SU539544A3 - Synchronous switch - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области высоковольтного аппаратостроени , в частности к высоковольтным синхронным выключател м.The invention relates to the field of high-voltage apparatus, in particular, to high-voltage synchronous switches.

Известны синхронные выключатели, содержащие две пары главных контактов отделител , элемент управлени , расположенный на высоком потенциале, и разделительный трансформатор дл  передачи энергии со стороны земли к элементу управлени  1. Однако такие выключатели сложны по конструкции, а дл  обеспечени  средств контрол , индикации и измерени  напр жени  на контактах в них используетс  делитель напр жени .Synchronous switches are known, containing two pairs of main contacts of the separator, a control element located at a high potential, and an isolation transformer for transmitting energy from the ground to control element 1. However, such switches are complex in design, and for providing control, indication and measurement means Contact contacts use a voltage divider.

Прототипом изобретени   вл етс  синхронный выключатель, содержащий две пары главных контактов, пары Контакто1В отделител , элемент управлени , расположенный на высоком потенциале, и разделительный трансформатор дл  передачи энергии со стороны земли к элементу управлени  2. Этот выключатель также имеет сложную конструкцию , а дл  обеспечени  синхронизации, контрол  и измерени  снабжен трансформатором тока.The prototype of the invention is a synchronous switch containing two pairs of main contacts, Kontakto1V separator pairs, a control element located at a high potential, and an isolation transformer for transmitting power from the ground to control element 2. This switch also has a complex structure , control and measurement is equipped with a current transformer.

Дл  упрощени  конструкции предлагаемый выключатель снабжен электростатической емкостью , включенной между потенциалом земли И одним из концов обмотки разделительного трансформатора на стороне земли.To simplify the design, the proposed switch is provided with an electrostatic capacitor connected between the ground potential and one of the ends of the winding of the isolation transformer on the ground side.

На фит. 1 показана половина описываемого выключател  (друга  полови.на, ра-аположенна  но правую сторону от щтрих-пунктирной линии, содержаща  те же элементы, не показана ); на фиг. 2 - электрическа  схема основных элементов выключател ; на фиг. 3 - упрощенна  схема выключател ; на фиг. 4 -On the fit. 1 shows half of the described switch (the other half is on, the pa-but right side of the dash-dotted line, containing the same elements, not shown); in fig. 2 is an electrical diagram of the main elements of the switch; in fig. 3 is a simplified circuit breaker; in fig. four -

схема замещени  выключател ; на фиг. 5, а, б - формы напр жени  на электростатической емкости; на фиг. 6 - электрическа  схема указател  нулевого потенциала; на фиг. 7 - формы сигналов в различных точках указател  нул .circuit breaker replacement circuit; in fig. 5, a, b - forms of voltage on electrostatic capacitance; in fig. 6 is an electrical diagram of a zero potential indicator; in fig. 7 - waveforms at various points of the pointer zero.

Первоначально главные контакты 1 открываютс  в соответствии с сигналом расцеплени , в результате чего между электродами выключател  образуетс  дуга. Через некоторое врем  после погасани  дуги открываетс  контактInitially, the main contacts 1 are opened in accordance with the trip signal, with the result that an arc is formed between the switch electrodes. After some time after the arc extinguishes, the contact opens.

отделител  2, после чего главный контакт 1separator 2, after which the main contact 1

вновь замыкаетс  через определенное врем re-closes after a certain time

задержки.delays.

Главные контакты 1 расположены внутриMain pins 1 are located inside

корпуса, имеющего форму бака, или кожуха 3. Кожух 3 крепитс  на двух фарфоровых стойках 4, установленных на корпусе 5, расположенном на стороне, имеющей потенциалthe hull having the shape of a tank or casing 3. The housing 3 is mounted on two porcelain racks 4 mounted on the housing 5 located on the side having the potential

земли. Внутреннее пространство, имеющеес  в одной из опорных фарфоровых стоек 4, предназначено дл  прохода сжатого газа, поступающего из корпуса 5 в кожух 3. Кроме того, в этом пространстве проход т средства передачи сигнала выключени  со стороны с потенциалом земли на сторону, имеющую высокий потенциал. Внутри другой опорной фарфоровой стойки 4 расположен элемент, необходимый дл  приведени  в действие размыкаюЩИХ1СЯ главных контактов 1, т. е. соединенный в .каскад разделительный трансформатор 6, составл ющий часть рабочей схемы. Гла1вные контакты 1 состо т из неподвижного контакта 7 и расположенного напротив него подвижного .контакта 8. Контакт 8 образует фланец , против которого расположена электромагнитна  катущка 9. Конденсатор 10, зар жающийс  через трансформатор 6 каскадного типа со стороны, имеющей лотенциал земли, разр жаетс  на электромагнитную катушку 9 через искровой промежуток 11, при этом разр д вызываетс  сигналом дл  расцеплени , а операци  расцеплени  выключател  дискретно осуществл етс  при помощи элехтромагнитного импульсного усили , возникающего между катушКой 9 и фланцем подвижного контакта 8.land. The inner space, located in one of the supporting porcelain racks 4, is intended for the passage of compressed gas flowing from the housing 5 to the housing 3. In addition, means for transmitting the off signal from the ground potential to the high potential side pass in this space. Inside the other supporting porcelain post 4, there is an element necessary for actuating the opening contacts of the main contacts 1, i.e., connected in a cascade separation transformer 6, constituting part of the working circuit. The main contacts 1 consist of a fixed contact 7 and a movable contact 8 opposite it. The contact 8 forms a flange against which the electromagnetic coil 9 is located. The capacitor 10 charged through the transformer 6 of the cascade type from the side having the ground potential is discharged an electromagnetic coil 9 through the spark gap 11, in which case the discharge is triggered by a signal for tripping, and the tripping operation of the switch is discretely carried out using an elektromagnetic impulse force arising th between the coil 9 and the flange of the movable contact 8.

Один конец обмотки 6с трансформатора 6, который наиболее близко расположен к кожуху 3, соединен с кожухом, тогда как одна из обмоток (6/г+1) трансформатора бп, смежна  с корпусом 5, соединена с одной из обмоток разделительного трансформатора 12. Один конец обмотки заземлен через дополнительный конденсатор С. Вывод 13 подведен к указателю нулевой точки, а выводы 14 и 15 соединены с источником переменного тока. Pe3HiCTOp 16 включен между проводником , наход щимс  под высоким напр жением , и кожухом 3, а конденсатор 17 - между кожухом 3 и выводом со стороны источдика питани  замыкающего контакта отделнтел  2.One end of the winding 6c of the transformer 6, which is most closely located to the casing 3, is connected to the casing, while one of the windings (6 / g + 1) of the transformer bp, adjacent to the housing 5, is connected to one of the windings of the isolation transformer 12. One end the windings are grounded through an additional capacitor C. Pin 13 is connected to the zero point indicator, and pins 14 and 15 are connected to an alternating current source. Pe3HiCTOp 16 is connected between the conductor under high voltage and the casing 3, and the capacitor 17 is between the casing 3 and the output from the side of the power supply of the closing contact of the separator 2.

Таким образом, в предложенном выключателе предусматриваетс  наличие олределенной величины электростатической емкости между стороной с высоким напр жением и стороной, имеющей потенциал земли, что обусловлено включением трансформатора каскадного типа.Thus, in the proposed circuit breaker, there is a predetermined amount of electrostatic capacitance between the high voltage side and the side having the potential of the ground, which is caused by the inclusion of a cascade type transformer.

Паразитные емкости 18-20 {см. фиг. 2 и 3) образуютс  между первичныМи и вторичными обмотками трансформаторов. Емкость 21, полученна  путем последовательного соединени  емкостей 18-20, представл ет собой электростатическую емкость между стороаой с высоким напр жением и стороной с потенциалом земли элемента выключател .Stray capacitances 18-20 {see FIG. 2 and 3) are formed between the primary and secondary windings of the transformers. The capacitance 21, obtained by connecting the capacitances 18-20 in series, is an electrostatic capacitance between the high-voltage side and the side with the earth potential of the switch element.

На фиг. 4 представлена схема, на которой показано, что между обоими выводами конденсатора С возникает напр жение UQ в том случае, когда выключатель, имеющий схему в соответствии с фиг. 3, подключен к линии передачи.FIG. 4 is a circuit diagram showing that between the two terminals of the capacitor C, a voltage UQ arises in the case when a switch having a circuit in accordance with FIG. 3, connected to the transmission line.

Когда размыкающие контакты 1 открыты и в линии отсутствует остаточный зар д, напр жение , возникающее между обкладками конденсатора С, имеет вид кривой а, показанной на фиг. 5, а. Эта крива  напр жени  показывает , как измен етс  напр жение Е источника энергии. Если на линии имеетс  остаточлое напр жение, то это напр жение измен етс  по тому же закону, что и напр жение EDS, что показано кривой b на фиг. 5, б.When the opening contacts 1 are open and there is no residual charge in the line, the voltage that occurs between the plates of the capacitor C has the form of a curve a, shown in FIG. 5, a. This voltage curve shows how the voltage E of the energy source changes. If there is a residual voltage on the line, this voltage changes according to the same law as the EDS voltage, as shown by curve b in FIG. 5 B.

В предлагаемом выключателе иопользует1с  разделительный трансформатор, предназначенный дл  передачи электрической энергии на сторОИу с высоким напр жением, причем этот трансфор1матор имеет паразитные емкости между своими обмотками. Поэтому, если конденсатор С последовательно включен 1между землей и одной из обмоток разделительного трансформатора, размещенной на низкой стороне, между обкладками этого ко-нденсатора возникает определенное напр жение. Измерение линейного .напр жени  осуществл етс  путем измерени  этого индуктированного напр жени . Соответственно, напр жение системы может быть измерено без подсоединени  дорогосто щего измерительного трансформатора конденсаторного типа к источнику энергии или линии передачи. Кроме того, услови , при которых контакты 1 наход тс  в разомкнутом и замкнутом состо ни х, могут быть определены путем измерени  абсолютной величины напр жени  между двум  выводами конденсатора, а следовательно, быть определено напр жение переключени  данного выключател .In the proposed circuit breaker, a separating transformer is designed to transfer electrical energy to a high-voltage side, and this transformer has parasitic capacitances between its windings. Therefore, if capacitor C is connected in series to 1 between the ground and one of the windings of an isolation transformer placed on the low side, a certain voltage arises between the plates of this capacitor. The measurement of the linear voltage is made by measuring this induced voltage. Accordingly, the system voltage can be measured without connecting a costly capacitor-type measuring transformer to a power source or transmission line. In addition, the conditions under which contacts 1 are in open and closed states can be determined by measuring the absolute value of the voltage between the two capacitor terminals, and therefore, the switching voltage of this switch can be determined.

Каждый из контактов 1 выключател  замыкаетс  сжатым газом, поступающим с заземленной стороны в соответствии с командой на замыкание.Each of the contacts 1 of the switch is closed by a compressed gas coming from the grounded side in accordance with the closure command.

Процесс повторного замыкани  выключател  состоит в следующем.The process of re-closing the switch is as follows.

Если выкл 0чатель быстро замыкаетс  в течение времени, когда остаточный зар д еще присутствует в линии передачи, сверхнапр жение , которое в несколько раз больще нормального напр жени  передачи электроэнергии , возникает в линии передачи. Амплитуда этого ваплеока напр жени  зависит от соотношени  амплитуды остаточного зар да и фазы напр жени  источника питани  в момент времени, когда данный выключатель замыкаетс  вновь. Однако способ замыкани  выключател  должен быть таким, чтобы перенапр жение , возникающее при работе, имело возможно меньшую величину, что имеет важное значение с экономической точки зрени , поскольку при этом можно снизить уровень изол щ-ти данной энергосистемы. Дл  этого предназначен способ, предусматривающий включение резистора, но при этом не представл етс  возможным существенно подавить перенапр жение , в результате чего он  вл етс  просто .контрмерой дл  подавлени  амплитуды перенапр жени  пассивным образом.If the off-switch quickly closes during the time when the residual charge is still present in the transmission line, an overvoltage, which is several times greater than the normal voltage of the transmission of electricity, occurs in the transmission line. The amplitude of this volt-voltage depends on the ratio of the amplitude of the residual charge and the phase of the voltage of the power source at the time when the switch is closed again. However, the method of closing the switch should be such that the overvoltage arising during operation is as small as possible, which is important from an economic point of view, since it is possible to reduce the level of electrical insulation of this power system. For this purpose, a method is intended to include a resistor, but it is not possible to substantially suppress overvoltage, as a result of which it is simply a counter for suppressing the amplitude of the overvoltage in a passive manner.

В противоПОлоЖНость этому способ замыкани , соответспвующий изобретению, касаетс  системы, в которой замыкание осуществл етс  синхронно в момент времени, когда напр жение между обоими выводами выключател  равно нулю или очень близко к этому значению . При этом система выбора пол рности напр жени  источника питани  замыкаетс  синхронно с пол рностью остаточного напр жени  либо с системой, производ щей замыкание синхронно со специфической фазой напр жени  источника питани . В соответствии с такой системой синхронного замыкани  цепи дополнительные замыкани  либо не требуютс , либо число их может быть ограничено, что приводит к положительному экономическому эффекту.In contrast, the closure method according to the invention relates to a system in which the closure takes place synchronously at the time when the voltage between the two terminals of the switch is zero or very close to this value. In this case, the polarity selection system of the power supply voltage closes synchronously with the polarity of the residual voltage or with the system that closes synchronously with the specific phase of the power supply voltage. In accordance with such a synchronous closure system, additional closures are either not required or their number can be limited, which leads to a positive economic effect.

Система синхронного замыкани  может быть построена из средств управлени , предназначенных дл  синхронного замыкани , и выключател  с высоким быстродействием. В этом случае выключатель, изображенный на фиг. 1, может быть использован в качестве быстродействующего выключател . Средство управлени  дл  синхронного замыкани  включает в себ  другое средство управлени , которое формирует синхронизирующий импульс, имеющий особое соотнощение фазы к фазе источниКа электроэнергии. При этом ра|бота происходит так, что при управлении выключателем амплитуда перенапр жени  в момент замыкани  цепи выключател  подавл етс . Следовательно, указатель нул  выполн ет основную операцию в управлении синхронным замыканием.A synchronous closure system can be constructed from control means for synchronous closure and a high-speed switch. In this case, the switch shown in FIG. 1, can be used as a high-speed switch. The control means for synchronous closure includes another control means that generates a clock pulse having a special phase-to-phase ratio of the power source. In this case, the operation occurs so that when the switch is controlled, the surge voltage amplitude at the moment of closing the switch circuit is suppressed. Therefore, the pointer zero performs the main operation in managing the synchronous closure.

Входное напр жение конденсатора С (см. фиг. 6) прикладываетс  через фильтр посто нного тока к распределительному трансформатору , а затем к усилителю, усили1вающему это напр жение. Усиленное напр жение полностью выпр мл етс  и прикладываетс  к элементу НЕ дл  того, чтобы на выходе его получить сигнал. Поэтому определенный импульс напр жени  может быть получен путем соединени  другого известного импульсного устройства с выходным зажимом цепи элемента НЕ. Каждой фазе каждого импульса напр жени  соответствует нулев-а  точка переменной составл ющей входного напр жени .The input voltage of capacitor C (see Fig. 6) is applied through a DC filter to the distribution transformer, and then to an amplifier that amplifies this voltage. The reinforced voltage is fully rectified and is applied to the element in order to receive a signal at its output. Therefore, a certain voltage pulse can be obtained by connecting another known pulse device with the output terminal of the circuit element HE. Each phase of each voltage pulse corresponds to the zero point of the variable component of the input voltage.

Период времени с момента размыкани  и до момента повторного замыкани  цепи выключател   вл етс  посто нной величи1ной, при этом сигнал дл  повторного замыкани  выключател  вырабатываетс  устройством управлени  данной системы. Таким образом, этот сигнал и выходной сигнал указател  нул  могут быть иопользованы в качестве сигнала на замыкание дл  выключател  путем введени  их, например, на вход элемента И. В конструкции данного выключател  разомкнутый контакт замыкаетс  через определенный промежуток времени замыкани  после получени  сигнала на повторное замыкание, причем период времени, требующийс  дл  noBTopiHoro замыкани  цепи выключател ,  вл етс  величиной посто нной. Следовательно, если это необходимо, можно использовать устройство, имеющее выдержку времени на срабатывание с тем, чтобы осуществить замыкание разомкнутого контакта в требуемыйThe time period from the moment of opening to the time of re-closing of the circuit of the switch is constant, and the signal for re-closing of the switch is produced by the control unit of this system. Thus, this signal and the output signal of the pointer zero can be used as a short circuit signal for the switch by introducing them, for example, to the input of element I. In the design of this switch, the open contact closes after a certain closing time interval after receiving the signal for a second circuit, wherein the time period required for the noBTopiHoro circuit breaker circuit is constant. Therefore, if necessary, you can use a device that has a time delay to operate in order to close the open contact to the required

0 момент времени и (или) в момент, когда отсутствует перенапр жение при очередном замыкании цепи выключател , а именно в тот момент, когда напр жение между обоими выводами описываемого выключател  становит5 с  равным нулю.0 time and (or) at the moment when there is no overvoltage during the next short circuit of the circuit breaker, namely, at the moment when the voltage between the two terminals of the described circuit breaker becomes 5 with zero.

Если остаточный зар д величиной, равной EDS, включен (см. фиг. 5, б), то напр жение на зажимах конденсатора С проходит через нуль в моменты времени о. ь 2, з и т. д. ВIf the residual charge equal to EDS is on (see Fig. 5, b), then the voltage at the terminals of the capacitor C passes through zero at times o. l 2, w, etc. In

0 результате этого получают внутренние сигналы в эти моменты времени в указателе нул . Однако при использовании указател  нул  в случае, когда сигнал имеет переменную составл ющую , необходимо передавать как переменную, так и посто нную составл ющие на вход усилител , мину  фильтр посто нного тока и разделительный трансформатор. При поступлении сигнала на повторное замыкание в момент времени tf внутренний сигнал,As a result, internal signals are received at these times in the zero pointer. However, when using the pointer zero in the case where the signal has a variable component, it is necessary to transfer both the variable and the constant components to the input of the amplifier, the DC filter and the isolation transformer. When a re-closure signal arrives at time tf, the internal signal,

0 образуемый в момент времени t, используетс  дл  того, чтобы передать сигнал на повторное замыкание цепи в данный выключатель в момент времени t. В этом случае можно установить заведомо определенную выдержку времени, величина которой зависит от времени замыкани  выключател  при наличии внутреннего сигнала. При этом операци  повторного замыкани  цепи выключател  может быть заверщена указанным внутренним0 formed at time t, is used to transmit a signal to re-closure the circuit at a given switch at time t. In this case, you can set a known time delay, the value of which depends on the closing time of the switch in the presence of an internal signal. Here, the circuit breaker re-closure operation can be terminated by the indicated internal

0 сигналом в момент времени, когда разность потенциалов между обеими сторонами выключател  отсутствует или очень мала.0 signal at the time when the potential difference between the two sides of the switch is missing or very small.

Claims (2)

1.Патент США № 3315056, кл. 307-136, 0 1969.1. US patent number 3315056, cl. 307-136, 0 1969. 2.Патент ФРГ № 1250529, кл. 21с 35/10, 1970.2. The patent of Germany No. 1250529, cl. 21c 35/10, 1970. /J/ J /J/ J :;: с:;: with CLCL