PL51280B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowana: 20- VII. 1966 MKP G 01 r UKD lAj 'O Twórca wynalazku: mgr inz. Jerzy Kelasz Wlasciciel patentu: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) ***4j Sposób badania zdolnosci wylaczania i trwalosci laczeniowej przelaczników mocy transformatorów i uklad probierczy do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad probierczy przeznaczone do badania zdolnosci wy¬ laczania i trwalosci laczeniowej transformatoro¬ wych przelaczników mocy. Przy zastosowaniu spo¬ sobu i ukladu wedlug wynalazku jest mozliwe la¬ boratoryjne odtworzenie warunków pracy prze¬ lacznika mocy a tym samym przeprowadzenie ba¬ dan elementów konstrukcji i badan typu przelacz¬ nika mocy.W stosowanych dotychczas ukladach probier¬ czych prad plynie w obwodzie probierczym zawie¬ rajacym zestyki badanego przelacznika stale, co prowadzi do zuzycia duzej ilosci energii elektrycz¬ nej. Np. przy pradzie znamionowym badanego przelacznika 200A i napieciu transformatora pro- bierczegp 15 kV moc pobierana trwale podczas ba¬ dania przez uklad probierczy w kazdej fazie wy¬ nosi P = 200 • 15000 =. 3 000 000 W, czyli 3 MW, a w trzech fazach 9 MW. Badania jednego prze¬ lacznika zaczepów na trwalosc laczeniowa wyma¬ gaja dokonania 100 000 laczen. Przy czasie trwa¬ nia jednego cyklu laczeniowego równym 10 se¬ kundom czas trwania calego badania wynosi t = 100 000 • 10 : 3 600 = 278 godzin. Stad zuzycie energii w czasie jednego badania wyniesie P • t = 9 • 106 • 278 = 2,5 • 109Wh, czyli 2,5 miliona kilowa- to-godzin.W bardziej nowoczesnych ukladach dazy sie do zastapienia mocy czynnej ukladu probierczego mo¬ ca bierna, poslugujac sie specjalnymi ukladami 10 15 30 polaczen, zmierzajacymi do utrzymania n* bada¬ nych zestykach przelacznika zgodnosci fazy mie¬ dzy pradem i napieciem. Minio zredukowania w znacznym stopniu poboru energii, urzadzenie musi byc przewidziane na bardzo duza moc, a siec jest obciazana bardzo duza moca bierna. Te moc bier¬ na mozna wprawdzie równiez zredukowac, wyma¬ ga to jednak zainstalowania bardzo duzej i kosz¬ townej baterii kondensatorów.Istota sposobu przeprowadzania badan przelacz¬ nika mocy transformatora wedlug wynalazku po¬ lega na zasilaniu badanych zestyków przelacznika pradem w czasie równym lub tylko nieco dluz¬ szym od czasu trwania przelaczania tych zesty¬ ków.Uklad wedlug wynalazku zawiera szereg ele¬ mentarnych obwodów probierczych. W sklad kaz¬ dego takiego obwodu elementarnego wchodza ze¬ styki badanego przelacznika, czesc uzwojenia transformatora probierczego oraz w miare potrze¬ by oporniki ograniczajace i ewentualnie zestyki styczników. Wlaczanie wszystkich pradów w ele¬ mentarnych obwodach probierczych odbywa sie za pomoca zestyków badanego przelacznika. Jezeli jednak w sklad elementarnych obwodów probier¬ czych wchodza tylko takie zestyki przelacznika, któ¬ re sa zamkniete na poczatku cyklu przelaczania, to wlaczanie pradu odbywa sie za pomoca zestyków styczników umieszczonych w elementarnych obwo¬ dach probierczych. W przypadku zastosowania sty- 5128051280 czników, ich zestyki zamykane sa w czasie wy¬ przedzajacym przelaczanie zestyków badanego przelacznika nie dluzszym niz 1 sekunda. Wyla¬ czanie wszystkich pradów w elementarnych obwo¬ dach probierczych odbywa sie przez rozwieranie zestyków badanego przelacznika.W wyniku zastosowania takiego sposobu laczenia transformator jest obciazany moca czynna li tylko przez okres przelaczania, lub przy zastosowaniu do wlaczania pradu styczników dodatkowo w cza¬ sie nie dluzszym od 1 sekundy, a praktycznie bio¬ rac, 0,1 do 0,3 sekundy. W przypadku przelacznika o trzech elementarnych obwodach w fazie na prad znamionowy 200A, napiecie na badanych zestykach przelacznika od transformatora np. 110 kV nie przekarcza 2 kV. Energia pobierana przez kazdy elementarny obwód probierczy w najgorszym przy¬ padku tzn. przy zastosowaniu stycznika wynosi na jeden zestyk, jedna faze i jedno przelaczenie 2 000 • • 200 • 0,3 : 3 600=33,4 Wh. Poniewaz wszystkie po¬ zostale elementarne obwody probiercze pobieraja moc w czasie nie przekraczajacym 0,3 s, to zuzycie energii na przelaczenie wszystkich zestyków w trzech fazach nie bedzie wieksze niz 33,4 • 2 • 3 = 200 Wh, a dla calego badania trwalosci przelaczni¬ ka przy 100 000 laczen zuzycie energii elektrycznej nie przekroczy 200 • 100 000 = 20 000 000 Wh czyli 20 000 kWh.Poniewaz wiekszosc przelaczników bedzie badana w warunkach znacznie korzystniejszych z punktu widzenia poboru energii elektrycznej, jej zuzycie dla przecietnego badania przelacznika bedzie zna¬ cznie mniejsze niz podano w powyzszym orienta¬ cyjnym obliczeniu.W ukladzie wedlug wynalazku moc transforma¬ tora probierczego jest wielokrotnie mniejsza od mocy transformatora w ukladach dotychczas stoso¬ wanych.W znanych ukladach odtwarza sie prad obciaze¬ nia transformatora za pomoca ukladu uzwojen o duzej wartosci napiecia. W ukladzie wedlug wyna¬ lazku napiecie przykladane do badanego zestyku przelacznika doprowadzane jest bezposrednio od odpowiedniej czesci uzwojenia transformatora pro¬ bierczego. Napiecie to jest kilkakrotnie nizsze od napiecia transformatora w znanych ukladach. Po¬ nadto transformator ten zasila zestyki przelaczni¬ ka dorywczo, dzieki czemu jego moc ciagla jest znacznie mniejsza od mocy chwilowej.Uklad probierczy posiada transformator probier¬ czy o wymiennych uzwojeniach, skladajacych sie z pewnej liczby cewek w kazdej fazie.Przedmiotem wynalazku jest takie polaczenie ce¬ wek transformatora ze stykami badanego przelacz¬ nika, oraz w miare potrzeby z opornikami i ze sty¬ kami styczników ukladu probierczego, ze w ukla¬ dzie probierczym mozna wyodrebnic elementarne obwody probiercze. Elementarne obwody probier¬ cze sa to obwody, w których wystepuja prady pro¬ biercze po zamknieciu tych obwodów przez zestyki badanego przelacznika mocy lub tez przez zestyki stycznika. Napiecia cewek uzwojenia transforma¬ tora w obwodach elementarnych dobiera sie w ten sposób, zeby uzyskac pozadane wartosci napiec po¬ wrotnych badanych zestyków przelacznika nato¬ miast opornosci oporników w galeziach obwodów elementarnych dobiera sie w ten sposób, zeby ba¬ dane zestyki przelacznika przerywaly zadane war¬ tosci pradów. 5 Liczba elementarnych obwodów probierczych równa sie przewaznie liczbie badanych zestyków przelacznika, istnieje jednak mozliwosc wielokrot¬ nego wykorzystania elementarnych obwodów pro¬ bierczych i tym samym zmniejszenia ich liczby. Ele- 10 mentarne obwody probiercze moga byc niezalezne od siebie to znaczy moga nie miec wspólnych cze¬ sci, lub tez moga posiadac przewody, oporniki, ze¬ styki, lub konstrukcyjne czesci przewodzace wspól¬ ne dla dwóch lub kilku elementarnych obwodów. 15 Czesc elementarnego obwodu probierczego stano¬ wi galaz w takim zrozumieniu pojecia galezi jakie jest rozpowszechnione w teorii obwodów elektrycz¬ nych.Liczba czesci ukladu probierczego i sposób ich 20 polaczenia dobierane sa zaleznie od potrzeby, to jest w zaleznosci od konstrukcji badanego przelacz¬ nika mocy, jego danych znamionowych, oraz w za¬ leznosci od lokalnych warunków w jakich eksploa¬ tuje sie uklad probierczy. W charakterze styczni- 25 ków ukladu probierczego najdogodniej jest stoso¬ wac wysokonapieciowe styczniki manewrowe, któ¬ re sa szeroko rozpowszechnione w urzadzeniach napedu elektrycznego duzej mocy. Styczniki te ze wzgledu na krótkotrwale obciazenia i brak wyla- 30 czen moga pracowac w ukladzie probierczym przy pradach i napieciach wiekszych od pradów i na¬ piec znamionowych styczników. W charakterze oporników ukladu probierczego mozna wykorzysty¬ wac oporniki stopniowe normalnie wbudowywane 35 do przelaczników mocy, lub tez gdyby moc tych oporników okazala sie zbyt mala, to mozna zastoso¬ wac oporniki wodne, drutowe, tasmowe, zeliwne lub inne odpowiednio do potrzeby powiekszonej mocy.Uklad probierczy wedlug wynalazku objasniono 40 na przykladzie wykonania podanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyklad elementarnego obwodu probierczego, a fig. 2 schemat polaczen trójfazowego ukladu probierczego wedlug wyna¬ lazku przeznaczonego do badania gwiazdowych 45 przelaczników mocy z dwoma opornikami stopnio¬ wymi i liczba nieruchomych zestyków N = 4 w kaz¬ dej fazie.Elementarny obwód probierczy uwidoczniony na fig. 1 sklada sie z cewki C, uzwojenia transforma- 50 tora probierczego, opornika R oraz z dwóch zesty¬ ków SpiS. Zestyk Sp jest badanym zestykiem prze¬ lacznika mocy, natomiast zestyk S jest innym zesty¬ kiem przelacznika mocy, który podczas rozpatrywa¬ nego przelaczenia probierczego jest wykorzystywa- 55 ny jako lacznik, gdyz zamyka sie przed otwarciem^ zestyku Sp i pozostaje zamkniety do momentu az zestyk Sp przerwie prad w elementarnym obwodzie probierczym. Rola obu zestyków S i S w niektórych wykonaniach ukladu probierczego wedlug wynalaz- 60 ku moze sie odwrócic podczas nastepnego przelacze¬ nia probierczego. Zestyk Sp moze wtedy spelniac ro¬ le lacznika a zestyk S moze spelniac role zestyku badanego.Zestyk zalaczajacy S moze byc w niektórych 65 wykonaniach zestykiem stycznika ukladu probier-51280 czego. Na fig 1 narysowano przykladowy elemen¬ tarny obwód probierczy, w którym wystepuja tylko dwa zestyki i jeden opornik.W innych wykonaniach liczba oporników i ze¬ styków a równiez innych elementów moze byc wieksza a polaczenie bardziej zlozone niz przed¬ stawiono na fig. 1. Przykladowy uklad probierczy wedlug wynalazku przedstawiony na fig 2 rysunku sklada sie ze specjalnego transformatora probier¬ czego T, dwóch wielotorowych styczników Sga, i Sbb, dwóch zestyków sterowniczych Spa i Spb, oraz oporników Rui, Ru2; Rvi, Ry2; Rw2; Rwi, Rw2. Bada¬ ny przelacznik mocy oznaczono na rysunku przez P a jego trzy fazy przez Up, Vp, Wp. Kazda faza badanego przelacznika mocy posiada cztery (N — 4) zestyki nieruchome xu, au, mu, yu; xv, av, mv, yv; xw, aw, mw, yw, z których styki xu, xv, xw; yu, yv yw; sa stykami glównymi a styki au, av, aw; mu, mv, mw sa stykami pomocniczymi. Z ukladem styków nie¬ ruchomych wspólpracuje uklad styków ruchomych zu, zv, zw. Uklad styków ruchomych moze zewrzec jednoczesnie jeden lub dwa styki nieruchome, te same dla kazdej fazy (kolejnosc flagowa), albo dla innego wykonania badanego przelacznika mocy (kolejnosc proporczykowa) jednoczesnie dwa lub trzy styki nieruchome te same dla kazdej fazy.Trójfazowy transformator T wchodzacy w sklad ukladu probierczego jest wykonany w ten sposób, ze jego uzwojenie pierwotne jest typowym uzwo¬ jeniem trójfazowym, zas jego uzwojenie wtórne kazdej fazy u, v, w, sklada sie z trzech cewek iii, u2, u3; v±9 v2, v3; Wi, w2, w3 polaczonych szeregowo w kazdej fazie. W przytoczonym przykladzie wyko¬ nania uzwojenia wtórne kazdej fazy sa polaczone miedzy soba tylko przez badany przelacznik mocy.Liczba cewek Ui, u2, u3; Vi, v2, v8; wA, w2, w3 kazdej fazy jest o jeden mniejsza od liczby nieruchomych styków badanego przelacznika mocy tak, ze kazdy styk nieruchomy moze byc polaczony galezia z jed¬ nym zaciskiem uzwojenia.W przykladzie wykonania uwidocznionym na fig. 2 wystepuja trzy elementarne obwody probier¬ cze w kazdej fazie. Podczas kazdego przelaczenia probierczego prad wystepuje tylko w dwóch ob¬ wodach elementarnych.Wygodnie jest wyróznic cztery galezie ukladu probierczego w kazdej fazie a mianowicie: w fazie u galezie lacza odpowiednio zaciski lu, 2u, 3u, 4u uzwojenia wtórnego z estykami Xm au» ^u» yu ana¬ logiczne galezie mozna znalezc w pozostalych fa¬ zach v i w. Galezie na fig. 2 zostana oznaczone na¬ pisanymi obok siebie i oddzielonymi pozioma kres¬ ka symbolami zacisku uzwojenia wtórnego i odpo¬ wiedniego styku nieruchomego przelacznika mocy.Tak wiec w fazie u ukladu probierczego znajduja sie galezie lu-xa, 2u-su, 3u-mu, 4u-yu.W podanym na fig. 2 przykladzie wykonania oporniki Rui, B,u2; Rvi, Rv2; Rwi, RW2 musza znajdo¬ wac sie odpowiednio w galeziach 2u-au, 3u-mu; 2v-av, 3v-mv; 2w-aw, 3w-mw; gdyz umieszczenie ich w galeziach zewnetrznych lu-xu, 4u-yu; lv-xv; 4v-yv; lw-xw, 4w-yw; kazdej fazy, prowadziloby do zwarcia cewek u2, v2, w2 transformatora w czasie przelaczania natomiast zestyki saui, sayl, sawl; sbul, sbvi, sbwi styczników Sga i Sgb musza sie znajdo¬ wac odpowiednio w galeziach lu-xu 4u-yu; lv-xv; lw-xw, 4w-yw; tylko przy badaniu przelaczników mocy pracujacych w kolejnosci flagowej. Przy ba¬ daniu przelaczników mocy pracujacych w kolejno- * sci proporczykowej moga sie one znajdowac w ga¬ leziach wewnetrznych polaczonych do styków po* mocniczych. Galezie zewnetrzne lu-xu, 4u-yu; lv-xv; 4v-yv; lw-xw, 4w-yw wystepuja tylko w po¬ jedynczych elementarnych obwodach probierczych, io natomiast galezie wewnetrzne 2u-au, 3u-mu; 2v-av, 3v-mv; 2w-aw, 3w-mw sa galeziami wspólnymi dla dwóch sasiadujacych ze soba elementarnych obwo¬ dów probierczych.Kolejnosc dzialania ukladu probierczego uwi- 18 docznionego na fig. 2 jest nastepujaca: przed uru¬ chomieniem ukladu probierczego oba styczniki Sga i Sgb powinny byc otwarte, uzwojenia pierwotne U, V, W transformatora T moga byc wtedy przy¬ laczone do zródla napiecia trójfazowego Uz. Na 0,1 20 do 0,3 sekundy przed przelaczeniem badanego prze¬ lacznika mocy urzadzenie synchronizujace — ste¬ rownicze (nie narysowane na rysunku) powoduje zamkniecie styków pomocniczych Spa stycznika Sga przy przelaczaniu w kierunku uwidocznionym na 25 fig 2 strzalka, lub styków Spb styczników Sgb przy przeciwnym kierunku przelaczania. Zamkniecie od¬ powiedniego stycznika przy zamknietych zestykach pomocniczych au, av, aw lub mu, mv, mw powoduje powstanie pradu w obwodzie odpowiednich styków 30 glównych xu, xv, xw lub yu, Jv97w i odpowiednich .„ pomocniczych jesli przed przelaczeniem zestyki po¬ mocnicze au, av, aw, lub mu, mv, mw byly otwarte j^ryto prad powstanie dopiero w czasie przelaczenia ^ badanego przelacznika mocy. Prad w obwodzie ze- 35 styków pomocniczych au, av? aw i niu, "ivf mw po¬ wstaje automatycznie w takim polozeniu badanego przelacznika mocy, w którym oba zestyki pomoc¬ nicze kazdej fazy au i mu, av i mv, aw i mw sa zwarte przez odpowiednie uklady zu, zv, zw styków w ruchomych. Przy przelaczaniu w kierunku strzalki naniesionej na rysunku luk jest przerywany przez zestyki xu, au; xv, av; xw, aw; a przy przeciwnym kierunku przelaczania przez zestyki yu, mu; yv, mv; yw, mw; « Liczba zwojów cewek Ui, v4, Wi; u2, v2, w2 i 113, V3, w3 uzwojenia wtórnego jest dobrana w ten spo¬ sób, azeby na zestykach przerywajacych luk po¬ wstalo napiecie powrotne takiej samej wartosci jak w normalnych warunkach eksploatacji, a wartosci 50 oporników stopniowych Rul, Ru2; Ryl, Ry2; Rwi, Rw2; sa dobrane w ten sposób, zeby prady przerywane przez zestyki badanego przelacznika mocy byly równe pradom przerywanym w normalnych wa¬ runkach eksploatacji. W ten sposób uklad probier- 55 czy wedlug wynalazku odwzorowuje wiernie wa¬ runki pracy ukladu stykowego zarówno pod wzgle¬ dem trwalosci laczeniowej jak i pod wzgledem zdol¬ nosci wylaczania.W niniejszym opisie nie podano innych przykla- w kladów wykonania, gdyz przytoczony przyklad wy¬ starczajaco ilustruje istote wynalazku. Inne przy¬ klady wykonania moga sie róznic od przytoczonego zarówno przeznaczeniem do badania przelaczników mocy o innej konstrukcji (inna liczba styków na 65 faze, inna liczba oporników, inna kolejnosc i szyb-51280 7 kosc przelaczania, inna konstrukcja ukladu styko¬ wego i oporników stopniowych), jak i polaczeniem elementarnych obrotów probierczych, a równiez doborem i polaczeniem elementów zawartych w galeziach obwodów elementarnych, przy czym na- s wet dla badania takich samych przelaczników mo- 2. cy mozna zrealizowac kilka ukladów probierczych wedlug wynalazku wykazujacych te same lub róz¬ ne wlasnosci eksploatacyjne. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób badania zdolnosci wylaczania i trwalosci laczeniowej przelaczników mocy transformato¬ rów przez wlaczanie i wylaczanie pradu zesty¬ kami znamienny tym, ze zasilanie pradem ele¬ mentarnych obwodów probierczych odbywa sie przez zamykanie bedacych pod napieciem ze¬ styków badanego przelacznika lub przez zamy¬ kanie zestyków stycznika w czasie wyprzedza¬ jacym przelaczenie badanego przelacznika nie dluzszym od 1 sekundy lub tez przez zamykanie 3. zestyków przelacznika i styczników lacznie a prady wylaczane sa przez odpowiednie zestyki ta 19 eo 8 badanego przelacznika tak, ze po dokonanym przelaczeniu przelacznika wszystkie elementar¬ ne obwody ukladu probierczego pozostaja w stanie bezpradowym az do nastepnego zasilenia i przelaczenia. Uklad probierczy do stosowania sposobu we¬ dlug zastrzezenia 1, zawierajacy transformator probierczy, znamienny tym, ze do uzwojen (U, V, W, uu u2..., Vi, v2..., wx, w2..J transformatora (T) dolaczone sa elementarne obwody probier¬ cze utworzone z polaczonych ze soba jednej lub wiekszej liczby cewek transformatora probier¬ czego (T), stanowiacych dla obwodów elemen¬ tarnych zródla zasilania energia elektryczna ze¬ styków (s, sp, xu, yu, aM..., mu..., xv, yv, ay..., my..., xw,yw,aw...,mw,..,) badanego przelacznika oraz w miare potrzeby oporników. CR» Rui, RU2-» Rvi, £v2 •••» Rwi. Rw2 •«)» i zestyków (saui, sa^..., savi, 8aV2..., sawi, saW2-» sbui, sb^..., sbvi, sbV2..., «bwi, sbw?...) styczników (Sag i Sbg.). Uklad wedlug zastrz. 2 znamienny tym, ze trans¬ formator probierczy posiada wymienne uzwoje¬ nia. Um~3{** TV Fi'q 2 506. Prasowe Zakl. Graf. RSW „Prasa", Kielce. Nakl. 370 egz. PL