кожухах (фарфоровых или гетинаксовых) цилиндрической формы устанавливаются одни на другой поочередно с изолирующими эле ментами в колонны.
§ 16.5. ГЕНЕРАТОРЫ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИИ
Коммутационные перенапряжения в электрических сетях имеют самую различную форму и величину и подвержены статистическому разбросу (см. гл. XIII). Для их имитации в лабораторных условиях обычно используют типовые импульсы напряжения, апериодические
0)
Рис. 16.15. Типичные формы испытательного напряжения для ими тации коммутационных перенапряжений:
|
|
|
|
|
|
|
|
a — апериодический |
импульс: |
6 — колебательный затухающий импульс; |
|
в — колебательный |
импульс при |
U a > U i‘, г — колебательный |
импульс, на |
|
ложенный иа рабочее напряжение; д — колебательный импульс, имитирую |
|
|
щий перенапряжения при работе разрядника |
|
|
(рис. 1 6 .1 5 , а) и колебательные (рис. 1 6 .1 5 , б, в), |
в том числе с нало |
жением на напряжение промышленной частоты |
(рис. 1 6 .1 5 , г). |
Дли |
тельность |
фронта Тф первого полупериода определяется частотой соб |
ственных |
колебаний |
сети |
и составляет 2 5 0 - г - 1 0 0 0 |
мксек для |
сетей |
1 1 0 -7 -2 2 0 |
кв и 1000 -Т -5 0 0 0 |
мксек для сетей 3 3 0 -7 -7 5 0 |
кв. |
|
Выбор формы испытательного импульса, имитирующего коммута ционные перенапряжения, тесно связан с физическими процессами, определяющими нарушение электрической прочности изоляции. Так, для воздушных промежутков и сухих изоляторов существенна лишь скорость нарастания до амплитудного напряжения, поскольку при пологих импульсах перекрытие завершается на фронте. Для ув лажненной и загрязненной внешней изоляции, а также внутренней
изоляции трансформаторов и аппаратов важны как длительность воздействия напряжения, так и скорость его изменения после ампли туды, а также затухание последующих колебаний.
Импульсы колебательного затухающего напряжения можно по лучить при возбуждении испытательного трансформатора от колеба тельного контура. В этом случае обычно используют два встречно включенных колебательных контура, как показано на рис. 16.16.
Рис. 16.16. Схема генератора коммутационных перенапряжений на основе „испытательного трансформатора с использованием встречно включенных:
а —колебательных контуров С, —1, и С2 —L»: б —колебательного Ci — L l II апериодического С2 — R контуров
Схема работает следующим образом. Предварительно заряжаются от выпрямительной установки до одинакового напряжения батареи конденсаторов Сх и С2. В момент запуска схемы (срабатывания шаро вого разрядника) на первичную обмотку подается колебательное на пряжение, плавно нарастающее от нулевого значения с начальной нулевой производной (рис. 16.17). Такая форма напряжения обеспечи вается тем, что собственные частоты обоих колебательных контуров /, и /2 существенно различны. Длина фронта импульса, подаваемого на первичную обмотку, определяется в основном частотой колебаний в
контуре с более высокой собственной частотой и составляет при соот ношении частот, равном четырем, 0,4 ТКі, где 7’KJ=1//2— период
колебаний более высокой частоты. Соответственно на вторичной об-
475'
мотке трансформатора генерируется затухающий импульс высокого колебательного напряжения, сходный по форме с импульсом, подавае мым на первичную обмотку трансформатора.
Схема возбуждения трансформатора от двух встречно включенных колебательных контуров дает возможность исключить перенапряже ния, которые могут иметь место при использовании схем возбужде ния с разрядом конденсаторной батареи через предвключенную индук
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тивность |
на первичную обмотку тран |
|
|
сформатора. |
|
|
|
|
|
|
Изменяя |
соотношения между ча |
|
|
стотами колебательных контуров С\— |
|
|
Lj и С о—Lo, |
можно |
изменять форму |
|
|
напряжения |
на выходе трансформато |
|
|
ра в широких пределах (колебания, |
|
|
близкие к синусоидальным; нарастаю |
|
|
щие колебания |
и др.). |
Напряжение |
|
|
близкой формы можно получить так |
|
|
же и при |
встречном |
включении ко |
|
|
лебательного контура и контура апе |
|
|
риодического разряда. В этом случае |
|
|
вместо одной из индуктивностей вклю |
|
|
чается активное |
сопротивление, обес |
|
Рис. 16.17. Формы испытательного |
печивающее требуемую |
скорость спа |
|
да напряжения. Емкости колебатель |
|
напряжения, на первичной обмотке |
|
испытательного трансформатора: |
ных контуров выбираются таким об |
|
о — встречное включение двух колеба |
разом, чтобы после приведения к об |
|
тельных контуров; 6 — встречное вклю |
мотке высокого напряжения они были |
|
чение колебательного н апериодического |
|
контуров |
много больше суммарной емкости испы |
тываемого объекта и трансформатора. На рис. 16.18 приведена схема генератора коммутационных пере напряжений с использованием каскада из трех трансформаторов с пос ледовательным возбуждением. В схеме предусмотрены два основных режима работы: для получения испытательных колебательных им пульсов напряжения с наложением на напряжения промышленной
частоты и без такого наложения.
В первом случае источником напряжения промышленной частоты является первый трансформатор каскада 7\, который питается через регулятор напряжения PH от сети. На возбуждающую обмотку тран сформатора Т2 и питающую обмотку трансформатора Т 3 подается на пряжение от встречно включенных колебательных контуров Сг— и С2—L2. При этом должны быть разъединены между собой возбуж дающая обмотка трансформатора Т1 и питающая обмотка трансфор матора 7\>, параллельно соединенные при работе каскада в обычном режиме. Емкости Сг и С2 заряжаются от выпрямительной установки, напряжение на регулятор которой подается от изолирующего транс форматора ИЗТ. Для замыкания цепи колебательных контуров могут быть использованы быстродействующий контактор, управляемый ти ристор или шаровой разрядник. Выбор коммутирующего элемента определяется первичным напряжением испытательных трансформа-
торов. Для защиты трансформатора Тг от возможных перенапряжений •при разряде на испытуемом объекте служит защитный шаровой раз рядник Р3, подключенный через защитное сопротивление R3l.
Рис. 16.18. Схема генератора коммутационных перенапряжений на ос нове каскада нз трех трансформаторов с последовательным возбуждением:
7 |, То п Т3— испытательные трансформаторы; С х—L x н |
Co — L* — колебательные |
контуры; |
ЗТ — зарядный трансформатор; P H — регулятор |
напряжения; ИЗТ — изо |
лирующий трансформатор; К — контактор; Т —тиратрон? |
R —защитное сопротив |
ление; С |
—делитель напряжения; ИО — испытуемый объект; |
—защитный раз |
|
рядник |
|
|
Для получения импульса колебательного затухающего напряже ния без наложения на напряжение промышленной частоты трансфор матор Т j не возбуждается от сети, и
вывод обмотки высокого напряжения (точка 1 на рис. 16.18) заземляется.
На рис. 16.19 показаны осцилло граммы напряжения на выходе каска да трансформаторов в обоих режимах работы.
Некоторым недостатком схем ге нераторов коммутационных перена-
|
|
|
|
|
|
Рнс. 16.19. |
Осциллограммы импульсов испы |
|
тательного |
напряжения при |
возбуждении ка |
|
<2 — при |
скада по схеме рис. 16.18: |
|
1000 гц |
наложении колебательного импульса |
на |
-напряжение |
промышленной частоты; б — без |
на |
wvwwvm |
пряжения |
промышленной частоты (с использова |
нием трансформаторов |
Т 2 и Т9) |
|
пряжений с использованием испытательных трансформаторов или каскадов трансформаторов является то, что диапазон изменения дли
тельности фронта импульсов напряжения ограничивается парамет рами трансформатора. Верхний предел частоты колебаний, которую можно получить с помощью испытательного трансформатора, соответ ствует собственной частоте колебаний трансформатора с учетом ем кости ошиновки и испытуемого объекта. В зависимости от мощности и номинального напряжения трансформатора этот предел составляет величину порядка 150—450 гц.
Импульсы колебательного высокого напряжения можно получить с помощью генератора импульсных напряжений и дополнительных
Рис. 16.20. Принципиальная схема ГАКИН-генератора апериодических
(а) и колебательных (б) импульсов напряжения:
С—конденсаторы; L — реакторы; Я 3~ зарядные сопротивления; |
демпфирую |
щие сопротивления; Яф— фронтовое |
сопротивление; Сф—фронтовая емкость; |
И О —испытуемый объект, |
— разрядное сопротивление |
|
индуктивностей, включенных вместо разрядных сопротивлений на’ каждой ступени ГИН. При этом имеется возможность использовать ГИН как для получения апериодических импульсов (стандартной фор мы или более пологих), так и для получения колебательных импульсов; в широком диапазоне изменения частоты.
Схемы такой комбинированной установки типа ГАКИН (генератор' апериодических и колебательных импульсов напряжения) в апериоди ческом и колебательных режимах работы приведены на рис. 16.20. В колебательном режиме вместо цепи разрядных сопротивлений вклю чаются индуктивности Lj , ... , Ь4, закорачиваются демпфирующие сопротивления Р а и изменяется полярность зарядного напряжения верхней половины конденсаторов импульсного генератора. Послепробоя разрядников Р4 образуется цепочка последовательно' соединенных колебательных контуров, разбитых на две половины, включенные встречно. Частоты собственных колебаний контуров обеих.
