Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Вентильные разрядники высокого напряжения

Методика исследования дугогасящей способности искровых промежутков разрядников - Вентильные разрядники высокого напряжения

Оглавление
Вентильные разрядники высокого напряжения
Введение
Назначение искровых промежутков
Принцип действия и конструкции искровых промежутков
Искровые промежутки с самовыдувающейся дугой
Искровые промежутки с вращающейся дугой
Искровые промежутки с растягивающейся дугой
Искровые промежутки с делением дуги на части
Пробивные напряжения искровых промежутков
Дугогасящая способность искровых промежутков
Методика исследования дугогасящей способности искровых промежутков разрядников
Дугогасящая способность искровых промежутков с неподвижной дугой
Дугогасящая способность искровых промежутков с вращающейся дугой
Методика расчета восстанавливающейся прочности искровых промежутков с вращающейся дугой
Дугогасящая способность искровых промежутков с растягивающейся дугой
Дугогасящая способность многократного искрового промежутка
Методы повышения восстанавливающейся прочности многократного искрового промежутка
Нелинейные сопротивления вентильных разрядников
Материал и конструкции нелинейных сопротивлений
Закономерности, характеризующие свойства нелинейных сопротивлений
Механизмы явлений, происходящих в нелинейных сопротивлениях
Стабилизация нелинейных сопротивлений
Старение и пропускная способность нелинейных сопротивлений
Технические характеристики нелинейных сопротивлений
Характеристики современных вентильных разрядников
Пробивное напряжение разрядников
Импульсное пробивное напряжение разрядников
Остающееся напряжение разрядников
Пропускная способность разрядников
Дугогасящая способность разрядников
Прочие характеристики разрядников
Стабильность характеристик разрядников в процессе эксплуатации
Координация характеристик изоляции с характеристиками вентильных разрядников
Испытания вентильных разрядников в процессе производства
Классификация вентильных разрядников
Вентильные разрядники с искровыми промежутками с неподвижной дугой
Магнитно-вентильные разрядники грозового типа
Разрядники с токоограничивающими искровыми промежутками
Магнитно-вентильные комбинированные разрядники
Зарубежные конструкции вентильных разрядников
Разрядники HKF
Разрядники Алюгард
Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков
Расчет последовательного сопротивления и искровых промежутков комбинированных разрядников
Выбор и расчет шунтирующих сопротивлений разрядников
Регулирование вольт-секундной характеристики разрядников
Механический расчет разрядников
Расчет и конструирование покрышек разрядников
Вентильные разрядники для глубокого ограничения перенапряжений
Выбор вентильных разрядников
Монтаж вентильных разрядников и эксплуатационный надзор
Регистрация работы вентильных разрядников
Токи в вентильных разрядниках
Отказы вентильных разрядников и их повреждения
Особенности применения вентильных разрядников в районах повышенного загрязнения
Литература

Известно несколько методик экспериментального исследования дугогасящей способности искровых промежутков. По одной из этих методик испытуемый искровой промежуток включается в цепь переменного тока частоты 50 Гц с определенной э. д. с. и при заданном фазовом угле пробивается импульсом напряжения от другого источника. Принципиальная электрическая схема такой установки приведена на рис. 1-27. Установка состоит из трех основных источников напряжения: генератора переменного тока Г, генератора импульсных напряжений ГИН и генератора импульсных токов ГИТ1. Источником переменного напряжения может служить и силовой трансформатор, питающийся от сети высокого напряжения. Может использоваться также колебательный контур Горева с дополнительной подпиткой.
Действие установки следующее. От специального синхронизирующего устройства в определенный момент времени на трехэлектродный шаровой разрядник Р1 подается синхронизирующий импульс, в результате чего срабатывает ГИН и пробиваются трех электродный шаровой разрядник Р2, многократный искровой промежуток МИП и испытуемый промежуток ИП. При этом происходит разрядка ГИТ на испытуемый промежуток. Пробой ИП подключает его к цени генератора Г. Амплитуда и форма полупериода сопровождающего тока при выбранной э. д. с. генератора регулируются индуктивностью L и нелинейным сопротивлением HCl.
Многократный искровой промежуток МИП прекращает импульсный ток при его прохождении через нуль и препятствует протеканию тока промышленной частоты от генератора Г через элементы схем ГИН и ГИТ.
После первого прохождения тока через нуль на испытуемом промежутке восстанавливается синусоидальное напряжение генератора. Величина э. д. с. генератора устанавливается в зависимости от программы испытаний.

Рис. 1-27. Схема исследования дугогасящей способности искровых промежутков
ИП — испытуемый промежуток; Р1 и Р2—трехэлектродные шаровые разрядники; МИП — многократный искровой промежуток; Г — генератор частоты 50гц; НС1 и НС2—нелинейные сопротивления


1 ГИН и ГИТ могут быть совмещены в один источник импульсного тока высокого напряжения.

Если целью исследований является проверка дугогасящей способности искровых промежутков в соответствии с требованиями стандарта, то э. д. с. генератора принимается несколько большей (до 10%) наибольшего допустимого напряжения на испытуемом промежутке. Если же задачей исследования является определение предельной дугогасящей способности искрового промежутка, то напряжение источника э. д. с. в процессе исследования повышается до тех пор, пока не начнутся повторные пробои на восходящей ветви синусоиды. При этих испытаниях одновременно с повышением напряжения необходимо увеличить последовательное сопротивление, чтобы сохранить неизменным в процессе исследования сопровождающий ток.
Схема, приведенная на рис. 1-27, может быть применена для исследования дугогасящей способности единичных и многократных искровых промежутков.
Испытание разрядника целиком возможно лишь на очень мощных уникальных установках. Обычно приходится испытывать лишь часть разрядника — рабочий элемент, блок или единичный промежуток. Поэтому принципиальным моментом методики исследования является установление законов подобия схемы при испытаниях единичного и многократного промежутка.
Условия испытания промежутков в схемах с разной э.д.с. источника будут эквивалентными, если эти схемы будут характеризоваться одним и тем же током короткого замыкания и если в этих схемах будут одинаковыми э. д. с., приходящиеся на единичный искровой промежуток и на один диск последовательного сопротивления [45]. Следует отметить, что малая мощность испытательной установки вносит определенные искажения в режим испытания промежутка.

Рис. 1-28. Схема исследования восстанавливающейся прочности искровых промежутков:
ИП—испытуемый промежуток; Р1 и Р2—трехэлектродные шаровые разрядники; МИП1 и МИП2 — многократные искровые промежутки

С одной стороны, может оказаться сниженным сопровождающий ток, что является обстоятельством, облегчающим условия испытания. С другой стороны, меняется форма кривой тока вблизи нуля, что может привести к появлению угла сдвига между током и напряжением либо к увеличению угла сдвига. Последнее обстоятельство утяжеляет условия испытания. При малой мощности может также увеличиться скорость восстановления напряжения после прекращения сопровождающего тока, что также усложняет условия испытания.
Схема рис. 1-27 наиболее точно воспроизводит условия работы искровых промежутков в разрядниках переменного тока при грозовых перенапряжениях. Однако эта схема требует достаточно мощного источника тока промышленной частоты. Кроме того, затруднено получение кривой восстанавливающейся прочности промежутка в достаточно широком диапазоне предразрядных времен (от десятых долей до 5 мсек). Поэтому в практике исследования искровых промежутков получила распространение синтетическая схема, один из вариантов которой показан на рис. 1-28. Схема состоит из трех источников напряжения: колебательного контура L1C3, блока поджигающего импульса ГИН—ГИТ и блока пробного импульса. Схема действует следующим образом. От выпрямительных установок заряжаются до соответствующих напряжений конденсаторы С3, С4 и С5. Подачей синхронизирующего импульса на шаровой разрядник Р1 вызывается разряд конденсатора С6 через индуктивность L2 и сопротивления R6 и НС. Падение напряжения на сопротивлении R6 приводит к пробою многократных искровых промежутков МИП1 и МИП2 и испытуемого промежутка ИП. Пробой испытуемого промежутка подключает его к колебательному контуру L1C3. При этом через испытуемый промежуток протекает ток, обусловленный разрядом емкости С3. Кривая тока этого контура (если зашунтировать многократный искровой промежуток МИП2) представляет собой затухающую синусоиду. Многократный искровой промежуток МИП2 препятствует повторному зажиганию дуги после перехода тока через нулевое значение, и длительность протекания тока через искровой промежуток может быть ограничена до одного или нескольких полупериодов частоты 50 Гц. При подаче синхронизирующего импульса одновременно с пробоем поджигающего промежутка срабатывает трехэлектродное реле Р2 и начинается разряд конденсатора С4 через сопротивление R4. Постоянная времени контура, образованного емкостью С4 и сопротивлением /?4, составляет несколько десятых долей секунды. Поэтому сравнительно высокое напряжение сохраняется на сопротивлении R4 в течение многих миллисекунд после срабатывания схемы. Это напряжение способно вызвать многократные последовательные пробои 'испытуемого промежутка ИП.
Испытуемый промежуток в процессе исследования подвергается последовательно большому числу воздействий. От опыта к опыту меняется крутизна пробного импульса. Напряжение повторного пробоя (в процентах к пробивному напряжению промежутка), соответствующее разным предразрядным временам, наносят на график. Такие графики, характеризующие восстанавливающуюся прочность промежутков разрядников РВМК-500П и РВМГ, показаны на рис. 1-29.
Схема, приведенная на рис. 1-28, позволяет, имитируя реальные условия работы, более точно исследовать искровые промежутки, не обладающие токоограничивающим действием. В промежутках с токоограничивающим действием нарастающее сопротивление дуги изменяет протекание процесса по сравнению с процессом, происходящим в цепи беременного тока промышленной частоты.
Схема рис. 1-28 (без блока пробного импульса) может быть использована для изучения процессов, происходящих в искровых промежутках с вращающейся дугой во время ее горения. В промежутках с вращающейся дугой (см. рис. 1-11) в целях регулирования пробивного напряжения внутренний электрод расположен эксцентрично по отношению к наружному. Поэтому при движении дуги по кольцевому зазору напряжение на ней периодически меняется. Когда дуга попадает в наименьший зазор, напряжение принимает минимальные значения; наибольшему зазору соответствуют максимумы напряжения на дуге. Длительность одного периода изменения напряжения равна времени одного оборота дуги в искровом промежутке. Зная путь, пройденный дугой по кольцевому зазору, можно определить среднюю скорость движения дуги за один ее оборот.

Рис. 1-29. Восстанавливающаяся прочность υ (t) искрового промежутка с вращающейся дугой разрядника РВМК-500П (а), разрядника РВМГ (б)
--------  среднее значение;---------- нижняя огибающая с вероятностью 0,02

При этом можно также определить состояние дуги в разные моменты времени (находится ли дуга в неподвижном состоянии или перемещается) и количество оборотов, совершенных дугой по кольцевому зазору.
В качестве примера на рис. 1-30 приведена характерная осциллограмма напряжения на дуге. Дуга совершила 24 полных оборота по зазору, наибольшая скорость движения дуги составляла 390 м/сек при токе 2,7 ка и магнитной индукции 0,082 тл.
Недостатком cхем, в которых используется колебательный контур, является трудность регулирования формы кривой сопровождающего тока. В [111] сопровождающий ток получался от колебательного контура, но для того чтобы кривая тока имела форму, близкую к кривой тока в вентильных разрядниках, в колебательном контуре использовался реактор со сталью, работающий в режиме насыщения.

Рис. 1-30. Осциллограммы тока и напряжения на дуге

Следует отметить, что ряд исследований дугогасящей способности искровых промежутков выполнялся на установках, представляющих собой различные сочетания элементов рассмотренных выше схем. Например, в [69] сопровождающий ток получался от источника напряжения промышленной частоты и ограничивался до необходимой амплитуды нелинейным сопротивлением, а пробные импульсы подавались на испытуемый промежуток от ГИН в различные контролируемые моменты времени после прекращения тока в искровом промежутке.

Рис. 1-31. Схема установки для исследования свободно восстанавливающейся прочности искровых промежутков

За рубежом получила распространение методика исследования восстанавливающейся прочности искровых промежутков, описанная в [127]. По этой методике через испытуемый искровой промежуток пропускается прямоугольный импульс тока заданной амплитуды и длительности. Затем, через различные промежутки времени после обрыва тока к разрушающемуся каналу дуги прикладывается пробный импульс напряжения с крутым фронтом. Схема испытательной установки приведена на рис. 1-31. Испытуемый промежуток ИЛ, подключенный к генератору постоянного тока Г, пробивается от генератора импульсных напряжений ГИН. При этом через испытуемый промежуток начинает протекать нагрузочный ток, ограничиваемый сопротивлением R.

Спустя определенное время включением выключателя B1 и выключением выключателя В2 ток в дуге промежутка резко обрывается. Через следующий заданный интервал времени на искровой промежуток от генератора пробного импульса ГПИ подается единичный пробный импульс напряжения с крутым фронтом, вызывающий повторный пробой искрового промежутка. Так как до момента подачи пробного импульса пространство между электродами искрового промежутка свободно от электрического поля, то описываемый метод исследования получил название метода свободно восстанавливающейся прочности. Преимуществом этого метода является то, что он способен выявить провалы в кривой восстанавливающейся прочности, которые не могут быть обнаружены при помощи апериодических пробных импульсов с конечной длиной фронта. Такие провалы были обнаружены в случае дуги между тугоплавкими металлами и между угольными электродами. Для легкоплавких металлов, какими являются медь и латунь, обычно используемые в искровых промежутках вентильных разрядников, применение единичного пробного импульса напряжения не дает особых преимуществ перед методом косоугольного импульса.



 
« Вакуумная сильноточная дуга в магнитном поле   Влияние конструкции экранов на характеристики вакуумных дугогасительных камер »
электрические сети