8-5. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПНЕВМО-ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
В системах управления с пневмо-гидравлической передачей одна часть элементов выключателя приводится в действие сжатым воздухом, для чего эти элементы имеют свои поршневые устройства, а другая часть элементов — гидравлическим приводом, передающая и приемная части которого соединены между собой посредством изоляционного трубопровода, заполненного рабочей жидкостью, В системах управления с пневмо-гидравлитической передачей в качестве рабочей жидкости применяются минеральные масла, спирто-глицериновые смеси и кремнийорганические жидкости. Однако минеральные масла нашли наибольшее применение в гидравлических передачах.
Системы управления с пневмо-гидравлической передачей нашли ограниченное применение в воздушных выключателях вследствие своей сложности. Поэтому в настоящей работе они не рассматриваются. Их принципиальные схемы и специфические требования к рабочей жидкости приведены в [6].
8-6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПНЕВМО-СВЕТОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
Повышение номинального напряжения выключателя, сопровождающееся значительным увеличением его высоты, приводит к увеличению времени прохождения командного импульса от заземленных частей выключателя к частям, находящимся под напряжением. Соответственно увеличивается и собственное время отключения выключателя. В выключателях на сверхвысокие напряжения время прохождения командного импульса составляет существенную часть их собственного времени отключения. Поэтому создание таких выключателей с малым временем отключения представляет большие технические трудности. Использование светового луча для передачи командного импульса от
заземленных частей к частям, находящимся под напряжением, позволяет уменьшить время отключения выключателя.
На рис. 8-5 изображена пневмо-световая система управления полуполюсом воздушного выключателя подвесного типа на номинальное напряжение 1150 кВ (см. рис. 9-5). Каждый полюс этого выключателя состоит из двух одинаковых полуполюсов.
Рис. 8-5. Система управления с пневмо-световой передачей
Полуполюс состоит из трех дугогасительных модулей 8, колонны питания 9, по которой сжатый воздух подается в дугогасительные модули и колонны управления. Последняя состоит из полых фарфоровых изоляторов 3, фланцев 2 и 4. Обе колонны— питания и управления — шарнирно подвешены на портале 6. Верхний дугогасительный модуль 8 шарнирно подвешен к порталу 6 на трех гирляндах подвесных изоляторов 7. Средний модуль дугогасительного устройства подвешен к верхнему модулю на трех гирляндах подвесных изоляторов 11. Таким же образом крепится и нижний модуль к среднему.
Колонна питания 9 состоит из полых фарфоровых изоляторов, внутри которых находится труба из стеклопластика соединенная резиновыми Шлангами 10 с дугогасительными модулями. Таким образом осуществляется питание дугогасительных модулей и системы клапанов управления сжатым воздухом.
В верхнем фланце 4 колонны управления размещено передающее устройство 5, а во фланцах 2 размещены оптические системы с приемными фотодиодами. Верхний фланец служит также для крепления колонны управления к порталу.
Перемещение подвижных контактов при включении и отключении выключателя и управление дутьевым клапаном осуществляется посредством блока управления 12, схема которого аналогична изображенной на рис. 8-2. К блоку управления крепится блок 13] в котором находятся пусковые клапаны и электромагниты управления: Последние приводятся в действие от приемного устройства 14, которое соединяется посредством экранированного кабеля 1 с фотодиодами, находящимися во фланцах 2.
Передача командных импульсов от передающего устройства, находящегося на потенциале земли, к приемному устройству, расположенному на высоком потенциале, осуществляется посредством светового потока инфракрасного диапазона, создаваемого светодиодами. Этот световой поток, проходя сквозь линзы, попадает на зеркала, поставленные в каждом фланце 2 под углом 45р, и отбрасывается на фокусирующие линзы, а от них на фотодиоды. Световые сигналы, принимаемые фотодиодами, преобразуются в электрические импульсы и вызывают срабатывание соответствующих исполнительных механизмов.
Система управления с пневмо-световой передачей позволяет передать по одному оптическому каналу команды на включение и отключение выключателя, а также получить сигнал о его положении (включен или отключен) при любых расстояниях между заземленными частями выключателя и частями его, находящимися под напряжением. Передача команд осуществляется посредством импульсно-временного и частотного кодирования, что повышает стойкость системы к импульсным и постоянно действующим помехам, имеющим место в эксплуатации.
Основными частями системы управления с пневмо-световой передачей являются передающее устройство, оптический канал, приемное устройство и пневматическая система [36].
Передающее устройство состоит из элементов, принимающих электрический командный импульс от цепей защиты и управления, Вз формирователя команд (ФК), формирователя тактовых импульсов (ФТИ), генератора несущей частоты (ГНЧ) и выходного устройства (ВыхУ).
Формирователь команд ФК вырабатывает кодированный сигнал, представляющий собой две «пачки» прямоугольных импульсов каждая с длительностью 500 мкс и частотой заполнения 400 кГц. В зависимости от того, какой сигнал подается на вход передающего устройства, «включить» или «отключить», временное расстояние между пачками импульсов будет соответственно 500 или 1000 мкс. Это осуществляется формирователем тактовых импульсов ФТИ. Таким образом осуществляется импульсно- временное кодирование команд. Тактовые импульсы с выхода ФТИ поступают на ГНЧ, который открывается тактовыми импульсами на время, равное их длительности. Этим достигается частотное кодирование.
С выхода ГНЧ сигнал поступает на схему запрета, обеспечивающую прохождение на выходное устройство только тех команд, которые сформировались под воздействием импульса запуска на входе ФК. Если команда начала формироваться от случайного импульса помехи длительностью менее двух миллисекунд, то схема запрета не передаст ее на выходное устройство.
С выхода ГНЧ сигнал передается на Вых У, превращающее электрический сигнал в световое излучение. В рассматриваемой схеме выходным устройством являются несколько светодиодов, соединенных параллельно. Для преобразования электрического сигнала в световой могут использоваться и другие источники излучения, как, например, лазеры, импульсные ксеноновые или неоновые лампы. Питание передающего устройства осуществляется от сети переменного тока 220 В или постоянного тока 24 В.
Элементы передающих устройств, принимающих командный импульс от цепей защиты и управления в каждом полюсе соединены между собой последовательно. При пофазном управлении команды поступают на две колонны управления, а при трехфазном управлении — на шесть колонн.
Световой (оптический) канал служит для передачи световых импульсов от передающего устройства к фотодиодам. Световой канал должен быть надежно защищен от воздействия сырости и загрязнений. Конструктивно световой канал представляет собой изоляционную трубу с входной и выходной линзами либо разветвленный стекловолоконный светопровод. В рассматриваемой пневмо-световой системе световым каналом является полость колонны изоляторов 3.
Применение разветвленного гибкого стекловолоконного световода позволило бы упростить конструкцию колонны управления. Отпала бы необходимость в оптических линзах и зеркалах. Фотодиоды можно разместить непосредственно в приемных устройствах 14, введя в них ветви световода.
Приемное устройство состоит из фотоприемника ФП, входного устройства ВхУ, схемы накопления СН, дешифраторов команд включения (ДВ) и отключения (ДО), а также исполнительных механизмов команд включения (ИМВ) и отключения (ИМО).
Входное устройство Вх У представляющее собой резонансный контур, включено последовательно с ФП. Схема накопления СН построена на принципе удвоения напряжения на диодах и конденсаторах. Напряжение на конденсаторах ступенчато возрастает по мере их дозарядки. Как только через схему пройдет 7—10 импульсов, напряжение на конденсаторе достигает напряжения открытия динистора входного устройства и он открывается. Этим обеспечивается помехоустойчивость схемы приемного устройства, так как при попадании на него отдельных импульсов помехи накопления заряда не произойдет.
При поступлении на вход дешифратора кодированного сигнала «отключить» или «включить» на одном из его выходов будет сформирован одиночный импульс, соответствующий одной из переданных команд и поступающий на вход блока приемного устройства БПУ. Последний обеспечивает подключение автономного источника энергии к исполнительному механизму (ИМВ или И МО). Поскольку автономный источник питания находится под высоким напряжением и, следовательно, недоступен для контроля эксплуатационным персоналом, то может быть предусмотрена передача контрольного сигнала для периодического определения состояния автономного источника питания.
Исполнительный механизм состоит из блока электромагнитных механизмов 14 и блока клапанов управления 13.
При отключении выключателя подается командный электрический импульс в передающие устройства каждого полюса. Командный электрический импульс преобразуется в излучение светодиода, которое попадает на зеркала, установленные в световом канале, и отбрасывается на фотоприемники ФП, вызывая появление фототока, поступающего по кабелям 1 в приемные устройства 14. Каждое приемное устройство срабатывает и замыкает цепь автономного источника и индукционно-динамического механизма, открывающего клапан управления, осуществляющий отключение выключателя. Индукционно-динамический механизм используется для уменьшения времени отключения.
Таким же образом осуществляется и прохождение командного импульса при включении выключателя, только приемное устройство выдает команду на электромагнит включения.
Рассмотренная система управления с пневмо-световой передачей позволила получить следующие временные характеристики:
время включения 0,088 с при неодновременности замыкания контактов 0,002 с;
время от подачи команды на отключение до размыкания контактов дугогасительного устройства 0,022 с при неодновременности размыкания контактов 0,002 с.
Все элементы пневмо-световой системы управления надежно работали при температуре от минус 60 до плюс 50 °С.
