Устройство для контроля технического состояния быстродействующего выключателя фидера тяговой подстанции постоянного тока

Устройство для контроля технического состояния быстродействующего выключателя фидера тяговой подстанции постоянного тока

Реферат

 

Использование: область технического контроля силового оборудования тяговых подстанций электрических железных дорог. Сущность изобретения: предусматриваются регистрация факта появления выходного сигнала датчика дуги между контактами выключателя, измерение и нормирование временных интервалов, которые характеризуют техническое состояние выключателя, сравнение измеренных и нормированных интервалов, индикация результатов сравнения, определение момента появления аварийного тока в цепи контролируемого выключателя, измерение упомянутых интервалов относительно этого момента времени, отключение через заданный промежуток времени распределительного устройства постоянного тока при любых отказах выключателя, индикация фактов совпадения или несовпадения отказа выключателя и факта появления дуги на его контактах, уточнение диагноза по результатам этой индикации. В состав устройства входят датчик дуги на контактах выключателя, блок измерения временных интервалов, два блока индикации, датчик напряжения на входе фидера, датчики начала и окончания аварийного тока в цепи контролируемого выключателя, два логических элемента И. 1 ил.

Изобретение относится к техническому контролю и защите от аварийных токов силового оборудования тяговых подстанций электрических железных дорог постоянного тока и предназначено для определения вида технического состояния быстродействующих выключателей фидеров постоянного тока.

Известны устройства контроля технического состояния быстродействующих выключателей, основанные на измерении длительности горения электрической дуги между разомкнувшимися силовыми контактами выключателей. Электрическая дуга контролируется по косвенным признакам, например, по световому или электромагнитному излучению.

В известном устройстве, которое принято в качестве прототипа, контроль дуги между силовыми контактами выключателя основан на контроле отсутствия напряжения на подвижных контактах сдвоенных выключателей, находящихся в отключенном состоянии. Это устройство не позволяет выявлять отказы выключателя, при которых силовые контакты не размыкаются, например, при их сваривании и электрическая дуга между контактами не появляется. В результате этого не обеспечивается требуемое качество контроля.

Цель изобретения - повышение качества контроля.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство контроля быстродействующего выключателя, которое состоит из датчика дуги на его силовых контактах, блока измерения временных интервалов, блока индикации и клемм для подключения защиты распределительного устройства постоянного тока, дополняют датчиком напряжения на входе фидера с контролируемым выключателем, датчиками начала и окончания аварийного тока в цепи этого выключателя, двумя логическими элементами И, и вторым блоком индикации. Благодаря этим дополнительным элементам имеется возможность контролировать отказы выключателя, которые сопровождаются неразмыканием его силовых контактов, и обеспечивается резервирование отказавшего выключателя.

На чертеже показаны элементы распределительного устройства постоянного тока тяговой подстанции и структурная схема устройства контроля технического состояния быстродействующих выключателей ее фидеров.

В состав распределительного устройства входят полупроводниковый преобразователь 1, сглаживающий фильтр 2, с разрядным устройством 3, сборные шины 4 постоянного тока, быстродействующие выключатели 5 фидеров тяговой подстанции, питающих нагрузку 6, которой является электроподвижной состав. Объектами контроля являются выключатели 5. На схеме показаны сдвоенные выключатели 5 одного фидера. На тяговых подстанциях таких фидеров обычно бывает несколько.

Устройство контроля состоит из датчиков 5.1 и 5.3 начала и окончания аварийного тока в цепи контролируемых выключателей 5, датчика 5.2 дуги на их разомкнутых силовых контактах, датчика 7 напряжения на входе фидеров с контролируемыми выключателями, первого логического элемента 8 типа И, блока 9 измерения временных интервалов, клеммы 10 для подключения к устройству контроля резервной защиты распределительного устройства постоянного тока, первого блока 11 индикации, второго логического элемента 12 типа И и второго блока 13 индикации. Блоки 11 и 13 индикации имеют сигнальные реле (указатели) 11.1, 11.2 и 13.1, 13.2, срабатывание которых фиксируется и сопровождается выпадением флажка с ручным возвратом.

Датчик 5.1 может быть выполнен в виде воздушного трансформатора, который установлен на токоведущей части выключателя и имеет разделительный диод в цепи вторичной обмотки. Датчиком 5.2 может служить устройство с индукционной катушкой, которая установлена вблизи дугогасительной камеры выключателя, фильтром и преобразователем электрических высокочастотных колебаний в прямоугольный импульс напряжения. В качестве датчика 5.3 удобно использовать совместно с разделительным диодом катушку управления выключателем. Датчик 7 является общим для всех фидеров с контролируемыми выключателями тяговой подстанции, подключен к ее фильтру 2 (к входу ее фидеров с выключателями) и выполняет функции реле напряжения, быстродействие которого позволяет фиксировать кратковременные (в пределах одной миллисекунды) уменьшения напряжения на входе сглаживающего фильтра 2. В состав датчиков 5.1, 5.2, 5.3 и 7 входят преобразователи, которые преобразуют аналоговый сигнал в логический сигнал, воспринимаемый элементами 8, 12 и блоками 9.

Первый логический элемент 8 имеет два входа, которые соединены с датчиками 5.1 и 7. Блок 9 измерения временных интервалов имеет сигнальный вход Вх1, который соединен с выходом элемента 8, вход Вх2 сброса, подключенный к датчику 5.3, и три выхода. Первый и второй выходы блока 9 подключены к первому блоку 11 индикации, третий - к клемме 10, второму блоку 13 индикации и к первому входу Вх1 логического элемента 12. Второй вход Вх2 элемента 12 подключен к датчику 5.2 дуги, выход - к второму блоку 13 индикации.

В блок 9 предварительно закладываются интервалы времени, которые характеризуют техническое состояние (исправное, неисправное, неработоспособное, с нарушением нормального функционирования), контролируемых выключателей.

Контроль технического состояния быстродействующих выключателей фидеров тяговой подстанции выполняется в следующей последовательности.

В исходном состоянии преобразователь 1 через замкнутые силовые контакты выключателей 5 питает нагрузку 6. При этом устройство контроля находится в ждущем режиме и готово начать контроль в любой момент после появления аварийного тока в цепи силовых контактов выключателей 5 или выключателей другого фридера.

При появлении аварийного тока в цепи выключателей 5 начинается колебательный обмен энергией между емкостью конденсаторов фильтра 2 и индуктивностью короткозамкнутой цепи фидера. Начало такого обмена вследствие его колебательного характера сопровождается резким и значительным уменьшением напряжения на выходе фильтра 2. Датчик 7 реагирует на это изменение контролируемого им напряжения и формирует сигнал, который с выхода датчика 7 поступает на вход логического элемента 8. Одновременно на его второй вход поступает сигнал с выхода датчика 5.1, так как начало аварийного процесса сопровождается резким ростом тока, вызывающим срабатывание датчика 5.1. При наличии сигналов на обоих входах логического элемента 8 на его выходе появляется сигнал. Момент появления этого сигнала соответствует началу аварийного тока в цепи контролируемых выключателей 5.

Через некоторое время после появления аварийного тока в цепи выключателей 5 их силовые контакты размыкаются и на них появляется электрическая дуга. Одновременно с появлением дуги на выходе датчика 5.2 формируется сигнал, длительность которого равна времени горения дуги. Сигнал датчика 5.2 поступает на вход Вх2 логического элемента 12.

Последующая работа устройства контроля определяется техническим состоянием контролируемых выключателей и происходит в такой последовательности.

Если контролируемые выключатели 5 разрывают аварийный ток за время, не превышающее интервал, который предварительно заложен в блок 9 и соответствует исправному состоянию выключателей, то устройство контроля работает следующим образом. Появившийся в момент начала аварийного тока сигнал на выходе логического элемента 8 поступает на сигнальный вход Вх1 блока 9, который при этом запускается и начинает отсчитывать время. В момент окончания аварийного тока в цепи контролируемых выключателей появляется сигнал на выходе датчика 5.3. Этот сигнал поступает на вход Вх2 сброса блока 9, который после этого прекращает счет времени и переходит в исходное состояние. При этом на выходах этого блока сигналы не появляются. Поэтому сигнал поступает только на один вход Вх2 логического элемента 12 и на его выходе сигнал отсутствует. При отсутствии сигналов на выходах блока 9 и логического элемента 12 в блоках 11 и 13 индикации не появляется какая-либо информация о результатах контроля выключателей, имеющих исправное состояние.

Если время протекания аварийного тока в цепи контролируемых выключателей и соответственно промежуток времени между появлением сигналов на сигнальном входе и на входе сброса блока 9 не превышает интервала времени, который предварительно заложен в этот блок и соответствует неисправному состоянию выключателей, устройство контроля работает в иной последовательности. Сигнал с датчика 5, 3 возвращает в исходное состояние блок 9 после того, как на его первом выходе появился сигнал. Этот сигнал поступает в первый блок индикации и его указатель 11.1 срабатывает. В результате этого в блоке 11 появляется информация о том, что контролируемые выключатели имеют неисправное состояние, так как в этом случае на третьем выходе блока 9 и соответственно на входе Вх1 логического элемента 12 сигналы отсутствуют, то при наличии сигнала на входе Вх2 этого элемента, на его выходе сигнал не появляется.

При протекании аварийного тока в цепи контролируемых выключателей в течение времени, которое соответствует их неработоспособному состоянию, появляются сигналы на первом и втором выходах блока 9. Появившиеся сигналы поступают в блок 11, его указатели 11.1 и 11.2 срабатывают, указывая о том, что контролируемые выключатели имеют неработоспособное состояние. Так как при таком техническом состоянии выключателей на третьем выходе блока 9 и соответственно на входе Вх1 логического элемента 12 сигналы отсутствуют, то при наличии сигнала на входе Вх2 этого элемента на его выходе сигнал не появляется.

Когда длительность протекания аварийного тока превышает интервал времени, соответствующий неработоспособному состоянию выключателей, то сигналы появляются на трех выходах блока 9. При этом, если процесс протекания аварийного тока в цепи контролируемых выключателей сопровождается горением электрической дуги, то на входы Вх1 и Вх2 логического элемента 12 поступают сигналы, и на его выходе появляется сигнал, который поступает в блок 13 индикации. Поступившие сигналы в блок 11 индикации с первого и второго выходов блока 9 и в блок 13 с третьего выхода блока 9 и с выхода элемента 12 вызывают срабатывание указателей 11.1, 11.2 и 13.1, 13.2 соответственно блоков 11 и 13 индикации. В результате этого в блоках 11 и 13 появляется информация о том, что у контролируемых выключателей имеет место нарушение нормального функционирования и причиной этого является длительное горение электрической дуги, что свидетельствует о неудовлетворительном техническом состоянии дугогасительных камер контролируемых выключателей.

Когда процесс протекания аварийного тока в цепи контролируемых выключателей у которых нарушено нормальное функционирование, не сопровождается горением дуги, то на выходе датчика 5.2 и соответственно на входе Вх2 логического элемента 12 сигналы отсутствуют. В этом случае при наличии сигнала на входе Вх1 элемента 12, поступившего с третьего выхода блока 9, на выходе элемента 12 сигнал не появляется и соответственно не поступает сигнал на указатель 13.1 блока 13 индикации. При этом на указатели 11.1, 11.2 и 13.2 блоков индикации 11 и 13 поступают сигналы с выходов блока 9. Указатели 11.1, 11.2, 13.2 срабатывают и в блоках 11, 13 индикации появляется информация о том, что у контролируемых выключателей имеет место нарушение нормального функционирования вследствие неразмыкания силовых контактов.

Когда у контролируемых выключателей нарушено нормальное функционирование, сигнал с третьего выхода блока 9 поступает на клемму 10, что приводит к срабатыванию резервной защиты. После этого снимается напряжение с шин 4 и аварийный ток в цепи контролируемых выключателей 5 прекращается. В момент окончания аварийного тока датчик 5.3 формирует сигнал, который поступает на вход сброса блока 9 и переводит его в исходное состояние; Результаты контроля вида технического состояния выключателей фиксируются указателями 11.1, 11.2, 13.1, 13.2 блоков 11, 13 индикации и запоминаются до тех пор, пока персонал тяговой подстанции поднимает флажки этих указателей. После этого хранение информации о результатах контроля прекращается и указатели блоков 11 и 13 переводятся в исходное состояние.

Если в блоках 11, 13 хранится информация о результатах контроля выключателей и они отключают аварийный ток и при этом их техническое состояние сохраняется прежним, то показания блоков 11 и 13 не меняются. Когда при отключении аварийного тока техническое состояние контролируемых выключателей ухудшается, то показания блоков 11 и 13 меняются и характеризуют техническое состояние выключателей после последнего отключения ими аварийного тока.

Из описания работы устройства контроля следует, что оно позволяет диагностировать техническое состояние дугогасителей камеры и силовых контактов быстродействующих выключателей. Возможность контролировать техническое состояние силовых контактов обеспечивает повышение качества контроля.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ФИДЕРА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее датчик дуги на силовых контактах выключателя, блок измерения временных интервалов, первый и второй выходы которого соединены с входами первого блока индикации, а третий выход - с клеммами для подключения защиты распределительного устройства постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения качества контроля, в него введены датчик напряжения на входе фидера с контролируемым выключателем, датчики начала и окончания аварийного тока, два элемента И и второй блок индикации, причем выходы датчиков напряжения и начала аварийного тока соединены с входами первого элемента И, сигнальный вход блока измерения временных интервалов подключен к выходу первого элемента И, вход сброса - к выходу датчика окончания аварийного тока, а третий выход - к первому входу второго элемента И и одному из входов второго блока индикации, второй вход второго элемента И соединен с выходом датчика дуги, а выход - с другим входом второго блока индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1