ТВН - Схемы совместной работы ударного генератора и колебательного контура

39. Схемы совместной работы ударного генератора и колебательного контура А. А. Горева
В Ленинградском филиале ВЭИ разработана схема совместной работы ударного генератора и колебательного контура А. А. Горева [110, 111] при последовательном и параллельном соединениях их.  

На рис. 112, а показана принципиальная схема установки при последовательном соединении генератора и контура, без промежуточного трансформатора, а на рис. 112, б — с промежуточным трансформатором Тр для испытания аппаратов на повышенных и пониженных напряжениях.
Принцип работы схемы, изображенной на рис. 112 состоит в следующем. Предварительно батарея конденсаторов С2 заряжается до напряжения Uc. Затем ударный генератор возбуждается до напряжения Ег=Ем cos(ωf+φе), и при помощи ВА включается испытательная цепь. Включение генератора последовательно с колебательным контуром, настроенным в резонанс на частоту генератора до погасания дуги в ИВ, не изменяет величину тока
(VII-1)

Uс — зарядное напряжение конденсаторов С2;
Lэ.г — индуктивность генераторной цепи;
Lк — индуктивность контура восстанавливающегося напряжения;
С0 — суммарная емкость цепи испытания.
При испытании выключателей с напряжением, отличающимся от напряжения конденсаторов батареи С2, последнюю необходимо присоединять при помощи ударного трансформатора (рис. 112, б). Кроме того, для придания синусоидальной формы кривой восстанавливающегося напряжения сразу же после гашения дуги в ИВ к емкости С2 подключается шунтирующий реактор Lш. Подключение обеспечивается схемой синхронизации СС и управляемым дуговым промежутком УДП со схемой поджига СП.
Индуктивность реактора Lm должна обеспечить после замыкания УДП промышленную частоту тока в контуре Cк — Lш. Для защиты конденсаторов батареи С2 от перенапряжений при аварийных режимах служит защитный разрядник Р3, последовательно с которым включена дополнительная индуктивность Lд. Батарея С2 на время заряда конденсаторов отключается от трансформатора при помощи шарового разрядника П. Как известно, максимальное значение испытательного тока генератора снижается под влиянием собственной индуктивности цепи испытания. Применение схемы последовательного соединения генератора и колебательного контура позволяет увеличить ток короткого замыкания, например, с 7,8 до 11,9 ка, как это показал Я. Н. Шерман [111]. С этой целью часть индуктивности генератора может представлять индуктивность колебательного контура.

Схема параллельного соединения генератора и колебательного контура

Принципиальная схема совместной работы генератора и колебательного контура при параллельном их соединении дана на рис. 113, а. Схема работает следующим образом.

Генератор возбуждается до значения Ет — 

Таким образом, при параллельном соединении колебательного контура и ударного генератора обеспечивается суммирование их мощностей. Детальное описание возможных режимов работы схемы дано в работе [111].
При испытании выключателей с длительным горением дуги происходит более интенсивное затухание тока. Кроме того, в схеме параллельного соединения будет повышенное затухание тока колебательного контура. С целью уменьшения затухания испытательного тока можно применить два способа:

1. способ биения;
2. способ компенсации активных потерь.

Первый способ биения основан на том, что испытательный ток представляет сумму двух синусоидальных токов с близкими частотами. Второй способ компенсации основан на том, что последовательно с ИВ (рис. 113, в) включается небольшая индуктивность связи Lг.к, благодаря которой активная мощность генератора покрывает потери в колебательном контуре. Оптимальный эффект получается при одновременном использовании двух способов. Следует отметить, что указанные схемы совместной работы используются в основном для прямых, а не. синтетических испытаний.

Синтетическая схема с двойной трансформацией тока.

Рис. 114. Синтетическая cхема испытания с двойной трансформацией тока: УТр1 и УТр2 - ударные трансформаторы; УПД - управляемый дуговой промежуток; РДПг - регулируемый дуговой промежуток.

При необходимости увеличения тока короткого замыкания при испытании можно использовать схему, представленную на рис. 114. Схема является двухчастотной, с источником тока, включенным по схеме с двойной трансформацией, с трансформаторами УТр1 и УТр2. Источником восстанавливающегося напряжения является батарея конденсаторов С2. Контур С2—L2 служит для регулирования частоты восстанавливающегося напряжения синтетической схемы.

§ 40. Синтетическая схема ВЭИ с подачей восстанавливающегося напряжения в нуль тока на базе ударного генератора ТИ-100-2
Принципиальная электрическая схема синтетической установки на базе ударного генератора для испытания выключателей на мощность отключения представлена на рис. 115. Разработка всех основных элементов синтетической схемы проведена в ВЭИ. 

Рис. 115. Принципиальная электрическая схема ВЭИ с подачей восстанавливающегося напряжения в нуль тока на базе ударного генератора:
а — развернутая электрическая схема соединений синтетической установки; б — принципиальная электрическая схема.

Схема подачи восстанавливающегося напряжения в нуль тока и прибор автоматического управления опытом и синхронизации разработаны Η. М. Чернышевым и др. (ВЭИ). Разработка управляемого дугового промежутка, на высоких напряжениях, и методика управления его работой, как и ряд других вопросов измерения и методов расчета, также проведены в ВЭИ. Эти работы ВЭИ послужили основой для разработки проекта НИЦ в Бескудниково. Поэтому при рассмотрении синтетической схемы ВЭИ освещаются также основные вопросы, связанные с НИЦ в Бескудниково (назначение батарей C2, С3 и С4, компоновка оборудования в закрытых помещениях и в ОРУ НИЦ, скелетная схема управления опытом и др.). Таким образом, изложение вопроса о синтетической схеме ВЭИ будет взаимосвязано с рассмотрением НИЦ в Бескудниково, а в конце главы будет изложен дополнительно ряд. специальных вопросов, относящихся к НИЦ. Как видно из схемы рис. 115, а, для подачи к объекту испытания ИВ тока короткого замыкания непосредственно от ударного генератора УГ или от повысительного ударного трансформатора УТр, а также высокого восстанавливающегося напряжения от конденсаторной батареи С2 используется система шин А, В и С. Изоляция шин рассчитана на напряжение 35—220 кВ. Система шин связывает машинный зал с открытым распределительным устройством (ОРУ) искусственной схемы и с испытательными камерами.
В этом параграфе кратко изложены вопросы расчета токов короткого замыкания для синтетической схемы на базе ударного генератора ТИ-100-2; рассмотрены схемы и назначение конденсаторных батарей C1, С2, С3 и С4, а также батареи реакторов L2; приведены скелетные схемы управления опытом при испытании выключателей. В заключение рассмотрены основные вопросы, Связанные с оборудованием научно-исследовательского центра в Бескудниково, его компоновкой и параметрами основного оборудования. Перейдем к рассмотрению указанных вопросов.

Расчет токов короткого замыкания в синтетической схеме

При испытании выключателя в синтетической схеме источником тока является синхронный ударный генератор ТИ-100-2. Трехфазная мощность, необходимая для испытания выключателей в синтетической схеме,

при напряжениях от повысительного трансформатора

Для расчета токов короткого замыкания при испытании выключателей в синтетической схеме принята схема соединения фаз в звезду (рис. 116, а, б) и в треугольник (рис. 116, в и г). Метод расчета реактивных сопротивлений шинопровода дан в гл. II. Наряду с реактивным сопротивлением шинопровода на стороне генераторного напряжения, в цепь тока включены реактивные сопротивления участков шинопровода с изоляцией на 220 кВ.

Рис. 116. Схемы для расчета токов короткого замыкания синтетической испытательной установки на базе ударного генератора типа ТИ-100-2:
а — при соединении фаз генератора в звезду; б — при соединении фаз генератора в треугольник.

Для участков шинопровода с изоляцией на 220 кВ, с учетом их длин, реактивные сопротивления имеют значения:

Параметры синтетической схемы испытания на базе ТИ-100-2

Аналогично рассчитываются параметры синтетической схемы испытания для других типов выключателей. В соответствии с (VII-17), (VII-18), (VII-19) и (VII-20) определяются параметры синтетической схемы испытания на базе ударного генератора ТИ-100-2 для испытания различных типов выключателей. По данным ВЭИ расчетные значения этих величин для напряжений от 110 до 750 кВ приведены в табл. 18. В проектируемых ВЭИ конструкциях воздушных выключателей, по данным Г. С. Пузырийского [76], в зависимости от номинального напряжения и номинальной мощности отключения выключателя ориентировочно намечено количество дугогасительных (двухразрывных) элементов на полюс согласно табл. 19. При этом принято во внимание резкое увеличение токов короткого замыкания в сетях и установка мощных силовых трансформаторов, что способствует увеличению скоростей восстановления напряжения. Определение коэффициента к (табл. 18) связано с данными табл. 19.

В тех случаях, когда мощность испытательной установки недостаточна для выполнения в полном объеме испытаний выключателя на отключающую и включающую способности, допускается определение предельной мощности отключения производить путем косвенных испытаний, если данный тип выключателя позволяет применение этих методов, а также путем использования синтетических схем. К косвенным испытаниям относятся испытания дугогасительного устройства выключателя по отдельным частям и раздельные испытания по отключению неполного тока при полном напряжении и полного тока при пониженном напряжении. На рис. 115,а представлена принципиальная схема синтетической установки с подачей восстанавливающегося напряжения в нуль тока, на базе ударного генератора ТИ-100-2. Рассмотрим назначение конденсаторных батарей С1, C2, С3 и С4, согласно схеме рис. 115, а.

Параметры синтетической схемы испытания на базе ТИ-100-2
Таблица 18

Таблица 19
Ориентировочное количество дугогасительных элементов на полюс в функции напряжения и отключаемой мощности

Аналогично рассчитываются параметры синтетической схемы испытания для других типов выключателей. В соответствии с (VII-17), (VII-18), (VII-19) и (VII-20) определяются параметры синтетической схемы испытания на базе ударного генератора ТИ-100-2 для испытания различных типов выключателей. По данным ВЭИ расчетные значения этих величин для напряжений от 110 до 750 кВ приведены в табл. 18. В проектируемых ВЭИ конструкциях воздушных выключателей, по данным Г. С. Пузырийского [76], в зависимости от номинального напряжения и номинальной мощности отключения выключателя ориентировочно намечено количество дугогасительных (двухразрывных) элементов на полюс согласно табл. 19. При этом принято во внимание резкое увеличение токов короткого замыкания в сетях и установка мощных силовых трансформаторов, что способствует увеличению скоростей восстановления напряжения. Определение коэффициента к (табл. 18) связано с данными табл. 19.
В тех случаях, когда мощность испытательной установки недостаточна для выполнения в полном объеме испытаний выключателя на отключающую и включающую способности, допускается определение предельной мощности отключения производить путем косвенных испытаний, если данный тип выключателя позволяет применение этих методов, а также путем использования синтетических схем. К косвенным испытаниям относятся испытания дугогасительного устройства выключателя по отдельным частям и раздельные испытания по отключению неполного тока при полном напряжении и полного тока при пониженном напряжении. На рис. 115, а представлена принципиальная схема синтетической установки с подачей восстанавливающегося напряжения в нуль тока, на базе ударного генератора ТИ-100-2. Рассмотрим назначение конденсаторных батарей С1, С2, С3 и С4, согласно схеме рис. 115, а.

Батарея конденсаторов восстанавливающегося напряжения С2

Синтетическая схема испытания выключателей на отключающую способность, показанная на рис. 115, а, может работать в режиме включения восстанавливающегося напряжения при переходе тока короткого замыкания через нулевое значение и по двухчастотной схеме. Как показал Η. М. Чернышев [104], соотношение между энергией батареи основного колебательного контура промышленной частоты и энергией контура повышенной частоты двухчастотного контура может быть следующим. Обозначив параметры основного контура промышленной частоты Р1, С1, L1, U1 и — индексом 1, а параметры контура повышенной частоты индексом 2, для отношения энергий, запасенных в конденсаторных батареях, получим

— отношение зарядных напряжений контуров.
Обозначив отношение резонансных частот контуров через α, можно

При выборе мощности батареи С2, в соответствии с (VII-28), надо иметь в виду, что, как это показано в руководящих указаниях, разработанных ВЭИ (16), по методике испытания высоковольтных выключателей на мощность отключения, мощность конденсаторной батареи С2 будет зависеть от наинизшей частоты восстанавливающегося напряжения. При испытании выключателей на мощность отключения в работе [16] даны рекомендации значений частоты переходной составляющей восстанавливающегося напряжения, а также величин коэффициентов превышения амплитуды. Указанные величины зависят от номинального напряжения выключателя и отключаемой мощности. Из работы [16] следует, что f=0,6 кгц является наинизшей нормированной частотой при напряжении 220 кВ и 100% отключаемой мощности. Регулирование частоты переходной составляющей восстанавливающегося напряжения осуществляют батареи конденсаторов С3 и реакторов L2. Таким образом, частота 600 гц будет определять мощность батареи С3. Частота контура С3—L3 в этом случае примерно в три раза больше промышленной частоты. Следовательно, мощность батареи конденсаторов С2 зависит от мощности батареи С3. При испытании выключателя емкости С2 и С3 включены последовательно. Так как снижение напряжения 50-периодной частоты выше 10% нежелательно, поэтому соотношение мощности батарей конденсаторов С2 и С3 должно находиться в пределах

Батарея С2 собирается по схеме ГИН в виде многоступенчатой этажерки с последовательно-параллельным соединением конденсаторов, что позволяет получить от батареи требуемые напряжения. Для батареи С3 необходимо предусмотреть надежную защиту от сверхтоков, возникающих при пробое изоляции конденсатора. Конструкция конденсаторной батареи должна быть удобной и доступной для производства переключений и других работ, а также безопасна для обслуживающего персонала в процессе эксплуатации.

Батарея конденсаторов С3

Для регулирования частоты восстанавливающегося напряжения в синтетической схеме, испытания выключателей применяется батарея конденсаторов С3. Согласно принятому ранее допустимому снижению восстанавливающегося напряжения мощность батареи С3 должна быть не более Р3= =0,1Р2 (где Р2 — мощность батареи С2, являющейся источником восстанавливающегося напряжения). Схема батареи конденсаторов С3 должна допускать различные соединения их, обеспечивающие наинизшие частоты, согласно работе [115]. Как показано в предыдущем примере, мощность батареи Р3, отнесенная к частоте 50 гц, равна 52 МВАр. Батарея С3 включается при испытании последовательно с батареей С2 и испытуемым выключателем. Поэтому продольная изоляция батареи С3 и относительно земли выбирается с учетом воздействующих потенциалов при испытании.

Батарея реакторов L3

Батарея С3 в соединении с батареей реакторов L2 (рис. 115) образует колебательный контур для регулирования частоты переходной составляющей восстанавливающегося напряжения, прикладываемого к испытуемому выключателю в синтетической схеме. При определении частоты контура С3 —L2 величина L2 должна соответствовать индуктивности конкретной сети с угловой частотой ω при заданном токе короткого замыкания в цепи испытания и испытательным напряжением Uисп. Таким образом, величина L2 определяется из условий равенства
(VII-30)
Необходимо определить максимальные и минимальные значения индуктивности реакторов, которые необходимы при испытаниях выключателей разных типов. Если не учитывать реактивных сопротивлений источника тока (ударный генератор, ударный трансформатор) и в качестве напряжения в (VII-30) принять испытательное напряжение выключателя, то получим максимальное значение индуктивности реактора. При учете реактивного сопротивления ударного генератора, подставляя в (VII-30) разность испытательного напряжения Umn и напряжения источника тока получим минимальное значение индуктивности реактора:

Для обеспечения требуемых при испытании индуктивностей собирается батарея реакторов. Реакторы установлены на изолирующих опорных конструкциях.

Батарея конденсаторов C1

Батарея C1 может использоваться в следующих случаях:

1. для регулирования частоты в контуре источника тока, при испытаниях выключателей на ударном генераторе;
2. для регулирования частоты и затягивания времени горения дуги при испытании выключателей в искусственной схеме

в) для создания эквивалентных схем, в которых емкость С1 представляет емкость длинных линий, и исследования процесса отключения при испытании выключателя.
Параметры батареи С1 определяются из условия равенства частот контура тока и контура напряжения при максимальной мощности, отбираемой от контура тока (ударный генератор, или ударный трансформатор). Максимальная отдаваемая мощность, которую отдает ударный генератор (или ударный трансформатор), согласно табл. 18 при испытании одного полюса выключателя 220 кВ и 15 млн. ква (при соединении ударных трансформаторов по схеме 35 кВ)
Рген=U35Iкз= 35·39,4=1375 МВА.
Мощность конденсаторной батареи С1, приведенная к частоте 50 гц,

Для регулирования скорости восстановления напряжения при трехфазных испытаниях батарея С1 собирается в три отдельные фазные группы. При испытании выключателя в синтетической схеме три фазные группы можно Соединить в одну батарею.

Батарея конденсаторов С4

Принципиальная электрическая схема батареи затягивания дуги С4 показана на рис. 117. Параллельное соединение всех секций батареи на время заряда конденсаторов производится переключателями П1и П2. Переключение конденсаторов батареи С4 в последовательное соединение перед разрядом осуществляется переключателем П4. При помощи разъединителей П3, укрепленных на изолирующей тяге, можно дистанционно отключить выравнивающие сопротивления после заряда батареи, чтобы не допустить разряда ее через эти сопротивления. 

К зарядному устройству
Рис. 117. Принципиальная электрическая схема конденсаторной батареи затягивания дуги С4:
1 — управляемое дуговые промежутки УДП1 — УДП6, 2 — двухпозиционный переключатель с общим приводом; 3 — группа параллельно соединенных конденсаторов; 4 — выравнивающее сопротивление Rв; 5 —  съемные накладки а, б, в, г и д; 6 — переключатель «заряд—заземление»; 7 — заземляющее сопротивление R3; П1-П9 — переключатели для параллельного соединения конденсаторов при заряде; П3 — разъединители на изолированной тяге для отключения выравнивающих сопротивлений Rв после заряда батареи; П4 — переключатель для последовательного соединения конденсаторов перед разрядом; А1-А6, B1-В6 — съемные перемычки.

При подготовке схемы батареи для испытания выключателя с целью получения заданного напряжения последовательное соединение секций осуществляется предварительно, вручную, путем съемных перемычек а, б, в, г и д. Кроме того, подготовив заранее при помощи съемных перемычек, например А1 и В1, соединяющих секции батареи с заземленной шиной и с управляемым дуговым промежутком (УДП), можно на выход батареи С4 подать импульс от любой секции батареи. При помощи съемных перемычек можно также соединить с заземленной шиной и управляемым дуговым промежутком УДП любое плечо каждой секции. Это дает возможность подать на выход батареи затягивания дуги импульсы разной полярности. Батарея затягивания дуги состоит из 36 конденсаторов в шести секциях. Секция состоит из двух последовательных групп по три параллельно включенных конденсатора в группе. Напряжение заряда 60 кВ. Секции расположены каскадно с изоляцией между секциями, обеспечивающей последовательное включение секций для получения импульсов до 140 кВ. Как видно из рис. 118, заряд батареи конденсаторов С4 производится через специальные газотроны, разработанные в ВЭИ, с параметрами Iа=10а, U= 60 кВ. Зарядное устройство выполнено по двухполупериодной схеме выпрямления. Из рис. 118 видно, что наличие шести включающих устройств ВУ1 — ВУ6 и шести подключений к заземляющей шине позволяет получить от батареи затягивания дуги С4: шесть импульсов напряжением 35 кВ; три импульса по 70 кВ и два импульса по 140 кВ, в зависимости от предварительно подготовленной при помощи съемных перемычек схемы соединений конденсаторов.
Таким образом, согласно схеме рис. 118, максимальное напряжение батареи С2 при последовательном соединении 15 ступеней будет равно 645 кВ эф. (900 кВ макс.). Учитывая все потери от источника тока генератора ТИ-100-2, на шинах камеры испытания можно получить 40 ка. Для напряжения батареи С2, учитывая снижение и затухание, наибольшее напряжение будет: 645/1,2=537 кВ эф. Следовательно, предельная мощность синтетической схемы (ТИ-100-2 — источник тока, батарея С2 — источник восстанавливающегося напряжения)

Эта величина во много раз превышает мощность генераторной установки и позволяет проводить испытания выключателей до 15000 ква. При большей мощности отключения выключатели можно испытывать по частям.

Компоновка зала искусственной схемы

Поясняющая схема электрических соединений оборудования зала искусственной схемы дана на рис. 119. В зале искусственной схемы расположены конденсаторные батареи восстанавливающегося напряжения 1, затягивания дуги 3, включающие устройства 4,5 и 6, а также зарядные устройства батарей.

Рис. 119. Поясняющая электрическая схема соединений оборудования, находящегося в зале искусственной схемы.

Рис. 120. План расположения оборудования в зале искусственной схемы:
1 — батарея восстанавливающегося напряжения С2; 2 — батарея затягивания дуги С4; 3 —  разъединитель включения батареи С3; 4 — включающее устройство на 35 кВ батареи С4; 5 —  включающее устройство на 110 кВ; 6 — включающее устройство на 500 кВ батареи С3; 7 —  линейный ввод 500 кВ; 8 — линейный ввод 110 кВ; 9 — автотрансформатор регулировочный; 10 — газотрон; 11 — трансформатор зарядный; 12 — пульт управления искусственной схемой.

Рис. 121. Разрез I—I зала искусственной схемы синтетической установки для испытания выключателей (рис. 120).

Стабильность работы управляемых дуговых промежутков при работе синтетической схемы испытания выключателя может быть обеспечена при установке их в закрытом помещении. Габаритные размеры зала и расположение основного оборудования видны на плане зала (рис. 120), а также на разрезах I—I (рис. 121) и III—III (рис. 122). Высота зала — 15 м до нижнего пояса ферм. В, зале установлен кран грузоподъемностью 5 т при длине пролета 14 м, что необходимо для монтажа оборудования в зале.

Рис. 122. Разрез III—III зала искусственной схемы установки для испытания выключателей (рис. 120).

Включающее устройство батареи С2 с изолирующим трансформатором на 500 кВ, выполненным на основе ТФН-400, размещено под вводом 400 кВ, который связывает батареи С2 и С4 с открытым распределительным устройством ОРУ синтетической схемы. Линейный ввод 7 установлен на внешней стене зала под углом 45°. От ОРУ в зал имеется второй ввод 8, на напряжение 110 кВ, к которому присоединяются батареи С2 и С4. На втором этаже помещения, примыкающего к залу и связанного с ним через балкон (рис. 121), расположены зарядные устройства батарей.

Компоновка открытого распределительного устройства 35—220 кВ синтетической схемы испытания

Рис. 123. Поясняющая схема расположения оборудования на ОРУ 35- 220 кВ: C1 — батарея конденсаторов для регулирования частоты, восстанавливающегося напряжения контура источника тока; С2 — батарея конденсаторов для регулирования частоты восстанавливающегося напряжения; L2 — батарея реакторов для регулирования частоты восстанавливающегося напряжения; ОУ — отключающее устройство.

Поясняющая электрическая схема расположения оборудования открытого распределительного устройства 35—220 кВ представлена на рис. 123. На территории ОРУ установлены: батарея конденсаторов С3, батарея реакторов L2, присоединенная между вводом 500 кВ зала искусственной схемы и одной из фаз системы шин на 35—220 кВ, связывающих главное здание с балконом сетевых камер и ОРУ. Изоляция шин предусмотрена на 500 кВ.
Кроме того, на территории ОРУ расположено отключающее устройство ОУ, представляющее фазы воздушных выключателей (на 500, 220 и 110 кВ). Напряжение на шины 35—220 кВ подается от машинного зала главного здания через повышающие трансформаторы. На рис. 124 показан план расположения оборудования на ОРУ синтетической схемы. На ОРУ установлена также батарея конденсаторов С1.  

Рис. 124. План расположения оборудования на открытом распределительном устройстве 35—220 кВ синтетической схемы:
1 — разъединитель 220 кВ на изолирующем основании; 2 — батарея реакторов L2; 3 — отключающее устройство ОУ (две фазы ВВ — 220 и одна фаза ВВ — 110 кВ); 4 — разъединитель 220 кВ; 5 — конденсаторная батарея С3; 6 — конденсаторная батарея С3.

Над батареями C3 и L2 натянуты провода 500 кВ, изолированные от земли, для упрощения и удобства пересоединений их, а также получения различных значений напряжения и емкости батареи С3 и значений индуктивности L2. На разрезе ОРУ 35—220 кВ (рис. 125) также видна батарея С1, отключающее устройство 3 и разъединители 1. На рис. 126 показан разрез ОРУ по II—II (рис. 124), где видна батарея реакторов L2. При осуществлении проекта НИЦ в Бескудниково указанное расположение оборудования синтетической схемы в основном сохранилось.
Схема управления опытом при испытании в синтетической схеме. В отличие от принципиальной схемы рис. 115, на рис. 127 дополнительно показана скелетная схема управления опытом при испытании в синтетической схеме на базе ударного генератора ТИ-100-2. Здесь ПАУ определяет временную последовательность включения и отключения выключателей ВВ, ВА, ОУ и ИВ, а при помощи синхронизирующего устройства выдаются синхронные импульсы для управления конденсаторными установками. В ВЭИ имени В. И. Ленина было разработано включающее устройство — быстродействующий замыкатель на напряжение до 500 кВ эф.  

Рис. 125. Разрез I—I ОРУ 35—110 кВ (рис. 124).

Быстродействующий замыкатель производит замыкание в испытательной цепи gри помощи интенсивной ионизации искрового промежутка, для коммутации конденсаторных батарей С2, С9 и С4. Рассмотрим основные узлы схемы управления.
Быстродействующий замыкатель для конденсаторной батареи С2 источника восстанавливающегося напряжения. Как видно из схемы рис. 127, испытуемый выключатель ИВ присоединяется к батарее С2 через дуговой промежуток G2 и П3.  

Рис. 126. Разрез II—II ОРУ 35—220 кВ (рис 124).

Конденсаторная батарея C2 соединяется с батареей С3, предназначенной для регулирования частоты собственных колебаний восстанавливающегося напряжения. Если источник восстанавливающегося напряжения присоединить непосредственно к ИВ, то он будет шунтирован этой емкостью. Это может повлиять на характер горения дуги в ИВ и может наступить преждевременное гашение ее. Чтобы избежать этого влияния, необходимо, чтобы между С2 и ИВ находился дуговой промежуток П3, который не будет пробиваться от падения напряжения на дуговом промежутке ИВ, что регулируется выбором расстояния между электродами дугового промежутка П3. После обрыва дуги в ИВ желательно, чтобы дуговой промежуток П3 пробился при возможно более низком напряжении. Это необходимо для того, чтобы избежать скачка напряжения большой крутизны в начале кривой восстанавливающегося напряжения, что приводит к более тяжелым условиям испытания выключателя, искажает условия работы, и иногда приводит к отказу в отключении ИВ.  

Рис. 127. Управление опытом при испытании выключателя ИВ в синтетической схеме на базе ударного генератора:
УГ — ударный генератор; Тр — ударный трансформатор; L — реактор для регулирования тока; C1 — конденсаторная батарея для регулирования частоты источника тока; С2 — конденсаторная батарея, источник высокого восстанавливающегося напряжения; С3 — конденсаторная батарея для регулирования частоты источника восстанавливающегося напряжения; С4 — конденсаторная батарея для затягивания времени горения дуги в испытуемом выключателе; ОУ — отключающее устройство; L2 — батарея высоковольтных реакторов; ПС — пусковая схема; СУ — схемы управления; ПУ — поджигающие устройства; П2, П3, П4 — управляемые дуговые промежутки; ВТТ — воздушный трансформатор тока; ПАУ — прибор автоматического управления опытом и блок синхронизирующего устройства; БВВ — блоки выдержек времени; ВДЧ — блок деления частоты.

Кроме того, применение в качестве источника высокого восстанавливающегося напряжения предварительно заряженной конденсаторной батареи с соединением по схеме ГИН позволяет обеспечить надежную синхронизацию с другими частями синтетической схемы. Однако при мощной конденсаторной батарее (Uв.н≈600 кВ эф, Р3=750 Mвap, f= 100-250 гц, ток — до 10 ка) возможность коммутации ее при соединении по схеме ГИН приводит к затруднениям. При больших токах происходит обгорание электродов и сильный разброс пробивных напряжений искровых промежутков, работа которых становится нестабильной.

Рис. 128. Схема работы замыкателя:
Ν и М — зажимы для включения замыкателя в рассечку цепи восстанавливающегося напряжения; П1 — промежуток для замыкания емкости С; РТ — трубчатый разрядник; П2 — промежуток для замыкания испытательной цепи.

Рис. 129. Схема расположения и изоляции от земли при помощи изолирующего трансформатора типа ТФН-110-05/1-50-60 поджигающего устройства, быстродействующего замыкателя, дугового промежутка П и пусковой схемы.

Поэтому в ВЭИ была высказана мысль о полном или частичном отказе от схемы коммутации конденсаторной батареи через искровые промежутки по типу ГИН. Перевод из параллельного соединения конденсаторов батареи при заряде в последовательное их соединение при разряде может производиться специальными разъединителями. Для включения же скоммутированной заряженной батареи восстанавливающегося высокого напряжения в цепь испытания разработано специальное выключающее устройство, названное быстродействующим замыкателем. Основное требование к такому замыкателю — стабильность времени срабатывания его. Разброс во времени срабатывания его при двухчастотной синтетической схеме испытания должен быть в пределах 10— 20 мксек. На рис. 128 представлена схема, поясняющая принцип работы устройства. Зажимы Ν и М предназначены для включения электродов в рассечку цепи восстанавливающегося напряжения. Дуговой промежуток П2 ионизируется за счет выхлопных газов, смешанных с ионами плазмы дуги, после срабатывания трубчатого разрядника РТ. На внутренний промежуток РТ разряжается емкость С, после замыкания цепи при поджиге вспомогательного промежутка Π1. Существенного обгорания электродов промежутка Π1 не происходит, так как здесь протекает ток импульсного разряда конденсатора С. Для выполнения быстродействующего замыкателя П2 главной батареи С2 надо учесть необходимость изоляции от земли на напряжение порядка 600 кВ и выше электродов промежутка П2, конденсатора С1 и его зарядного устройства, а также электродов промежутка П1 и его управляющей схемы. Кроме того, в ВЭИ был разработан способ передачи управляющего импульса с потенциала земли на цепи, находящиеся под высоким напряжением. Таким образом, согласно принципиальной схеме (рис. 128) необходимо поджигающее устройство для генерирования импульсного тока и работы трубчатого разрядника, обеспечивающего проводимость дугового промежутка Л2. Устройство должно находиться под высоким потенциалом относительно земли. Кроме того, необходимо иметь управляющее устройство (или пусковую схему), дающее управляющий импульс и расположенное на потенциале земли.

Рис. 130. Конструкция трубчатого разрядника Р1, разработанная ВЭИ:
М-Мп— дополнительные электроды; R — сопротивления.

Быстродействующий замыкатель (БЗ) является управляемым дуговым промежутком, состоящим из двух электродов в виде латунных полусфер диаметром 220 мм. В одну из полусфер (рис. 129) встроен трубчатый разрядник. От поджигающего устройства на трубчатый разрядник подается высокое напряжение. Для того чтобы исключить ложные перекрытия дугового промежутка П, расстояние между электродами увеличивается. Таким путем повышается отношение пробивного напряжения промежутка к рабочему напряжению, которое промежуток выдерживает без пробоя. Но при этом необходимо создать достаточную ионизацию дугового промежутка П2 при поджиге. Интенсивность ионизации зависит от количества и температуры раскаленных газов, выбрасываемых разрядником, а в конечном счете — от энергии, выделенной дугой внутри РТ. Увеличивая длину дуги внутри РТ, а также величину (рис. 128) и зарядное напряжение конденсатора С, можно увеличить количество энергии, вводимой в дуговой промежуток П2. В ВЭЙ была разработана конструкция РТ, в которой при длине дуги РТ, равной 85 мм, пробивное напряжение было в пределах 15 кВ. Для того чтобы снизить пробивное напряжение разрядника, применены дополнительные электроды М—Мп (рис. 130), каждый из которых присоединен к одному выводу через сопротивление R. Когда к разряднику РТ будет приложено напряжение конденсатора С (рис. 128), то оно почти полностью приходится на участок Мп—Ν и последний будет пробит. В связи с сокращением длины внутренней полости на величину перекрытого участка пробой остальных промежутков ускоряется и весь промежуток Μ—Ν пробивается. Конструкция полусферы со встроенным трубчатым разрядником дана на рис. 133.

Поджигающее устройство.

Поджигающее устройство служит источником тока высокого напряжения, который необходим для создания в трубчатом разряднике РТ дуги, ионизирующей промежуток УДП2 при выхлопе раскаленных газов плазмы дуги. Принципиальная схема поджигающего устройства показана на рис. 131. Конденсаторы С8 и С9 поджигающего устройства при помощи кенотронного выпрямителя Л5 и трансформатора Тр3 заряжены до напряжения порядка 15 кВ. Если импульсный тиратрон Л2, типа ТГИ-400/16, начнет пропускать ток, то конденсатор С8 начнет разряжаться на сопротивление R15. К зажимам Ru присоединен разрядник трубчатый РТ вспомогательного промежутка ВП. Появившийся, после срабатывания РТ, выхлоп ионизированных газов пробивает промежуток ВП. Как только вспомогательный промежуток ВП будет пробит, начинается разряд конденсатора С9 на сопротивление R14, к зажимам которого присоединен трубчатый разрядник РТ управляемого дугового промежутка УДП2, включающего восстанавливающееся напряжение на испытуемый выключатель ИВ (рис. 131, 1). Таким образом, начало работы блока поджига II определяется началом срабатывания тиратрона Л2, который отпирается при срабатывании тиратрона Л1. Момент отпирания тиратрона Л1 определяется появлением всплеска светового импульса, сфокусированного на фотосопротивление R5 типа ФС-К1. Фотосопротивление R5 шунтирует цепь: сетка —  катод, тиратрон Л1. Высокое напряжение (15 кВ) включается перед опытом дистанционно при помощи светового луча.  Включив в блоке III электрическую лампу накаливания Л3 (с точечным электродом типа СГ2), луч света А, обозначенный пунктирными линиями, освещает фотосопротивление R11 (блок II). В цепь фотосопротивления включена катушка реле Р1.При освещении фотосопротивления в этой цепи появляется ток, который приводит к срабатыванию реле Ρ1. При помощи промежуточного реле Р2 и его контактов 2Р2 включается выпрямитель Л5 (блок II), для заряда конденсаторов С8 и С9.

Рис. 131. Принципиальная электрическая схема управления включением управляемого дугового промежутка УДП2 синтетической установки, разработанной ВЭИ, с включением восстанавливающегося напряжения в нуль тока:
I — схема синтетической установки; II — блок поджигающего устройства; III — блок управляющего устройства.

Управляющее устройство. Схема управления (рис. 131, блок III) имеет два канала А и В управления при помощи световых лучей. Канал А включает перед опытом выпрямитель высокого напряжения, канал В —поджигающее устройство. Свет от лампы Л8 (блок III) при помощи оптической системы из двух линз направляется на фотосопротивление R11 (блок II). Для запуска блока II (рис. 131) конденсатор С3 (блок II), заряженный через выпрямитель Д2—Д3, при отпирании тиратрона Л2 типа ТГ1-0,1/1,3 (блок III) будет разряжаться через первичную обмотку трансформатора TH. Во вторичной обмотке его появится напряжение, которое подводится к импульсной лампе блока III—Л1 (типа ИФК-20), и подожжет ее. Разряд конденсаторов С4—С7 через Л1 дает мощный световой всплеск, который при помощи оптической системы направляется на фотосопротивление R5 (блок II), что приводит к срабатыванию вспомогательного промежутка ВП и пробою главного управляемого промежутка УДП2 синтетической схемы. Для запуска всей схемы (рис. 131) к блоку III на сетку лампы Л2 подводится от ПАУ (и блока СУ) положительный импульс напряжения, который открывает лампу Л2 (блок III).