Устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя

Устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 521629

1 .л ,1 (51) М. Кл.е

Н 02 Н 7/10

В 60 L 3/04 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.06.74 (21) 2034714/11 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.07.76Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 12.08.76

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.316. . 935(088.8) A. И. Григорьев (72) Автор изобретения (71) Заявитель татками. В части статического возбудителя: не обеспечивает авторегулируемого процесса противовозбуждения; противовозбуждение обеспечивается лишь при условии, если силовой трансформатор электроустановки подключен к источнику читания. В части устройства зашиты по управляющему электроду: тиристорные короткозамыкатели, установленные в цепях прохождения управляющих импульсов, характеризуются в многоплечих преобразователях значительным количеством конструктивных элементов и, следовательно, пониженной надежностью.

Е|ель изобретения — повышение эффективности действия защиты и повышение надежности зашиты путем образования нулевог« вентиля из двух противофазных тиристоров преобразователя.

Эга цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительными тиристорами, подключенными через стабилитрон параллельно унравляющему электроду зарядного тиристора в обоих узлах, управляющие электроды дополнительных тиристоров подключены к выходам блока преобразования сигИзобретение относится к области токовых зашит электрооборудОвания силовых цепей тиристорных электровозов переменного тока с коллекторными электрическими машинами постоянного тока независимого возбуждения.

Известно устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя, соединенного с электрическими машинами постоянного тока, обмотки возбуждения 10 которых подключены к статическому возбудителю, содержащее зарядные и разрядные тиристоры в узлах а также эмиттерные тиристоры формирования импульсов управления, и блок преобразования сигналов дат- |5 чика пробоя преобразователя, датчика опрокидывания преобразователя и датчика кругового огня ча коллекторах электрических машин. Статический возбудитель переводится из рабочего режима в режим противовклю-!О чения, и также лрименяется емкостной прерыватель тока и защиты по „правляющему электроду тиристоров.

Известное усгройство токовой защчты характеризуется следу ошими основными недос- М (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ОТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ

УПРАВЛЯЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

521629 налов, и управляющие электроды разрядных тиристоров в обоих узлах подключены к другим выходам блока преобразования сигналов через дополнительные разделительные диоды.

Кроме того, устройство может быть снабжено конденсатором, подключенным через дополнительный диод к выходу узла формирования импульсов управления тиристоров преобразователя и через другие дополнительные тиристоры, управляющие электроды которых подключены к выходу блока преобразования сигналов, к первичным обмоткам импульсных трансформаторов указанных двух противофазных тиристоров преобразователя.

Устройство может быть также снабжено тиристорами противовозбуждения, управляющие электроды которых подключены через блок формирования импульсов управления этими тиристорами и элементы задержки к выходу блока преобразования сигналов, М а силовые электроды подключены к обмоткам якорей и возбуждения электрических машин.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая блок-схема описываемого устрой- И ства; на фиг. 2 — узел преобразования и задержки сигналов в соединении с узлом формирования импульсов управления тиристоров преобразователя.

Как показано на фиг. 1, узел l преоб- 36 разования и задержки сигналов подключен выводами к источнику 2 питания переменного тока, выводами Ь вЂ” на выходные выводы датчика 3, срабатывающего при возникновении режима опрокидывания преобра- 35 зователя; выводами С - на выходные выводы датчика 4, который срабатывает при возникновении режима "кругового огня" и включен на равнопотенциальные точки параллельно включенных цепей обмоток 5-6 якорей Ю двух электрических машин; выводами д -б— на выводы управляющих электродов тиристоров 7-8 противовозбуждения, которые совместно с нормально закрытыми 9-11 и открытыми 12-15 контактами тормозного 45 переключателя предназначены для переключения последовательно включенных обмоток

16 возбуждения электрических машин из рабочего режима возбуждения в режим противовозбуждения, условно выводами f — на 50 входы узла 17 формирования импульсов управления тиристоров 18-1 9 статического возбудителя; выводами Q — на управляющий электрод тиристора 20 емкостного прерывателя тока в тиристорах 18-19 стати- 55 ческого возбудителя; выводами — на выводы датчика 21, который срабатывает при пробое плеча преобразователя и снабжен удерживаюшим элементом; условно необозначенными выводами ч вход узла 22 форми- 60 рования импульсов управления тиристоров

23-26 преобразователя. Пепи обмоток 5-6 якорей содержат зашунтированные нормально замкнутыми контактами 27-28 тормозного переключателя стабилизирующие резисторы 29-30, сглаживаюшие реакторы 3132, быстродействующие контакторы 33-34 и включены через преобразователь и датчик

21 пробоя на выводы вторичной обмотки 35 силового трансформатора. Обмотки 16 возбуждения зашунтированы резисторами 3637, резистор 37 превосходит по величине резистор 36 и зашунтирован диодом 38, который включен встречно напряжению статического возбудителя и обеспечивает получение приемлемой величины перенапряжений при емкостном прерывании тока в тиристорах 18-19 статического возбудителя.

Конденсатор 39 емкостного прерывателя подключен к блоку 40 заряда конденсатора

39 через диод 41, а к выводам статического возбудителя — через тиристор 20 и разделительные диоды 42-4.3, что сделано для облегчения прерывания тока в тиристорах 18-1 9 статического возбудителя емкостным прерывателем тока. Статический возбудитель включен на выводы вторичной обмотки 44 силового трансформатора. Первичная обмотка силового трансформатора переключена к источнику питания через главный однополюсный воздушный выключатель 45.

На фиг. 2 показаны составляющие элементы и связи узлов i и 22. Узел l содержит блок 46 преобразования сигналов датчика 3 опрокидывания преобразователя, датчика 4 кругового огня и датчика 21 пробоя плеча преобразователя. Блок 46 усиливает, размножает и преобразует длительность сигналов этих датчиков.

Узел 22 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя содержит трансформатор 47 и блок 48 управления зарядным тиристором 49, причем выход блока 48 и управляюший электрод зарядного тиристора 49 соединены через стабилитрон 50. Эти элементы узла 22 совместно с диодом 51 предназначены для заряда конденсатора 52. Конденсатор 52 подключен через тиристор 53 к первичной обмотке импульсного трансформатора 54 одного из тиристоров 23-26 преобразователя. На фиг. 2 условно показан один такой импульсный трансформатор 54.

Через разрядный тиристор 55 конденсатор 52 подключен к токоограничиваюшему резистору 56. Блок 57 управления преобразователем подключен своими выходами к управляющему электроду тиристора 53 непосредственно, а к управляющему электроду разрядного тиристора 55 через разделительный диод 58.

5

Предлагаемое устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя снабжено также дополнительными тиристорами 59, подключенными через стабилитрон 50 параллельно управляющему электроду зарядного тиристора 49 в узлах 22 и 17 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя и статического возбудителя 18-19.

Управляющие электроды этих дополнительных тиристоров 59 подключены к выходам блока 46 преобразования сигналов, и управляющие электроды разрядных тиристоров 55 в узлах 22 и 17 формирования импульсов управления тиристоров 23 — 26 преобразования тиристоров 18-19 статического возбудителя через дополнительные разделительные диоды 60 подключены к другим выходам блока 46 преобразования сигналов.

Устройство также снабжено конденсатором 61, подключенным через дополнительный диод 62 к выходу узла 22 формирования импульсов управления тиристоров 23-26 преобразователя и через другие дополнительные тиристоры 63, управляющие электроды которых подключены к выходу блока 46 преобразования сигналов, к первичным обмоткам импульсных трансформаторов 54 двух противофазных тиристоров, например, 25 и 26 преобразователя, На фиг. 2 узел

22 условно показан неполностью в части формирования импульсов управления и в части заряда конденсаторов для противофазных импульсов управления. Узел 17 аналогичен узлу 22. В отличие от узла 22 он подключен к узлу 1 не одними выводами Ф, как это условно показано на фиг. 1, а двумя парами выводов, как показано на фиг. 2 для узла 22. Одна пара выводов для узла

17 не нужна из-за отсутствия необходимости формировать из плеч статического воз— будителя нулевой вентиль.

Управляющие электроды тиристоров 7 и

8 противовозбуждения подключены через блок 64 формирования импульсов управления этими тиристорами и элементами задержки: конденсатором 65 и стабилитроном 66 — к выходу блока 46 преобразования сигналов.

Устройство работает следующим образом.

При работе электроустановки в режиме потребления энергии устройство работает в ждущем режиме. Это означает, что тиристоры 20, 7, 8, 59, 63 закрыты, конденсагоры 39 и 61 заряжены, а конденсатор 65

= помощью шунтирующего его и условно не показанного на фиг. 2 резистора полностью р азряжен.

При работе электроустановки в режиме потребления энергии и возникновения режима "кругового огня" и пробоя плечи преоб21629

5 l0 !

И

Зб

50, ф

60 разователя устройство работает в следующем порядке. Прежде всего срабатывают датчики 4 и 21. Они приводят в действие блок

46 преобразования сигналов, который формирует импульсы управления для тиристоров защиты, длительность которых измеряется от момента их выдачи до момента отключения главного выключателя 45. Подача импульсов управления на управляющие электроды тиристоров 59 и 55 обеспечивает их отпирание и удержание в открытом состоянии до момента отключения главного выключателя 45. Отпирание тиристора 59 обес— печивает закорачивание выхода блока 48 и, следовательно, закрытие зарядного тиристора 49 и исключение последующего заряда конденсатора 52. Отпирание разрядного тиристора 55 обеспечивает разряд конденсатора 52 на токоограничивающий резистор

56, и следовательно, прекращение формирования импульсов управления тиристоров

23-26 преобразователя. Таким образом, отпирание и удержание в открытом состоянии тиристоров 59 и 55 обеспечивает длительное и эффективное снятие импульсов управления с тиристоров 23-26 преобразователя. Аналогичным образом снимаются импульсы управления с тиристоров 18-19 статического возбудителя. Снятие импульсов управления с тиристоров преобразователя и возбудителя происходит практически одновременно. Одновременно со снятием импульсов управления с тиристоров возбудителя и преобразователя сформированный блоком 46 импульс управления подается через выводы на управляющий электрод тиристора 20, что обеспечивает его отпирание и, следовательно, разряд в основном через разделительные диоды 42 и 43 конденсатора 39 емкостного прерывателя на тиристоры 18-19 возбудителя, прерывание тока в них и коммутацию тока обмоток 16 возбуждения с возбудителя в цепь, содержащую резистор 36 и диод 38. Этим завершается подготовка к переводу электрических машин из рабочего режима в режим противовозбуждения, Сформированный блоком 46 импульс управления подается через элементы задержки, т. е. конденсатор 65 и стабилитрон 66. Длительность времени задержки измеряется от момента выдачи импульсов управления блоком 46 до момента завершения процесса прерывания тока в тиристорах 18-19 возбудителя. Она принимается, например, равной 1 м/сек, что

3-5 раз больше максимально необходимо, величины времени задержки. Задержка необходима для исключения включения обмоток

5 и 6 якорей на цепь, содержащую вторичную обмотку 44 и тиристоры 18-19 возбудителя и шунтируюшую цепь обмоток 16

521629

8 из-за пробоя плеча преобразователя. Это обеспечивается тем, что датчик 21 снабжен удерживающим элементом и лишен дистанционного восстановления. Это полезно в том отношении, что исключается повторное возникновение режима пробоя плеча преобразователя. Восстановление датчика

21 производится после устранения причины, вызвавшей его срабатывание.

При работе электроустановки в режиме генератора и возникновения опрокидывания инвертора и кругового огня устройство работает аналогично вышеизложенному порядку. Отличие состоит в том, что обмотки 56 якорей включаются на обмотки 16 возбуждения через нормально открытые контакты 12-15 тормозного переключателя, быстродействующие контакторы 33-34 отключаются при срабатывании датчиков 3 и 4 из тиристоров 25-26 преобразователя формируется нулевой вентиль, который включает обмотки 5-6 якорей на цепи, содержащие соответственно быстродейс . вуюшие контакторы 33-34, сглаживаюш е реакторы 31-32 и стабилизирующие р зисторы

29-30.

При работе электроустановки в режиме генератора контакты 9-11 тормозного переключателя ра=омкнуты, а контакты 1215 замкнуты.

Эффективность устройства для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя применительно к рекуперативным электровозам переменного тока типа ВЛ80Р выражается в том, что обеспечивает, вопервых, эффективную защиту возбудителя и преобразователя от сверхтока режима пробоя плеча в случае невозможности применения плавких предохранителей; во-вторых, максимальное приближение электрических машин независимого возбуждения к машинам сернесного возбуждения в части количественных и качественных характеристик вышеуказанных сверхтоковых режимов и переходных процессов; в — третьих, исключает 6 из 8 быстродействующих контакторов.

1. Устройство для защиты от аварийных токов управляемого преобразователя, -"оединенного с электрическими машинами т.остоянного тока, обмотки возбуждения к. торых подключены к статическому всзбудителю, содержащее зарядные и разрядные .иристоры, а также импульсные трансформаторы в узлах формирования импульсов управления тиристорами преобразователя и воз.возбуждения, т. е. для исключения значительной перегрузки по току обмоток 5 и 6 якорей и снижения эффективности противовозбуждения. Блок 64 формирует короткие импульсы управления. Они через выводы d-9 узла 1 подаются на управляющие электроды б тиристоров 7-8 противовозбуждения. Отпирание тиристоров 7-8 обеспечивает включение обмоток 16 возбуждения через нормально замкнутые контакты 9-11 тормозного переключателя на выводы обмоток 51О

6 якорей и, следовательно, начало режима противовозбуждения электрических машин электроустановки. Если на коллекторе, например, обмотки 5, якоря возник круговой огонь, то обмотка 6 якоря будет включена >5 не только на вышеуказанную цепь обмоток

16 возбуждения, но и на параллельную цепь, содержащую нормально замкнутые контакты

27-28 тормозного переключателя, сглаживающие реакторы 31-32, сливные контакты 20 быстродействующих контакторов 33-34, дугу, перекрывающую коллектор обмотки 5 якоря. С целью исключения токовой перегрузки обмотки 6 якоря и обеспечения эффективного противовозбуждения датчик 4 обес- 25 печивает отключение быстродействующих контакторов 33-34, что на фиг. 1 и 2 условно не показано. Сформированный блоком

46 импульс управ;ения подается на управляющий электрод тиристора 63 для формирова- 39 ния нулевого вентиля. Отпирание тиристора

63 обеспечив ет разряд конденсатора 61 на первичную обмотку импульсного трансформатора 54 тиристоров одного плеча преобразователя. Сформированные двумя противофазными выходами импульсы управления подаются на угравляющие электроды тиристоров соответствующих плеч преобразователя, например тиристоры 25-26. Их отпирание обеспечивает формирование нулевого р вентиля, что однако возможно, если Э. Д. С. обмоток 5-6 якорей согласуется с полярностью тиристоров 25-26. Следовательно при работе электроустановки в режиме потребления энергии формирование нулевого р вентиля невозможно. Его формирование необходимо и возможно лишь при работе электроустановки в режиме генератора и возникновении режима опрокидывания преобразователя. С(:.абатывание зашиты завершает- 39 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ся отключением главного выключателя 45, что на фиг. 1 и 2 условно не показано.

Отключение выключателя 45 необходимо как с целью обеспечения резервирования, так и с целью обеспечения возможности вос- 55 станоьленчя устройства защиты, когда она получает питание от обмоток собственных нужд силового трансформатора. Восстановление устройства для зашиты дистанционно невозм.>м н- чнщь в случае ее срабатывания 60

521629 будителя и блок преобразования сигналов датчика пробоя преобразователя, датчика опрокидывания преобразователя, датчика круговогоогня, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности действия зашиты, оно снабжено дополнительными тиристорами, подключенными через стабилитрон параллельно управляющему электроду зарядного тиристора в обоих узлах, управляющие электроды дополнительных тиристоров подключены к выходам блока преобразования сигналов, и управляющие электроды разрядных тиристоров в узлах подключены к другим выходам блока преобразования сигналов через дополнительные разделительные диоды.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем образования нулевого вентиля из двух противофазных тиристоров преобразователя, оно снабжено конденсатором, подключенным через дополнительный диод к выходу узла формирования импульсов управления тиристорами преобразователя и через другие дополнительные тиристоры, управляющие электроды которых подключены к выходу блока преобразования сигналов, к первичным обмоткам импульсных трансформаторов указанных двух противофазных тиристоров преобразователя.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено тиристорами противовозбуждения, управляющие электроды которых подключены через

15 блок формирования импульсов управления этими тиристорами и элементы задержки к выходу блока преобразования сигналов, а силовые электроды подключены к обмоткам якорей и возбуждения электрических машин.

ЯО

521629

Составитель В. Кучумов

Редактор С. Байкова Техред Г. Родак Корректор М. Руснак

Заказ 4303/518 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4