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first inductor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the switching device, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first capacitor, the first terminal for connecting the test object is connected to the first terminal of the second resistor and the first terminal of the second inductor, the second contact of which is connected to the first contact of the first spark gap, the second contact of which is connected to the first output of a charged capacitor bank forming an oscillating circuit with the second inductor, the second output of which is connected to the second output of the first auxiliary switch and the first output of the second capacitor, the second output of which is connected to the second contact of the second resistor, the second auxiliary switch, the third resistor, the third capacitor, the second spark gap, the third coil inductance, introduced the fourth and fifth resistors, the fourth inductance coil, the fourth capacitor, instead of a powerful capacitor bank - a charged capacitor, p representing the capacity of the pulse voltage generator in shock, the first terminal of which is connected to the first terminal of the second arrester, the second terminal of which is connected to the first contacts of the fourth and third resistors, the common bus of the device and to the first contact of the second auxiliary switch, the second contact of which is connected to the second terminal for connecting the control object, which is connected to the first terminal of the third capacitor, the first terminal of the fourth inductor, the first terminal of the third inductor one, the second terminal of which is connected to the first terminal of the fifth resistor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the charged capacitor, the second terminal of the fourth inductor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the fourth resistor and the second terminal of the third capacitor is connected to the second output of the third resistor.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.

Устройство для испытания высоковольтных выключателей на отключающую способность содержит источник 1 тока пониженного напряжения, первую катушку 2 индуктивности, включающее устройство 3, первый конденсатор 4, первый резистор 5, первый вспомогательный выключатель 6, объект 7 контроля, второй конденсатор 8, второй резистор 9, вторую катушку 10 индуктивности, первый разрядник 11, заряженную конденсаторную батарею 12, второй вспомогательный выключатель 13, третий конденсатор 14, третий резистор 15, четвертую катушку 16 индуктивности, четвертый конденсатор 17, четвертый резистор 18, третью катушку 19 индуктивности, пятый резистор 20, заряженный конденсатор 21 и второй разрядник 22. A device for testing high-voltage circuit breakers for breaking capacity contains a source of reduced current voltage 1, a first inductor 2, a device 3, a first capacitor 4, a first resistor 5, a first auxiliary switch 6, an object 7 for monitoring, a second capacitor 8, a second resistor 9, and a second inductor 10, first discharger 11, charged capacitor bank 12, second auxiliary switch 13, third capacitor 14, third resistor 15, fourth inductor 16, fourth capacitor 17 Torr, the fourth resistor 18, a third inductance coil 19, the fifth resistor 20, the charged capacitor 21 and a second discharger 22.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии контакты включающего устройства 3 разомкнуты, а первого 6 и второго 13 вспомогательных выключателей и объекта контроля 7 замкнуты. В момент замыкания контактов включающего устройства 3 через контакты объекта контроля и вспомогательных выключателей начинает проходить ток промышленной частоты. Контакты объекта контроля размыкаются в момент времени, определяемый необходимой длительностью горения дуги, а контакты вспомогательных выключателей - в области предпоследнего перехода тока через нуль. За время, несколько меньшее длительности полупериода колебаний тока, определяемой величинами емкости заряженной конденсаторной батареи 12 и индуктивности второй катушки 10 индуктивности, до последнего перехода тока промышленной частоты через нуль срабатывает первый разрядник 11. Через контакты первого вспомогательного выключателя 6 начинает протекать встречно направленный ток, связанный с разрядом заряженной конденсаторной батареи 12. При переходе результирующего тока в этом выключателе через нуль дуга в нем гасится, а объект контроля 7 и второй вспомогательный выключатель 13 переводятся в цепь, в которой напряжение определяется напряжением источника тока пониженного напряжения и напряжением заряженной конденсаторной батареи 12, а индуктивность равна сумме индуктивностей первой 2 и второй 10 катушек индуктивности. Так как это напряжение в несколько десятков раз превышает падение напряжения на дуговых промежутках объекта контроля 7 и второго вспомогательного выключателя 13, то искажением тока отключения можно пренебречь, а условия испытания при подходе тока к нулю в объекте контроля считать эквивалентными по отношению к реальным условиям его работы в сети. При переходе тока в объекте контроля и втором вспомогательном выключателе через нуль дуга в них гасится и на контактах начинает восстанавливаться напряжение, форма которого регулируется величинами сопротивлений первого 5 и второго 9 резисторов и емкостей первого 4 и второго 8 конденсаторов. Так как второй вспомогательный выключатель 13 шунтирован третьим конденсатором 14, последовательно соединенным с третьим резистором 15, а контакты объекта контроля не зашунтированы, то практически все восстанавливающееся напряжение оказывается приложенным к контактам объекта контроля. По достижении восстанавливающимся напряжением 70-80% максимальной величины срабатывает второй разрядник 22 и начинается процесс разряда заряженного конденсатора 21. В результате происходит дальнейшее восстановление напряжения до заданной условиями испытания величины. Форма этого напряжения регулируется третьим 15, четвертым 18 и пятым 20 резисторами, третьим 14 и четвертым 17 конденсаторами, третьей 19 и четвертой 16 катушками индуктивности. In the initial state, the contacts of the switching device 3 are open, and the first 6 and second 13 auxiliary switches and the control object 7 are closed. At the moment of closing the contacts of the switching device 3, the industrial frequency current starts to pass through the contacts of the control object and auxiliary switches. The contacts of the control object open at a time determined by the required duration of the arc, and the contacts of the auxiliary switches in the area of the penultimate transition of the current through zero. For a time slightly shorter than the half-period of the current oscillations, determined by the capacitance of the charged capacitor bank 12 and the inductance of the second inductor 10, the first spark gap 11 is triggered until the current of industrial frequency passes through zero. The opposite direction current flows through the contacts of the first auxiliary switch 6 with the discharge of a charged capacitor bank 12. When the resulting current in this switch passes through zero, the arc in it is extinguished, and the control object 7 and the second auxiliary switch 13 is transferred to a circuit in which the voltage is determined by the voltage of the reduced voltage current source and the voltage of the charged capacitor bank 12, and the inductance is equal to the sum of the inductances of the first 2 and second 10 inductors. Since this voltage is several tens of times greater than the voltage drop across the arc gaps of the control object 7 and the second auxiliary switch 13, the trip current distortion can be neglected, and the test conditions when the current approaches zero in the control object should be considered equivalent with respect to the actual operating conditions online. When the current passes in the control object and the second auxiliary switch through zero, the arc is extinguished and the voltage starts to recover at the contacts, the shape of which is regulated by the resistance values of the first 5 and second 9 resistors and capacitances of the first 4 and second 8 capacitors. Since the second auxiliary switch 13 is shunted by the third capacitor 14, connected in series with the third resistor 15, and the contacts of the monitoring object are not bridged, almost all of the restored voltage is applied to the contacts of the monitoring object. When the recovering voltage reaches 70-80% of the maximum value, the second spark gap 22 is activated and the discharge process of the charged capacitor 21 begins. As a result, the voltage is further restored to the value specified by the test conditions. The shape of this voltage is regulated by the third 15, fourth 18 and fifth 20 resistors, the third 14 and fourth 17 capacitors, the third 19 and fourth 16 inductors.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает более высокую надежность испытаний за счет существенного повышения испытательных значений восстанавливающихся напряжений при значительно меньших энергиях, сосредоточенных в заряженных конденсаторах, и облегченных условиях работы второго вспомогательного выключателя, третьей и четвертой катушек индуктивности. The proposed device in comparison with the prototype provides higher test reliability due to a significant increase in the test values of the recovering voltages at significantly lower energies concentrated in charged capacitors, and facilitated operating conditions of the second auxiliary switch, the third and fourth inductors.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА ОТКЛЮЧАЮЩУЮ СПОСОБНОСТЬ, содержащее источник тока пониженного напряжения, клеммы для подключения объекта контроля, первая из которых соединена с первым контактом первого вспомогательного выключателя, второй контакт которого соединен с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым контактом первого резистора, второй контакт которого подключен к общей шине устройства и к первому выводу источника тока пониженного напряжения, второй вывод которого соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым контактом включающего устройства, второй контакт которого соединен с первым выводом первого конденсатора, первая клемма для подключения объекта контроля соединена с первым контактом второго резистора и первым контактом катушки индуктивности, второй контакт которой соединен с первым контактом первого разрядника, второй контакт которого соединен с первым выводом заряженной конденсаторной батареи, образующей с второй катушкой индуктивности колебательный контур, второй вывод которой соединен с вторым выводом первого вспомогательного выключателя и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым контактом второго резистора, второй вспомогательный выключатель, третий резистор, третий конденсатор, второй разрядник, третью катушку индуктивности, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности испытания за счет повышения испытательных значений восстанавливающегося напряжения, в него введены четвертый и пятый резисторы, четвертая катушка индуктивности, четвертый конденсатор, заряженный конденсатор, представляющий собой емкость генератора импульсных напряжений в ударе, первый вывод которого соединен с первым выводом второго разрядника, второй вывод которого подключен к первым контактам четвертого и третьего резисторов, общей шине устройства, и к первому контакту второго вспомогательного выключателя, второй контакт которого соединен с второй клеммой для подключения объекта контроля, которая соединена с первым выводом третьего конденсатора, первым выводом четвертой катушки индуктивности, первым выводом третьей катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с первым контактом пятого резистора, второй контакт которого подключен к второму выводу заряженного конденсатора, второй вывод четвертой катушки индуктивности соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого подключен к второму контакту четвертого резистора, второй вывод третьего конденсатора соединен с вторым выводом третьего резистора. DEVICE FOR TESTING HIGH-VOLTAGE CIRCUIT BREAKERS FOR THE CIRCUITABILITY, containing a low-voltage current source, terminals for connecting the monitoring object, the first of which is connected to the first contact of the first auxiliary switch, the second contact of which is connected to the first output of the first capacitor, the second output of which is connected to the first contact of the first contact a resistor, the second contact of which is connected to the common bus of the device and to the first output of the low voltage current source, the second output of which connected to the first terminal of the first inductor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the switching device, the second terminal of which is connected to the first terminal of the first capacitor, the first terminal for connecting the test object is connected to the first terminal of the second resistor and the first terminal of the inductor, the second terminal of which is connected with the first contact of the first spark gap, the second contact of which is connected to the first output of the charged capacitor bank, forming with the second inductor to oscillation circuit, the second output of which is connected to the second output of the first auxiliary switch and the first output of the second capacitor, the second output of which is connected to the second contact of the second resistor, the second auxiliary switch, the third resistor, the third capacitor, the second spark gap, the third inductor, characterized in that , in order to increase the reliability of the test by increasing the test values of the recovering voltage, the fourth and fifth resistors, the fourth inductor are introduced into it resistance, the fourth capacitor, a charged capacitor, which is the capacity of the pulse voltage generator in the shock, the first output of which is connected to the first output of the second spark gap, the second output of which is connected to the first contacts of the fourth and third resistors, the common bus of the device, and to the first contact of the second auxiliary switch the second contact of which is connected to the second terminal for connecting the monitoring object, which is connected to the first terminal of the third capacitor, the first terminal of the fourth coil inductance, the first terminal of the third inductor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the fifth resistor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the charged capacitor, the second terminal of the fourth inductor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of which is connected to the second terminal of the fourth resistor, the second terminal of the third capacitor is connected to the second terminal of the third resistor.