Силовий ступеневий перемикач

Реферат: Силовий ступеневий перемикач для безрозривного перемикання відводів (А, В) обмотки ступеневого трансформатора містить селектор для електроенергонезалежного попереднього вибору нового відводу обмотки, на який має бути здійснене перемикання, а також перемикач навантаження для здійснення безрозривного перемикання навантаження. Перемикач навантаження містить принаймні один головний ланцюг, який у стаціонарному режимі пропускає навантажувальний струм від підключеного відводу (А, В) обмотки через принаймні одну вакуумну перемикальну лампу (MSV) до силового відводу (LA), і принаймні два допоміжних ланцюги, кожен із яких утворений послідовно підключеними додатковою вакуумною перемикальною лампою (TTVA, TTVB) і принаймні одним перехідним резистором (R), розміщеними між одним із відповідних відводів (А, В) обмотки і силовим відводом (LA). Причому в кожному з принаймні двох допоміжних ланцюгів у перемикачі навантаження між відповідним відводом (А, В) обмотки і відповідною додатковою вакуумною перемикальною лампою (TTVA, TTVB) послідовно підключений додатковий, виконаний із можливістю окремого підключення, контакт (SCVA, SCVB). UA 109129 C2 (12) UA 109129 C2 UA 109129 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується силового ступеневого перемикача для безрозривного перемикання відводів обмотки ступеневого трансформатора. Силові ступеневі перемикачі відомі вже багато років; якщо раніше вони були оснащені маслонаповненими механічними контактами для перемикання навантаження, сьогодні в численних сучасних пристроях застосовують вакуумні перемикальні лампи. Застосування вакуумних перемикальних ламп для перемикання навантаження дозволяє уникнути утворення електричної дуги в маслі, а разом із цим забруднення масла перемикача навантаження. Завдяки цьому можуть бути збільшені інтервали технічного обслуговування. Відомі численні схеми силових ступеневих перемикачів із 2, 3, 4 або більшою кількістю вакуумних перемикальних ламп на кожну фазу. Типова схема з трьома вакуумними перемикальними лампами на одну фазу описана в публікації DE 10 2007 004 530 А1. Проте, в різних варіантах застосування таких відомих силових ступеневих перемикачів із вакуумними перемикальними лампами для регулювання силових трансформаторів необхідним є забезпечення високої імпульсної міцності, а саме до 100 кВ і значно вище. Подібними небажаними імпульсними напругами, рівень яких значною мірою залежить від конструкції ступеневого трансформатора і частин обмотки між окремими відводами, є, поперше, миттєві імпульсні напруги, зумовлені грозовими розрядами в мережу. По-друге, можуть виникати також імпульсні комутаційні напруги, спричинені непередбачуваними комутаційними імпульсами у регульованій мережі. Недостатня імпульсна міцність силового ступеневого перемикача може призвести до короткочасного короткого замикання ступеня обмотки чи небажаного пробою керамічних елементів або парозахисного екрану вакуумних перемикальних ламп у силовій ланці, по якій не протікає навантажувальний струм, що не лише може призвести до їх довготривалого пошкодження, але й взагалі є небажаним. У зв'язку з цим у багатьох випадках при розрахунку параметрів перемикальних засобів і, разом із цим, зокрема також вакуумних перемикальних ламп, значення часто вибирають із запасом, щоб ці лампи надійно витримували описане навантаження напругою. Зважаючи на невеликий конструктивний простір, передбачуваний для сучасних приладів, економічність, а також готовність до експлуатації таких вакуумних перемикальних ламп подібне завищення параметрів можна вважати недоліком. Із публікацій DE 2357209 А та DE 2604334 вже відоме застосування захисних іскрових розрядників або варисторів, або захисних іскрових розрядників разом із варисторами, які розміщують між силовими ланками для захисту від надто високих навантажень імпульсною напругою; проте, ці засоби у різних випадках виявляються недостатньо ефективними і неспроможними або неспроможними повністю запобігти шкідливій дії навантажень імпульсною напругою. Тому задачею винаходу є уникнення подібного завищення параметрів вакуумних перемикальних ламп та одночасне забезпечення необхідної електричної міцності відповідного винаходові силового ступеневого перемикача. Цю задачу вирішено у силовому ступеневому перемикачі ознаками першого пункту формули винаходу. Додаткові пункти формули винаходу стосуються переважних вдосконалених форм виконання винаходу. Загальна ідея винаходу полягає в перенесенні описаного навантаження напругою з вакуумних перемикальних ламп на підключені до них послідовно контактні пристрої. Після успішного відключення або перемикання - залежно від схеми - за допомогою вакуумних перемикальних ламп відповідні винаходові додаткові контактні пристрої шляхом електроенергонезалежного перемикання забезпечують повне розділення потенціалів. Перед наступним перемиканням навантаження, тобто перед вмиканням вакуумних перемикальних ламп, у зворотній послідовності спочатку за допомогою контактних пристроїв на них знову подають потенціал. Відповідні винаходові контактні пристрої можуть бути виконані в формі безпосередньо наповнених ізоляційним маслом механічних контактів; вони можуть бути виконані також у формі додаткових вакуумних перемикальних ламп або напівпровідникових пристроїв. Далі винахід пояснюється докладніше на прикладах виконання. На кресленнях зображено: Фіг. 1 Схема першого відповідного винаходові силового ступеневого перемикача Фіг. 2 Процес перемикання цього перемикача Фіг. 3 Схема іншої форми виконання відповідного винаходові силового ступеневого перемикача. 1 UA 109129 C2 5 10 15 20 25 30 35 На фіг. 1 зображений силовий ступеневий перемикач, перемикач навантаження якого здійснює безрозривне перемикання між двома відводами А, В обмотки. Посередині зображений електричний ланцюг, який у стаціонарному режимі пропускає навантажувальний струм. Він містить перший вакуумний перемикальний елемент MSV і послідовно підключений до нього механічний контакт MTF, виконаний з можливістю з'єднання кожного з обох відводів А або В обмотки з першим вакуумним перемикальним елементом MSV залежно від конкретної форми виконання перемикача. Ліворуч і праворуч від цього ланцюга зображені два допоміжних ланцюга, які забезпечують безрозривне перемикання навантажувального струму і виконані з можливістю короткочасного ввімкнення між відводами обмотки і силовим відводом LA при перемиканні навантаження та короткочасного пропускання контурного струму. Кожен із них містить відповідну вакуумну перемикальну лампу TTVA чи TTVB і послідовно підключений до неї перехідний резистор R. Згідно з винаходом між виконаними з можливістю підключення відводами А, В і вакуумними перемикальними лампами TTVA, TTVB у допоміжних електричних ланцюгах послідовно до кожного з них підключений відповідний контакт SCVA чи SCVB, який у стаціонарному режимі як електроенергонезалежний допоміжний контакт забезпечує повне гальванічне відокремлення вакуумних перемикальних ламп TTVA і TTVB та розділення потенціалів. Завдяки цьому забезпечується простий, але ефективний захист цих вакуумних перемикальних ламп від перенапруги, наприклад від дії імпульсних напруг. На фіг. 2 зображена послідовність перемикання цього відповідного винаходові перемикача навантаження. Показано, що відповідні винаходові контакти SCVA і SCVB перед початком самого процесу перемикання забезпечують необхідне гальванічне під'єднання вакуумних перемикальних ламп TTVA чи TTVB у допоміжному електричному ланцюгу, по якому протікає струм, а після завершення перемикання знову від'єднують потенціал вже в іншому допоміжному ланцюгу. На фіг. 3 зображена модифікована форма виконання відповідного винаходові перемикача навантаження силового ступеневого перемикача. При цьому відповідні винаходові механічні контакти SCVA та SCVB виконані в формі не одинарних, а перемикальних контактів. Така конструкція дозволяє здійснювати ефективне перемикання цих контактів без зміни принципу дії та функціонування. Слід зауважити, що функціонування підключених згідно з винаходом послідовно до кожної вакуумної перемикальної лампи в допоміжному електричному ланцюгу контактів, які в прикладах виконання позначені як SCVA і SCVB, не пов'язане з певною схемою або кількістю вакуумних перемикальних ламп. У рамках винаходу можливим і доцільним є застосування численних інших схем. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Силовий ступеневий перемикач для безрозривного перемикання відводів (А, В) обмотки ступеневого трансформатора, що містить селектор для електроенергонезалежного попереднього вибору нового відводу обмотки, на який має бути здійснене перемикання, а також перемикач навантаження для здійснення безрозривного перемикання навантаження, причому перемикач навантаження містить принаймні один головний ланцюг, який у стаціонарному режимі пропускає навантажувальний струм від підключеного відводу (А, В) обмотки через принаймні одну вакуумну перемикальну лампу (MSV) до силового відводу (LA), і причому перемикач навантаження містить також принаймні два допоміжних ланцюги, кожен із яких утворений послідовно підключеними додатковою вакуумною перемикальною лампою (TTVA, TTVB) і принаймні одним перехідним резистором (R), розміщеними між одним із відповідних відводів (А, В) обмотки і силовим відводом (LA), який відрізняється тим, що окрім контактів селектора в кожному з принаймні двох допоміжних ланцюгів у перемикачі навантаження між відповідним відводом (А, В) обмотки і відповідною додатковою вакуумною перемикальною лампою (TTVA, TTVB) послідовно підключений додатковий, виконаний із можливістю окремого підключення, контакт (SCVA, SCVB). 2. Силовий ступеневий перемикач за пунктом 1, який відрізняється тим, що додаткові контакти (SCVA, SCVB) виконані в формі маслонаповнених механічних контактів. 3. Силовий ступеневий перемикач за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що додаткові контакти (SCVA, SCVB) виконані в формі перемикальних контактів. 4. Силовий ступеневий перемикач за п. 1, який відрізняється тим, що додаткові контакти (SCVA, SCVB) виконані в формі додаткових вакуумних перемикальних ламп. 2 UA 109129 C2 5. Силовий ступеневий перемикач за п. 1, який відрізняється тим, що додаткові контакти (SCVA, SCVB) виконані в формі напівпровідникового вузла або напівпровідникових вузлів. 3 UA 109129 C2 4 UA 109129 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5