Принципиальная электрическая схема синтетической установки со включением восстанавливающегося напряжения в нуль тока и управления опытом при помощи ПАУ
Рассмотрим в самом кратком изложении принципиальную схему электрических соединений и управления ею при помощи ПАУ (рис. 132). Эта схема с одним ударным генератором аналогична синтетической схеме, запроектированной ВЭИ и «Энергосетьпроект» для научно-исследовательского центра в Бескудниково (Москва). Источником тока служит ударный генератор УГ типа ТИ-100-2, а источником восстанавливающегося напряжения — конденсаторная батарея С2. В зависимости от параметров испытуемого выключателя ИВ ток короткого замыкания может подаваться на ИВ или на генераторном напряжении (12 кВ), или на напряжении выше генераторного через повысительный ударный трансформатор Тр. Генератор расположен в машинном зале и коммутируется выключателями: оперативным ОВ, главным защитным выключателем ЗВВ, а также включающим аппаратом ВА-12 в каждой фазе. Компоновка оборудования ОРУ и закрытого зала искусственной схемы рассмотрена ранее. Все элементы синтетической схемы связаны системой шин 35—220 кВ. Управление всеми аппаратами при испытании осуществляется при помощи прибора автоматического управления опытом — ПАУ. На вход блока деления и преобразования частоты подается от пилот-генератора ПГ управляющее напряжение. Синхронизирующее устройство имеет два входа: на первый вход подается напряжение от ПГ, на второй вход — напряжение от вторичной обмотки воздушного трансформатора тока ВТТ, установленного в цепи тока короткого замыкания ударного генератора. Синхронизирующее устройство имеет шесть выходов: выход 1 — дает импульс на срабатывание УДП2 для подключения батареи С2 к ИВ; выход 2 — служит для выдачи импульса на поджиг управляемого дугового промежутка УДП3, подключающего контур L2—С3 к ИВ. Дуговые промежутки УДП2 и УДП3 срабатывают одновременно. Остальные выходы — 3, 4, 5 и 6 синхронизирующего устройства служат для подачи импульсов для подключения батареи С4 через УДП1 к испытуемому выключателю ИВ через отключающее устройство ОУ, если при испытаниях необходимо затянуть время горения дуги в испытуемом выключателе ИВ. Блоки III, IV и V ПАУ*, подающие импульс на включение ВА-12, а также блоки VII — отключающий ИВ и VIII — подающий импульс на отключение ОУ, имеют фазорегуляторы, с питанием от пилот-генератора. Рассмотрим, в первом приближении, очередность работы блоков ПАУ: блок I — включение магнитного осциллографа МО; блок II — короткое замыкание ротора включением контакторов 2М и др.; блоки III, IV и V — замыкание каждой фазы цепи статора генератора при помощи включающего аппарата ВА-12; блок VI — включение катодного осциллографа КО; блок VII — управление отключением испытуемого выключателя ИВ и одновременного отключения отключающего устройства ОУ при помощи блока VIII; далее производится деблокировка синхронизирующего устройства (СУ) и выдача им требуемого числа импульсов на поджиг УДП1 для включения батареи затягивания дуги С4 — выходы 3, 4, 5 и 6 СУ. Затем необходима деблокировка СУ и выдача им импульсов на поджиг УДП2 (выход 1 СУ) и УДП3 (выход 2 СУ), чем достигается подключение контура восстанавливающегося напряжения (С2, С3 и L2) к испытуемому выключателю ИВ. Блок VIII производит включение АГП генератора, подавая импульс на размыкание контактов 1М в цепи возбуждения. Энергия ротора гасится балластным сопротивлением Rб.
* Арабскими цифрами в кружках на рис. 132 обозначена последовательность работы блоков ПАУ при испытаниях.
Рис. 132. Принципиальная электрическая схема синтетического устройства на базе ударного генератора:
Тр— повышающий ударный трансформатор; А, В и С — шины с изоляцией на 220 кВ для связи с ОРУ и испытательными камерами; УДП — поджигающее (ПУ) и управляющее (УУ) устройства для включения батареи затягивания дуги С4; УДП3 — поджигающее и управляющее устройства для подачи восстанавливающегося напряжения на ИВ от батареи С2; УДП9 — управляемый дуговой промежуток с поджигающим и управляющим устройствами; L3—С3 — контур для регулирования частоты восстанавливающегося напряжения; ОУ — отключающее устройство; ИВ- испытуемый выключатель.
Блоки X, XI и XII работают на отключение ОВ, если испытуемый выключатель не отключается при испытании. Блоки ХIII, XIV и XV используются для отключения ЗВВ, если ОВ отказал в отключении. Конечно, рис. 132 дает лишь приближенную картину, показывающую назначение блоков ПАУ и СУ. В зависимости от режима работы ударного генератора и схемы испытания, последовательность работы блоков ПАУ может видоизменяться. Приведенная схема управления должна показать многообразие функций, выполняемых ПАУ, разработанного в ВЭИ.
Работа синтетической схемы при испытании выключателя
Подготовка схемы.
Взяв за основу синтетическую схему, представленную на рис. 132, рассмотрим работу ее при испытании выключателя. Перед испытаниями необходимо подготовить схему. Испытания можно проводить по двухчастотной схеме и по схеме ВЭИ со включением восстанавливающегося напряжения в нуль тока. Рассмотрим последнюю схему испытания. Первым шагом является сборка необходимой схемы в батареях С3 и L2 контура регулирования частоты восстанавливающегося напряжения. Блоки батареи С3 при помощи съемных перемычек соединяются последовательно или параллельно, в зависимости от требуемых параметров напряжения и частоты переходной составляющей напряжения. Аналогично собирается и батарея реакторов L2, связанная с батареей С3. После сборки заданных схем в батареях С3 и L2 дистанционно с пульта, расположенного в зале искусственной схемы (рис. 120), включаются соответствующие разъединители в ОРУ искусственной схемы, а также производится подготовка к работе управляемого и регулируемого дуговых промежутков. Батарея C1 включается в цепь разъединителями с дистанционным управлением. Одновременно готовится к работе ударный генератор.
С пульта управления машинного зала включается двигатель генератора Д и число оборотов ударного генератора доводится до номинального. Следующим этапом является заряд батареи восстанавливающегося напряжения С2 (батарея затягивания дуги С4 заряжается в том случае, если это требуется условиями опыта). Все переключения производятся дистанционно с пульта управления. Этажи батареи С2 специальными переключателями с пружинно-пневматическими приводами включаются параллельно. Заряд батарей С2 и С4 осуществляется через специальные газотроны ВЭИ, причем заряд батареи С2 происходит по трехфазной мостовой схеме, а батареи С4 — по двухполупериодной схеме (рис. 118). Одновременно с зарядом батарей С2 и С4 происходит заряд конденсаторов поджигающих устройств, управляемых дуговых промежутков УДП1, конденсатор С6 и УДП1, (конденсаторы С8 и C9). После окончания заряда батареи С2 и С4 отключаются от зарядного устройства, а последнее от сети. Для батареи C4, после окончания заряда, производится последовательное соединение ступеней батареи. Для батареи С2 производится дистанционно переключение этажей в последовательное соединение и во избежание разряда конденсаторов отключаются защитные сопротивления. Таким образом, в результате первого этапа подготовки синтетической схемы к испытанию будут заряжены и скоммутированы батареи конденсаторов С3 и С4, а батареи С1, С2 и С3 собраны в необходимые схемы еще до заряда батарей С2 и С4. Эта часть схемы, следовательно, готова к производству испытаний.
Проведение испытания
После первого этапа подготовки синтетической схемы с пульта управления искусственной схемой включаются: оперативный выключатель ОВ и главный защитный выключатель ЗВВ. Назначение этих выключателей — обеспечить отключение генератора в случае отказа испытуемого выключателя погасить дугу. Далее, ключом управления с пульта включается отключающее устройство ОУ, находящееся в токовой цепи за ударным трансформатором и включенное в цепь последовательное испытуемым выключателем ПВ. Отключающее устройство ОУ состоит из фаз воздушных выключателей на 110, 220 и 500 кВ. В зависимости от типа и параметров испытуемого выключателя используется та или иная фаза ОУ, остальные фазы не участвуют в опыте. Это достигается подключением ОУ к шинам 35—220 кВ ОРУ при помощи съемных перемычек. Непосредственно перед началом испытания подается возбуждение на ударный генератор, длительность работы которого в возбужденном состоянии регламентирована. С пульта управления, в определенной последовательности в цепи возбуждения включаются контакторы: 4М — для перевода в режим нормального возбуждения (две пары контактов 4М обеспечивают возможность получения прямого и обратного возбуждения); включением контактора ЗМ подается напряжение на обмотку возбуждения подвозбудителя от источника постоянного тока (аккумуляторная батарея); включением контактора 1Μ закорачивается балластное сопротивление R6 и осуществляется форсировка возбуждения. Ток в обмотке возбуждения ОВ генератора регулируется током в обмотке возбуждения подвозбудителя, который, в свою очередь регулируется реостатом R. После возбуждения генератора все готово к проведению опыта. Ключом управления с пульта подается команда на запуск ПАУ. Выходные блоки ПАУ и его синхронизирующее устройство выдают в заранее установленной временной последовательности импульсы на срабатывание элементов синтетической схемы. Первый импульс от блока ПАУ подается на включение магнитного осциллографа МО. Затем от блока II ПАУ подается импульс на контакторы в цепи возбуждения генератора в последовательности, зависящей от выбранной схемы испытания. Следующей операцией является создание короткого замыкания в цепи статора. Эту задачу выполняют включающие аппараты ВА-12, установленные в каждой фазе генератора, механически не связанные между собой и установленные в отдельных шкафах управления. При опыте используется один из аппаратов, так как в большинстве случаев производится двухфазное короткое замыкание генератора. Соответственно этому используется один из блоков III, IV и V ПАУ, которые выдают импульсы на шкаф управления включающим аппаратом. Первый импульс обеспечивает подключение предварительно заряженного конденсатора С (см. рис. 47) через контактор К2 шкафа управления ВА-12 к включающей катушке ВК, а второй импульс отпирает тиратрон Т, и конденсатор С разряжается на обмотку включающей катушки по цепи: земля — конденсатор С — блок-контакты К2 — включающая катушка BR — тиратрон Т — земля. Включающая катушка обеспечивает замыкание контактов ВА-12 (см. гл. I). Таким образом, при включении ВА-12 (рис. 132) цепь тока замыкается по цепи: ударный трансформатор Тр — точка А — шина А — точка N — испытуемый выключатель ИВ — точка М — шина В — точка Д — отключающее устройство ОУ — точка Е — шина С — точка F — ударный трансформатор Тр. Через испытуемый выключатель ИВ и отключающее устройство ОУ протекает ток короткого замыкания от ударного трансформатора Тр. Далее, от выходного блока VII ПАУ подается импульс на отключающую катушку ИВ и одновременно от блока VIII ПАУ подается импульс на отключающую катушку ОУ. Отключающее устройство и испытуемый выключатель в цепи тока включены последовательно и при отключении на их контактах горят дуги. При испытании выключателя с длительным горением дуги можно искусственно затянуть время горения дуги на испытуемом выключателе при помощи батареи затягивания дуги С4. Любая ступень батареи C4 может быть подключена через управляемый дуговой промежуток УДП1 к испытуемому выключателю через отключающее устройство ОУ.
Рис. 133. Схема управления и поджига управляемого дугового промежутка УДП3 синтетической схемы испытания выключателей.
Рис. 134. Конструкция и взаимное расположение элементов управляемого дугового промежутка УДП:
1 — конденсатор типа КМ-19-30; 2 — поджигающее устройство; 3 — управляющее устройство.
Батарея C4, как указывалось, может дать для повторного зажигания дуги четыре импульса напряжением 35 кВ, три импульса напряжением 70 кВ и два импульса напряжением 140 кВ. В зависимости от необходимого числа импульсов надо взять такое же количество управляемых дуговых промежутков УДП1. Импульсы на поджиг этих промежутков УДП1 выдаются синхронизирующим устройством (выходы 3, 4, 5 и 6). Электрический импульс с выхода синхронизирующего устройства подается на клемму «Запуск» управляющего устройства, в котором преобразуется в световой импульс, запускающий поджигающее устройство. После ионизации промежуток УДП1 пробивается под действием приложенного напряжения батареи С4. Батарея С4 поджигает дугу в ИВ и ОУ, а ток протекает по цепи: батарея С4 — УДП1 — шина С — точка Е — ОУ — точка Д — точка М — ИВ. Дальнейший ход опыта зависит от выбранной схемы испытания. При испытании по схеме с подачей восстанавливающегося напряжения в нуль тока при переходе тока через нуль происходит деблокировка синхронизирующего устройства и контур восстанавливающегося напряжения подключается к испытуемому выключателю.
Контур подключается через управляемые дуговые промежутки УДП2 и УДП3 и регулируемый дуговой промежуток РДП (рис. 132 и рис. 136). Дуговые промежутки УДП3 и УДП3 управляются при помощи импульсов, получаемых с выходов 1 и 2 синхронизирующего устройства соответственно. При срабатывании УДП2 напряжение заряженной батареи С2 прикладывается полностью на регулируемый дуговой промежуток РДП и последний пробивается. Батарея С2 разряжается по цепи: земля — УДП3 — батарея С2 — РДП — контур L2C3 — УДП3 — точка Д — шина В — точка М — ИВ — земля. Таким образом, при переходе тока короткого замыкания через нуль к контактам ИВ прикладывается высокое восстанавливающееся напряжение. Импульс на поджиг УДП3 подается от выхода 1СУ на управляющее устройство УДП2 (клемма «Запуск»). Работа схем управления и поджига УДП3 аналогична работе УДП1. Управление и поджиг УДПа происходит несколько иначе, поэтому рассмотрим его схему. С выхода СУ импульс подается на реле ЗР (рис. 133), которое, срабатывая, замыкает его нормально открытые блок-контакты ЗР в пусковой схеме, в результате чего открывается тиратрон Л1 и конденсатор разряжается через тиратрон на катушку (пусковая схема). Возникший при разряде импульс через изолирующий трансформатор типа ТФН-220 подается на сетку триода Л3, усиливается и отпирает тиратрон Л3 в схеме поджигающего устройства. При отпирании тиратрона Л3 батареи С7 разряжаются через него на трансформатор Тр16, на вторичной обмотке которого наводится высоковольтный импульс, достаточный для пробоя вспомогательного промежутка ВП. При пробое ВП конденсатор С3, предварительно заряженный через трансформатор Тр3 и кенотрон Л3, разряжается на сопротивление параллельно которому включен трубчатый разрядник РТ, встроенный в УДП3.
Промежуток между его полусферами ионизируется выхлопными газами при срабатывании РТ и УДП3 и пробивается под действием приложенного напряжения от батареи С2 через контур L2—С3 (рис. 132). Изоляция поджигающего устройства по отношению к земле осуществляется разделительным трансформатором, типа измерительного трансформатора тока ТФН-220 или ТФН-110-0,5. Так как разделительный трансформатор имеет раздельные первичные обмотки и сердечники то один из трансформаторов выполняет задачу передачи питания поджигающему устройству, а другой — передачу управляющего импульса. Последняя измерительная обмотка замкнута на катушку L1 с небольшим индуктивным сопротивлением, которое при частоте 50 гц соответствует короткому замыканию обмотки. Импульс напряжения, подаваемый на эту обмотку, трансформируется во вторичную обмотку. Кроме того, в обмотке разделительного трансформатора, замкнутой на L1, непрерывно воздействует переменное напряжение промышленной частоты и лишь в момент испытания на это напряжение накладываются импульсы управляющего напряжения. Переменное напряжение (2,5 в) трансформируется через Τρ1 до 120 в и питает схему поджига. Сетевая обмотка шунтирована емкостью С1, которая защищает схему поджига от попадания помех, появляющихся в питающей сети. Конструктивное выполнение дугового промежутка показано на рис. 134. Управляющее устройство служит для создания светового луча, запускающего поджигающее устройство. Регулируемый дуговой промежуток (РДП) включен последовательно с управляемым дуговым промежутком. РДП и УДП укреплены на изолирующей колонке воздушного выключателя. Схема двухстороннего управляемого дугового промежутка УДП2 (рис. 134) с двумя трубчатыми разрядниками РТ, выхлоп которых направлен в сторону электродов РДП, показана на рис. 135. Если испытания выключателя производятся по двухчастотной схеме, то подача восстанавливающегося напряжения на ИВ осуществляется за 200—300 мксек до прохождения тока короткого замыкания через нуль. В этом случае, когда в ИВ и ОУ еще горит дуга, синхронизирующее устройство с выхода дает импульс на поджиг УДП2 (как и в предыдущем случае).
Рис. 135. Схема двухстороннего управляемого дугового промежутка с двумя трубчатыми разрядниками РТ.
В заключение, на рис. 136 представлена принципиальная электрическая схема синтетической установки, объединяющая все элементы синтетической схемы на базе ударного генератора ТИ-100-2: установки машинного зала лаборатории, зала искусственной схемы открытого распределительного устройства ОРУ и испытательной камеры.
