Устройство для защиты от возбуждения подстанций с делителями напряжения

Союз СоввтсиихСоциапистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 978270(22)Заявлено 18 06 81 (21) ЗЗОЗ 604 д 4 07 с присоединением заявки яе .(23) Приоритет ецеудерстеекеый кеметет СССР ео делам иаебретееий и открытейОпубликовано 30.11.82, Бюллетень М 44 Дата опубликования описания 301182(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЗЦИТЫ ОТ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПОДСТАНЦИЙ С ДЕЛИТЕЛЯМИ НАПРЯЖЕНИЯ 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты подстанций с делителями напряжения (ПДН) от возбуждения на промышленной частоте. Этот режим возникает при коммутациях в сети ПДН и характеризуется скачкообразным повышением напряжения на всем высоковольтном и низковольтном оборудовании, опасном как для оборудования, так и для потребителей, питающихся от этих электроустановок,Известно устройство, в котором для подавления самовозбуждения в схеме подстанции используют балластные сопротивления, подключенные постоянно к низковольтным шинам подстанции ( 1.Основной недостаток этого устройства - постоянные потери электроэнергии в балластных сопротивлениях.Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты ПДН от возбуждения, автоматически включающее на короткое время балластную 2нагрузку, подавляющую возбуждениеПДН, содержащее блок питания, пусковой орган, схему управления итрехступенчатый балластный резистор,коммутируемый тремя симисторамиВ 5 этом устройстве включившаяся балластная нагрузка во избежание повторноговозбуждения ПДН снижается и отключается тремя ступенями ( 21.Однако, как показал опыт эксплуатации некоторых ПДН, ступенчатаякоммутация балластной нагрузки приводит к значительным перенапряжениям.Помимо этого возникают трудности поподбору и согласованию величины сопротивлений отдельных ступеней, которые не всегда удается преодолеть беэ,включения постоянной балластной нагруэ.ки,что приводит к значительному непроизводительному расходу электроэнергии, 20.и снижению располагаемой мощности ПДН.Целью изобретения является уменьше.ние перенапряжений и потерь электро. энергии.0 4 3 97827Поставленная цель достигается тем,что устройство для защиты от возбуждения подстанции с делителями напряжения, содержащее датчик напряженияподстанции, выход которого соединенс входом пускового органа, и балластный резистор, подключенный к шинамподстанции через симистор, снабженоформирователем прямоугольных импульсов, широтно-импульсным модулятором 10и формирователем управляющих импульсое выход которого подключен к упlраеляющему переходу симистора, а входсоединен с выходом широтно-импульсного модулятора, два входа которого 1 Зподключены к выходам пускового органаи формирователя прямоугольных импульсов соответственно, причем вход последнего соединен с выходом датчиканапряжения. 20Широтно-импульсный модулятор содержит два логических элемента НЕ,логический элемент И-НЕ, транзистор,деа конденсатора, резисторы и диоды,причем входы элементов НЕ подключены 25к первой входной клемме модулятора,выход первого элемента НЕ соединенс первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого через первый конденсатор подключен к второй входнойклемме модулятора, а через коллекторно-эмиттерный переход транзистора споследовательно включенным первымрезистором - к общей шине источникапитания модулятора, выход второгоэлемента НЕ через песледовательносоединенные второй конденсатор и второй резистор соединен с базой транзистора, при этом между точкой соединения вторь 1 х конденсаторов и резистора и общей шиной включены параллельно соединенные третий резистор идиод, а между вторым входом элементаИ-НЕ и общей шиной включен другойдиод, выход же элемента И-НЕ подключен к выходной клемме модулятора.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - принципиальная схема широтно-импульсного модулятора,Устройство содержит датчик 1 на 50пряжения, выход которого соединен свходом пускового органа 2 и входомформирователя 3 прямоугольных импульсов, Выходы пускового органа 2 и формирователя 3 прямоугольных импульсовсоединены соответственно с первым ивторым входами широтно-импульсногомодулятора 4, выход которого соединен с формирователем 5 управляющих,импульсов, а выход последнего соединен с управляющим электродом симистора 6, в цепь анода которого включен балластный резистор 7,Широтно-импульсный модулятор содержит первый и второй логические элементы НЕ 8 и 9, логический элемент И-НЕ 10, транзистор 11, первый и второй конденсаторы 12 и 13, резисторы 14-16, диоды 17 и 18,Формирователь 5 управляющих импульсов представляет собой дифференцирующую цепь с заданной постояннойвремени и эмиттерный повторитель,Устройство работает следующимобразом. Датчик 1 напряжения дает на своем выходе напряжение пропорциональное напряжению на шинах ПДН.Это напряжение подается на вход пускового органа 2 и на вход формирователя 3 прямоугольных импульсов, Оба эти блока представляют собой пороговые устройства, первое из которых имеет порог срабатывания 2 О , а второе 0,25 Он.Таким образом, при нормальном режиме работы ПДН и номинальном напряжении пусковой орган не срабатывает, а формирователь прямоугольных импульсов непрерывно формирует положительные импульсы, передний фронт которых соответствует моменту превышения мгновенным значением выпрямленного напряжения порога срабатывания.Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 3 поступают на вход широтно-импульсного модулятора 4,который, изменяя скважность импульсов, обеспечивает временную задержку передних фронтов импульсов на время 0,5 до 8 мс, Время задержки пропорционально постоянной временицепи, образованной конденсатором12, резистором 14 и переходомколлектор-эмиттер транзистора 11.Сопротивление перехода коллекторэмиттер транзистора в свою очередь определяется током его базы, которыйзависит от напряжения на конден аторе13. При нормальном режиме работы ПДНконденсатор 13 заряжен высоким уровнем напряжения на выходе логическогоэлемента НЕ 9, Ток базы при этом отсутствует и сопротивление переходаколлектор-эмиттер транзистора 11 велико. Конденсатор 12 при этом заряженвходным током логического элемента0 6ластный резистор 7 плавно уменьшается, Предельное время задержки импульсов (порядка 8 мс) соответствует снижению балластного тока более, цем в 50 раз.Когда конденсатор 13 практически полностью зарядится, сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора 11 возрастает настолько, что конденсатор 12 начнет заряжаться входным током элемента И-НЕ 10, Это приведет к тому, что прохождение импульсов через широтно-импульсный модулятор прекратится. Импульсы управления при этом также прекращают Формироваться и симистор 6 полностью отключает снизившийся балластный ток, Поскольку угол включения симистора 6 стал близок к 180 , действующее знаоцение балластного тока уменьшилось на несколько порядков и отключение такого тока не приводит к повторному возникновению режима возбуждения.Изобретение позволяет существенно снизить перенапряжения, улучшить качество переходного процесса при действии защиты, повысить надежность работы подстанций с делителями напряжения как конденсаторного, так и антенного (тросового) типов, что дает возможность широко применять ПДН - новый прогрессивный способ электроснабжения мелких потребителей, расположенных в зоне прохождения линий электропередачи в необжитых районах Советского Союза. формула изобретения 1. Устройство для защиты от возбуждения подстанций с делителями напряжения, содержащее датчик напряжения подстанции, выход которого соединен с входом пускового органа, и балластный резистор, подключенный к шинам подстанции через симистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения перенапряжений и потерь электроэнергии, оно снабжено формирователем прямоугольных импульсов, широтно-импульсным модулятором и формирователем управляющих импульсов, выход которого подключен к управляющему переходу симистора, а вход соединен с выходом широтно- импульсного модулятора, два входа которого подключены к выходам пускового органа и формирователя пря 5 97827 И-НЕ 10 и импульсы от формирователя прямоугольных импульсов на выход широтно-импульсного модулятора не проходят.При возникновении режима возбуждения ПДН, сопровождающегося появлением перенапряжений, срабатывает пусковой орган 2 и через элементы 8 и 10 широтно-импульсного модулятора подает сигнал высокого уровня на Формирова О тель 5 управляющих импульсов. Последний формирует импульс на включение симистора, Включившийся симистор подключает балластный резистор 7 к шинам ПДН. Одновременно пусковой орган це% рез элемент 9 быстро разряжает,кон = денсатор 13. После подавления включившимся балластным резистором 7 режима возбуждения перенапряжения исчезают и пусковой орган 2 возвращается в 2 в исходное состояние, Однако отключение балластного тока в этом режиме недопустимо, так как .вызовет повторное возбуждение ПДН. При этом в действие вступает широтно-импульсный модуля З тор 4, позволяющий плавно снизить действующее значение балластного тока,После возврата пускового органа в исходное. состояние на выходе эле- З 11 мента НЕ 9 появляется напряжение высокого уровня и начинается заряд конденсатора 13 через резисторы 15 и 16 и цепь базы транзистора 11. Появившийся базовый ток полностью открывает транзистор 11 и передние фронты импульсов от формирователя прямоугольных импульсов с минимальной задержкой (0,5 мс) проходят на вход формирователя 5 управляющих импульсов и на выходе его появляются короткие импульсы, фаза которых по отношению к фазе напряжения на шинах ПДН близка к нулю, что обеспечивает протекание через балластный резистор почти полного тока. По мере заряда конденсатора 13 ток базы транзистора 11 падает, сопротивление перехода коллек" тор-эмиттер транзистора растет, а следовательно, возрастает и постоянная времени цепи: конденсатор 12 - резистор 14 - транзистор 11. Широтно- импульсный модулятор изменяет длительность проходящих через него импульсов сдвигая их передний фронт. ЗаЭ5 держка передних фронтов импульсов увеличивается и, соответственно, увеличивается угол включения симистора. Действующее значение тока через бал9782 Составитель Р. Обязуевактор С. Пекарь Техред З.Палий Корректор Н.Буряк Тираж 669 ВНИИПИ Государств по делам изобр113035, Москва, Жказ 9234/ исноета СССРытийаб., д, 4/ ного комиений и от Раушская Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,иа моугольных импульсов соответственно, причем вход последнего соединен с выходом датчика напряжения.2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что широтноимпульсиый модулятор выполнен в виде логических элементов НЕ, логического элемента И-НЕ, транзистора, двух конденсаторов, резисторов и диодов, причем входы элементов НЕ 1 ф подключены к первой входной клемме модулятора, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого через первый конденсатор подключен к второй 1 з входной клемме модулятора, а через коллекторно-эмиттерный переход транзистора с последовательно включенным первым резистором - к общей шине источника питания модулятора, выход щ 70 8второго элемента НЕ через последовательно соединенные второй конденсатор и второй резистор соединен сбазой транзистора, при этом между рточкой соединения вторых конденсатора и резистора и общей шиной включены параллельно соединенные третийрезистор и диод, а между вторым входом элемента И-НЕ и общей шиной включен другойдиод, выход же элемента ИпЕ подключен к выходной клемме модулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Булашевич Д.Н, Юренков В. Д.7Емкостный отбор мощности от линийэлектропередачи, ГЭИ, 1959.2, Авторское свидетельство СССРИ 420035, кл. Н 02 Н 1/04,Н 02 Н 7/00, 1972 (прототип).