Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Генераторные выключатели и комплексы

Комбинированные контактно-полупроводниковые выключатели - Генераторные выключатели и комплексы

Оглавление
Генераторные выключатели и комплексы
Назначение и область применения
Основные параметры и характеристики
Классификация
Электрические схемы
Требования
Комплексы аппаратные генераторные
Современный уровень развития
Конструкция масляных генераторных выключателей
Конструкция воздушных генераторных выключателей
Конструкция воздушных генераторных выключателей DR АВВ
Конструкция воздушных генераторных выключателей РК Делль
Конструкция элегазовых генераторных выключателей
Конструкция синхронизированных генераторных выключателей
Аппаратный комплекс КАГ-15,75
Аппаратный комплекс
Включение и отключение комплекса
Аппаратный комплекс НЕК
Дугогасительные устройства и контакты
Контактная система комплекса КАГ-24
Контактная система комплекса КАГ-15
Определение сил взаимодействия в розеточных контактах
Шунтирующие резисторы
Шунтирующие резисторы с металлическими токоведущими элементами
Заземлители
Трансформаторы тока
Приводы выключателей
Перспективы развития
Синхронное отключение токов нагрузки
Комбинированные контактно-полупроводниковые выключатели
Ограничители тока
Список литературы

Одним из перспективных направлений создания выключателей с большим коммутационным ресурсом является использование силовых полупроводниковых приборов (СПП) в шунтирующих главные контакты цепях в коммутационные интервалы времени. Выключатели с СПП получили название комбинированных контактно-полупроводниковых выключателей (КПВ). Исследования в области создания таких выключателей определили ряд перспективных тенденций.
В работе [16] показана эффективность высоковольтного устройства с шунтированием контактов полупроводниковыми неуправляемыми вентилями и установлены основные закономерности в перераспределении тока между главной и вспомогательными цепями. Количественная оценка эффективности дугогашения с помощью неуправляемых вентилей в зависимости от режима коммутации дана в [1].
В КПВ резко снижается продолжительность горения дуги (до 200 мкс в переходном режиме) и, следовательно, достигается повышенная износостойкость контактной системы. В результате этого коммутационный ресурс аппаратов приближается к механическому.
Разработка КПВ стала возможной благодаря начатому отечественной промышленностью выпуску тиристоров на номинальный ток до 1250 А и повторяющееся напряжение до 2800 В. Тиристоры рассчитаны на ударный ток до 20 кА. В настоящее время разработаны тиристоры на номинальный ток 3000 А при повторяющемся напряжении 2500 В и ударный ток в течение 10 мс до 60 кА. Такие тиристоры в режиме синхронного выключателя позволят обеспечить значительно большие токи отключения.
Ниже описывается два направления снижения отрицательного воздействия дуги на контакты в процессе коммутации: первое — за счет шунтирования контактов в коммутационные интервалы времени мощными, включенными встречно-параллельно тиристорами, второе — за счет синхронного отключения выключателя нагрузки с тиристорами, шунтирующими главные контакты.
Функциональная схема выключателя с тиристорным блоком приведена на рис. 5-7. Во включенном положении главные контакты 1, контакты отделителя 2 и дугогасительные контакты 3 замкнуты, тиристорный блок 4 отключен. При отключении размыкаются контакты 1. Ток переходит в дугогасительные контакты 3, которые размыкаются с задержкой по отношению к главным контактам 1. При достижении на дуге минимального напряжения переключения тиристорного блока 4 последний включается. Отключаемый ток переходит из контакта 3 в блок 4. Контактный промежуток 3 деионизируется. При достижении нуля тока тиристоры закрываются. После этого размыкаются без тока контакты отделителя 2, создавая окончательный разрыв цепи для предотвращения токов утечки через тиристоры.
схема генераторного выключателя с тиристорным блоком
Рис. 5-7. Функциональная схема генераторного выключателя с тиристорным блоком
Схема рис. 5-7 может выполнять защитную и оперативную функции. Контакт 3 находится в замкнутом состоянии, но «стоит на изоляции», т. е. фактически разомкнут. При отключении в оперативном режиме порядок срабатывания следующий: контакт 1, блок 4 и контакт 2.
В аварийном режиме тиристорный блок не работает. При отключении замыкается контакт 3, затем размыкается главный контакт 1. Ток переходит в контакт 3, после размыкания которого происходит гашение дуги.
Недостатком этой и аналогичных схем является необходимость по меньшей мере, в двух параллельных ветвях дорогостоящих тиристоров, рассчитанных на номинальное напряжение и включенных встречно для шунтирования контактов как при положительной, так и при отрицательной полуволне тока.

Рис. 5-8. Функциональная схема синхронного контактно-тиристорного генераторного выключателя
Создание синхронизированного выключателя с тиристорным блоком позволяет совместить преимущества двух перспективных направлений и является наиболее целесообразным. Функциональная схема синхронизированного контактно-тиристорного генераторного выключателя приведена на рис. 5-8

Выключатель работает следующим образом. Во включенном положении главные контакты 1 и контакты отделителя 2 замкнуты, контакты дугогасительного устройства 4 разомкнуты, тиристорный блок 6 заперт. При поступлении команды на отключение от устройства оперативного управления 7 анализатор тока 8 вырабатывает команду, которая управляет проводящим состоянием тиристоров блока 6 через систему управления 9. Последняя вырабатывает также команды управления приводами 3 и 5. Команды поступают таким образом, что сначала срабатывает привод 5, а контакты дугогасительного устройства 4 замыкаются. После этого срабатывает привод 3, и контакты 1 размыкаются без дуги в произвольный момент времени. Ток переходит в контакты дугогасительного устройства 4. Момент подачи команды на отключение привода 5 управления дугогасительными контактами 4 на отключаемой полуволне тока определяется быстродействием используемого привода. При этом команда подается с таким расчетом, чтобы к моменту перехода тока через нуль контакты успели разойтись на расстояние, обеспечивающее необходимый изоляционный промежуток. После размыкания дугогасительных контактов 4 ток переходит во включающийся тиристорный блок 6. Время горения дуги при этом не превышает 200 мкс. Воздействие на размыкающиеся контакты незначительно. После естественного перехода тока через нуль тиристорный блок 6 запирается, контакты отделителя 2  размыкаются.
При коротком замыкании в зоне действия релейной защиты последовательность работы всех узлов выключателя происходит аналогичным образом, но запуск системы управления 9 производится через схему «И» только при наличии сигнала и от релейной защиты и от блока 8.
Если к. з. происходит вне зоны действия защиты и ток короткого замыкания является сквозным для выключателей, то релейная защита не срабатывает, а система 9 не выдает команды, оставляя выключатель в состоянии «включено».
По схеме рис. 5-8 легко выполнить и выключатель нагрузки. При этом нет необходимости в подаче сигнала на блок 9 от релейной защиты. Дугогасительное устройство 4 и тиристорный блок 6 рассчитываются только на отключение токов не превышающих номинальный, а потому могут быть значительно проще устроены, чем в силовом выключателе.
При поступлении команды на включение от устройства оперативного управления 7 анализатор 8 и система управления 9 включают контакты отделителя 2 (контакты 4 при этом разомкнуты), затем тиристорный блок 6, через который протекает ток. Замыкаются контакты устройства 4, затем контакты 1 без разрушающего воздействия дуги. Ток переходит в них. Тиристорный узел при этом запирается, а дугогасительные контакты размыкаются.
Описанный выключатель выгодно отличается от известных.
Конструкция синхронного контактно-тиристорного выключателя
Рис. 5-9. Конструкция синхронного контактно-тиристорного выключателя

Так, в оперативном режиме отключение тока всегда происходит с длительностью горения дуги, не превышающей 200 мкс, так как момент выполнения операции синхронизирован относительно фазы тока. При этом тепловое воздействие дуги на размыкаемые контакты минимально. В несинхронизированном выключателе при отключении дуга горит в течение тех же 200 мкс, гаснет при токе в тиристорной ветви и может возникнуть после перехода тока через нуль, когда тиристоры заперты, если расстояние между дугогасительными контактами недостаточно. Это снижает коммутационную способность выключателя.
В экспериментальном образце за счет синхронизированного отключения число тиристоров уменьшено по сравнению с несинхронизированным в 2 раза, так как применено последовательное однонаправленное включение тиристоров, а не встречное. Сокращение числа тиристоров уменьшает стоимость аппарата, позволяет уменьшить габариты тиристорного узла и повысить надежность выключателя. В режиме синхронизированного отключения выключатель с быстродействующим приводом позволяет отключать токи, превышающие предельные по току параметры тиристоров.
Так, при размыкании контактов за 2 или 1 мс до нуля тока отключаемый ток составляет соответственно 0,58 и 0,31 амплитудного значения. Это позволяет в 2—3 раза повысить отключаемые токи. С другой стороны, сокращение длительности тока через тиристоры до 2 мс позволяет увеличивать токи перегрузки тиристоров ориентировочно в 2 раза по сравнению с максимальным допустимым для длительности 10 мс.

Таким образом, генераторный выключатель при синхронизированном отключении способен отключать токи, в 4—6 раз превышающие предельные по току параметры тиристоров.
Экспериментальный образец контактно-тиристорного выключателя показан на рис. 5-9. Выключатель рассчитан на встраивание в пофазно экранированный токопровод. Он состоит из основания с резервуаром 11, главных токоведущих цилиндров 7 и экранирующего кожуха 12. Токоведущие цилиндры установлены на опорных изоляторах 13. Внутри токоведущих цилиндров размещены: главная контактная система 6 с приводом 5 и дугогасительная система 10. Тиристорный блок 8 установлен над кожухом на проходных изоляторах 9. Шкаф управления состоит из двух отсеков, в которых размещены дутьевые клапаны 2 и индукционно-динамические механизмы с клапанами 1 управления дугогасительным устройством, а также синхронизатор выдачи команд 4 и блок питания индукционно-динамического механизма 3.



 
« Высоконагревостойкая электрическая изоляция   Диагностика обмоток силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.