Способ искробезопасного дистанционного питания и устройство для его осуществления

ГССУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3(71) Государственный проектно-кон" структорский и научно-исследователь" ский институт по автоматизации угольной промьппленности(56) Авторское свидетельство СССР У 902148, кл. Е 21 Р 9/00, 1980.Авторское свидетельство СССР У 955349, кл, Е 21 Р 9/00, 1980. (54) СПОСОБ ИСКРОБЕЗОПАСНОГО ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к безопасной передаче электрической энергии от источника питания к нагрузке по длинным линиям связи (ЛС) и м.б. использовано для работы во взрывоопасной атмосфере угольныхшахт и нефтехимической пром-ти. Целью изобретения является увеличение передаваемой искробезопасной мощности в системах электропитания с длинными линиями электропередачи. В момент возникновения дугового разряда замыкания в ЛС последнюю разряжают на источник электрических зарядов (конденсатор), полярность зарядов которого противоположна полярности ЛС. Источник электрических зарядов предварительно заряжается напряжением, величина которого больше величины напряжения распределенной емкости ЛС. Источник электрических зарядов шунтируют в случае короткого замыкания в начале ЛС, Устр-во, реализующееспособ, содержит источник питания, кабельную ЛС, нагрузку, блок искрозащиты (БИЗ), датчик начала коммутации, конденсатор (К), быстродействующий ключ (тиристор), диод, два дополнительных датчика (резистора) начала коммутации, два шунтирующих ключа, резистор и дополнительный источник ЭДС. В исходном состоянии БИЗ пропускает ток отисточника,пита- вб 2 ния через кабельную ЛС в нагрузку, заряжая распределенную емкость ЛС, Быстродействующий и шунтирующие клн-: С чи закрыты, а К заряжен до напряжения дополнительного источника ЭДС. ф При возникновении коммутации в ЛС по сигналу от датчика начала коммутации открывается бвстродействующий ключ, вызывая закрывание БИЗ. Этот ключ также создает цепь для разряда К в противоположной полярности через разрядный промежуток. Одновременно первым шунтирующим ключом шунтируется дополнительный источник ЭДС, чтобы избежать попадания его напряжения в ЛС. Второй шунтирующий ключ шунтирует выход уст-ва. 2 с.п. ф-лы,. 1 ил,Изобретениеотносится к безопаснойпередаче электрической энергии отисточника питания к нагрузке по длин-,ным линиям и может быть использованово взрывоопасной атмосфере угольныхшахт и нефтехимической промьппленности,Целью изобретения является увеличение передаваемой искробезопасноймощности в системах электропитанияс длинными линиями электропередачи.Сущность способа заключается втом, что в момент возникновения дугового разряда замыкания заряженной;связи линии, поврежденную линию раз,источник электрических зарядов пред,варительно заряжается напряжением,величина которого больше величинынапряжения распределенной емкостилинии связи, причем источник электрических зарядов шунтируют в режимекороткого замыкания источника ЭДС.На чертеже изображена Функциональная схема устройства, реализующегоданный способ,Устройство содержит источник 1питания, кабельную линию 2, нагрузку3, причем источник питания, в своюочередь, содержит источник 4 ЗДС,блок 5 искрозащиты, датчик 6 началакоммутации,1 конденсатор 7 с полярностью, противоположной полярностилинии связи, быстродействующий ключ(тиристор ) 8, диод 9, дополнительныйисточник 10 ЭДС, два дополнительныхдатчика в виде резисторов 11, 12 начала коммутации, два шунтирующих ключа-тиристора 13, 14, резистор 15,Первый дополнительный шунтирующийключ 13 выполнен в виде запираемоготиристора, второй - в виде симметричного тиристора, при этом положительный полюс основного источника 4 ЭДСчерез блок 5 искрозащиты соединен сотрицательным выводом конденсатора 7и одним из входов линии 2 связи, поло .жительный вывод конденсатора 7 соединен с входом блока 5 искрозащиты,положительным выводом дополнительногоисточника 10 ЭДС, анодом тиристорабыстродействующего ключа 8 и анодомзапираемого тиристора первого,шунтирующего ключа 13. Отрицательный вывод дополнительного источника 10ЗДС соединен с катодом запираемого тиристора первого шунтирующего ключа 13, катодом диода 9 и первым выводом второго датчика 11 начала коммутации, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу основного источника 4 ЭДС, управляющему выводу запираемого тиристора первого шунтирующего ключа 13, катоду тиристора 8 быстродействующего ключа, первому выводу первого датчика 6 начала коммутации, второй вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора быстродействующего ключа 8, управляющим электродом симметричного тиристора второго шунтирующего клича 14 и первым выводом третьего датчика 12 начала коммутации, второй вывод которого подключен к одному из выводов симметричного тиристара второго шунтирующего ключа 14 и к второму входу кабельной линии 2, к первому входу которой подключен другой вывод симметричного тиристора второго шунтирующего ключа 14, а анод диода 9 через резистор 15 соединен с отрицательным выводом конденсатора 7.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии блок 5 искрозащиты находится в открытом состоянии и ток от источника 4 ЭДС через кабельную линию 2 связи поступает в нагрузку 3, заряжая распределенную емкость линии 2 связи. Тиристор 8 и дополнительные шунтирующие ключи 13 и 14 находятся в закрытом состоянии. Конденсатор 7 заряжен до величины напряжения дополнительного источника10 ЭДС.Из трех датчиков начала коммута" ции наиболее чувствительным к изменении тока является датчик 6, так как он выполнен на дросселе и реагирует на первую производную изменения тока, в отличие от двух других датчиков, реагирующих на абсолютное изменение тока. Поэтому в момент возникновения короткого замыкания именно на нем возникает напряжение, положительный полюс которого прилагается к управляющему электроду быстродействующего ключа 8, последний открывается, вызывая закрывание транзистора блока 5 искрозащиты.Этим предотвращается разряд кон- денсатора 7 на источник 4 ЗДС, так как возникает энергетическая развяз"37509 15 20 25 з 14ка между источником 4 ЭДС и конден- -сатором 7, а также между источником4 ЗДС и кабельной линией 2. Открывшийся тиристор 8 создает цепь разряда для конденсатора 7 по цепи: поло,жительная обкладка конденсатора 7,открытый переход анод - катод тиристора 8, датчик б начала коммутации,датчик 12 коммутации, разрядный промежуток, отрицательная обкладкаконденсатора 7.Величина падения напряжения наактивном сопротивлении датчика 12начала коммутации является достаточной для открывания шунтирующегоключа 14, что приводит к шунтированию тока разряда конденсатора 7 иемкостного тока разряда линии 2 связи.Для предотвращения попадания напряжения от источника 1 О ЭДС, имеющего напряжение в 3-5 раэ превышающее напряжение источника 4 ЭДС вразрядный промежуток по цепи: положительный полюс источника 10 ЭДС открытый тиристор 8, датчики 6, 12начала коммутации, разрядный промежуток К.З., резистор 15, диод 9 -отрицательный полюс источника 10ЭДС, ток, протекающий по первомудатчику 11 начала коммутации по цепи:положительный полюс источника 10 ЭДС,открытый переход анод - катод тиристора 8, резистор 11, отрицательный полюс источника 10 ЭДС, создаетпадение напряжения на резисторе 11,положительный полюс которого приложен к управляющему электроду тиристора 13, который открывается, производя шунтирование источника 10 ЭДС.Диод 9 препятствует разряду конденсатора 7 по цепи; положительнаяобкладка конденсатора 7, открытыйпереход анод - катод тиристора 8,резистор 11, переход катод - аноддиода 9, резистор 15, отрицательнаяобкладка конденсатора 7,При токе разряда конденсатора 7,меньшем тока удержания тиристора 8и ключа 14, в открытом состоянии тиристор 8 и ключ 14 запираются. Набазе транзистора искрозащитногоблока 5 возникает положительное смещение и последний открывается, пропуская ток через резистор 15, диод9, резистор 11, При этом на резисторе11 возникает падение напряжения, отрицательный полюс которого приложен к управляющему электроду тиристора13, вызывая запиранпе его и повторный эаряц конденсатора 7 до величинынапряжения источника 1 О ЭДС по цели:положительный полюс источника 10 ЭДС,конденсатор 7, резистор 15, диод9, отрицательный полюс источника 10ЭДС. Схема возвращена в исходное состояние. При отключенной нагрузке 3 величина напряжения зарядов распределенной емкости кабельной ликии 2 будет равномерно распределяться по всей длине. линии и равна величине напряжения источника 4 ЭДС. В этом случаевеличина энергии дугового разрядана дальних участках линии 1 у нагрузки 3) будет так же опасна, как и вначале линии. При возникновении дугового разряда на дальних участкахкабельной линии 2 ток разряда конденсатора 7 протекает по резистору 12 и по участку кабельной пинии 2 до места дуги. В этом случае величина падения напряжения на резисторе 12 будет уже недостаточной для включения тиристора 14, поскольку сопротивление резистора 12 суммируется с сопротивлением участка кабельной линии 2 и ток через резистор 12 протекает меньший, чем при коротком замыкании источника 1 питания, Тиристор 14 в этом случае остается в закрытом состоянии и величина напряжения на кощенсаторе 7 от источника 10 ЭДС, превосходящая величину напряжения источника 4 ЭДС и кабельной линии 2 в 3-5 раз прикладывается к началу линии 2. Так как полярность заряда конденсатора 7 противоположна полярности зарядов распределенной емкости линии 2, а величина напряжения на конденсаторе 7 больше, чем величина напряжения емкости линии 2, то величина напряжения на конденса- торе 7 оказывается достаточнойдляэффективного гашения дугового разряда замыкания с вычетом потерь на линии 2. Данное устройство позволяет увеличить искробеэопасную мощность дистанционного питания при той же длине линии или повысить выходное напряжение источника питания нагрузки и тем самым увеличить длину линиисвязи,фо р мул а 5 14375изобретения Способ искробезбпасного дистанционного питания, основанный на изоб ляции поврежденной линии электропередачи от источника питания в момент возникновения дугового разряда замыкания и разряде на линию электропередачи предварительно заряженного 1 О источника электрических зарядов в полярности, противоположной полярности линии, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения передаваемой искробезопасной мощности в 15 системах электропитания с длинными линиями электропередачи, величину напряжения источника электрических зарядов выбирают в 3-5 раз большей величины напряжения линии электро О передачи, при этом источник электрических зарядов шунтируют в случае возникновения дугового разряда замыкания в начале линии.2. Устройство для искробезопасно Б го дистанционного питания, содержащее основной источник питания, подключенный к нагрузке с помощью линии связи через первый датчик начала коммутации, блок искрозащиты, конденса-, ЗО тор, подключенный к линии связи через быстродействующий ключ, причем полярность заряда конденсатора противоположна полярности линии связи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения передаваемой искробезопасной мощности в системах электропитания с длинными линиями элек- . тропередачи, оно содержит дополнительный источник питания с напряжением в О 3-5 раз больше напряжения основного источника питания, второй и третий датчики начала коммутации, два шун 09 6тирующих ключа, диод и резистор,причем первый шунтирующий ключ выполнен на запираемом тиристоре, а второй - на симметричном тиристоре, приэтом положительный полюс основногоисточника питания через блок искрозащиты соединен с отрицательным выводом конденсатора.и одним из входовлинии связи, положительный вывод конденсатора соединен с входом блокаискрозащиты, положительным выводомдополнительного источника питания,анодом тиристора быстродействующегоключа и анодом запираемого тиристорапервого шунтирующего ключа, отрицательный вывод дополнительного источника питания соединен с катодом запираемого тиристора первого шунтирующего ключа, катодом диода и первымвыводом второго датчика начала коммутации, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу основного источника питания, управляющемувыводу запираемого тиристора, катодутиристора быстродействующего ключа,первому выводу первого датчика началакоммутации, второй вывод которогосоединен с управляющим электродомтиристора быстродействующего ключа,управляющим электродом симметричного1тиристора второго шунтирующего ключаи первым выводом третьего датчиканачала коммутации, второй выводкоторого подключен к одному из выводов симметричного тиристора второго шунтирующего ключа и к второмувходу линии связи, к первому входукоторой подключен другой вывод симметричного тиристора второго шунтирующего ключа, а анод диода черезрезистор соединен с отрицательнымвыводом конденсатора1437509 актор М,БандЗаказ 5867/3 Тираж 426 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д.