Устройство контроля величины и формы выпрямленного напряжения и напряжений на плечах высоковольтного преобразовательного моста

О П И.С"А Н.ЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 746298 Союз СоветсиикСоциалистичесимкРеспублик.7 (088,8) ло делам изебретеиий и еткрытийДата опубликования описания 07,07,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫИ ФОРМЫ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯИ НАПРЯ)ЮНИЙ НА ПЛЕЧАХ ВЫСОКОВОЛЬТНОГОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО МОСТАИзобретение относится к импульсной тех." нике и может быть использовано для измере. ния напряжений высоковольтных преобразовательных мостов, работающих в схемах мно. гомостовых преобразовательных подстанций электропередач постоянного тока высокого напряжения, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св. )е 274214,По основному авт. св, гР 274214 известноустройство контроля величины и формы выпрямленного напряжения и напряжений на плечах высоковольтного преобразовательного моста, в котором напряжения между полюсами и на отдельных плечах высоковольтного пре; образовательного моста воспроизводятся в заданном масштабе с помощью низковольтного управляемого выпрямителя, выполненного на тиристорах, вход переменного тока которого подключен через трехфазный трансформатор напряжения и фазные реакторы к высоковольт. иой сети переменного тока, а вход управле.ния подключен к фазным трансформаторамтока.В блоке управления этого устройства токи, протекающие в фазах высоковольтного моста и получаемые от трансформаторов тока,преобразуются в шесть импульсов тока положительной полярности, управляющих работойтиристоров низковольтного выпрямителя.Указанйое преобразование выполняется спомощью блока управления, содержащегошесть диодов и шесть низковольтных трансформаторов тока, первичные обмотки которых соединены по две обмотки последовательно и включены в цепи высоковольтных трансформаторов тока, а вторичные нагружены науправляющие электроды тиристоров и включенные им навстречу диоды,Однако такое выполнение блока управления обеспечивает надежную работу устройствапри углах включения вентилей высоковольтногомоста, не превышающих 45-50 эл, т. е. вовыпрямительном режиме работы моста. Причиной такого ограничения являются намагничи.вающие токи трансформаторов тока, которые,попадая в цепи управляющих электродов ти.ристоров в момент положительного напряже746298 10 20 ния на их анодах, что чаще всего имеет местопри углах включения вентилей высоковольт.ного моста, превышающих 45-50 эл, способы вызывать несвоевременные включения тирис.торов низковольтного выпрямителя и обусловливать тем самым отказы в работе устройства.5Цель изобретения . повышение надежностиустройства путем ликвидации токов, способных вызывать несвоевременные включениятиристоров низковольтного выпрямителя, иполучения возможности йспользования устрой.ства как в выпрямительном, так и в инвертор.ном режимах работы высоковольтного моста.Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве контроля величины и формы выпрямлен 15ного напряжения и напряжений на плечах высоковольного преобразовательного моста по основ.ному авт. св., содержащем высоковольтный пре.образовательный блок, состоящий из силовоготрансформатора и преобразовательного моста,низковольтный управляемый выпрямитель,блок питания, состоящий из трех реакторов,"трех высоковольтных трансформаторов токаи трех низковольтных трансформаторов тока,и блок "управления, выполнейный йа ййзковольт ных трансформаторах тока, укаэанные трансформаторы тока снабжены вспомогательнымиобмотками, эашунтированными диодами, включенными согласно с диодами, в свою очередьшунтирующими вторичные обмотки этих трансформаторов,Наличие вспомогательных обмоток и шунтирующих диодов создает такой режим работы низковольтных трансформаторов тока; ПриВкотором намагничивающие токи трансформато 35ров, способные вызывать несвоевременнъевключения тиристоров, в цепях их управляющихэлектродов не протекают.На фиг. 1 изображена принципиальная элек-"трическая схема устройства и показано его40включение в цепи высоковольтного преобра.зовательного моста; на фиг. 2 . токи, протекающие через вентили высоковольтйого пре.образовательного моста и через управляющиеэлектроды тиристоров низковольтного выпря 45мителя. Устройство контроля величины и формы выпрямленного напряжения и напряжений наплечах высоковольтного преобразовательногоблока, состоящего из силовых трансформато 50 ров 1 и преобразовательного моста 2, содер жит низковольтный управляемый выпрямитель 3, блок 4 питания, блок 5 управления и транс. форматоры б напряжения. При этом блок 4 питания моделирует схему замещения высоковольтных силовых трансформаторов 1, которая состоит из реакторов 7 - 9, высоковольтных трансформаторов 10 тока и низковольтных трансформаторов 11 - 13 тока. 4Индуктивность реакторов 7 . 9 в заданноммасштабе соответствуют индуктивностям рас.сеяния силовых трансформаторов 1.Блок 5 управления состоит из низковольт.ных трансформаторов 14 - 19 и диодов 20.31.Трансформаторы 14 - 19 имеют по три об.мотки: первичные 14.1, 15-119-1, вторичные 14.2, 15-219-2 и вспомогательные 14.3;15-3 . 19.3.Первичные обмотки 14-1 . 19.1 соединяются по две обмотки последовательно и включают.ся пофазно в цепи высоковольтных трансформа.торов 10 тока. Вторичные обмотки 14.2, 15-219-2 соединяются с управляющими электродамитиристоров 32.37 низковольтного выпрямителя3 и шунтируются диодами 20.25, включеннымивстречно по отношению к управляющим электро.дам, При этом диоды и управляющие электро.ды, включенные в цепи вторичных обмотокдвух трансформаторов, первичные обмотки ко.торых соединены между собой последовательно,включаются по отношению друг к другувстреЧно,Вспомогательные обмотки 14-319-3 шунти.руются диодами 26-31, которые включены согласно с диодами 20.25, шунтирующими вторичные обмотки своих трансформаторов.В предлагаемом устройстве осуществляетсявоспроизведение в заданном масштабе напряжений между полюсами и на отдельных плечах преобразовательного моста 2, а также на.пряжений, приложенных к преобразовательному мосту 2 со стороны переменного тока.С этой целью на входы 38-40 блока 4питания через трансформаторы 6 напряженияподается напряжение высоковольтной сети, откоторой питаются силовые трансформаторы 1,а через реакторы 7 - 9 с помощью трансформаторов 1013 тока пропускаются токи, протекающие по обмоткам трансформаторов 1.Напряжения, поданные на входы 38 . 40блока 4 питания, суммируются с паденияминапряжения на реакторах 7 - 9, в результатечего напряжения на выходах 41 - 43 блока 4питания воспроизводят по мгновенным значениям, в заданном масштабе, напряжения, при.ложенные к высоковольтному мосту 2 состороны переменного тока уточки 44"- 46),Напряжения с выходов блока 4 питания подаются на вход низковольтного выпрямителя 3.С помощью блока 5 управления осуществля. ется преобразование трех линейных токов 3 А, 1 в, 3 с (фиг. 2) силовых трансформаторов 1 в шесть им 11 ульсов тока положительной полярности Эу и Зу н, управляющих соот. ветственно работой тирйсторов катодной и анод. ной групп Низковольтного выпрямителя 3.746298 5С згой целью в блоке 5 управления одна из полуволн линейных токов ЗА, 3 в, Зс проходит через диодь, а вторая - через управляющие электроды тиристоров.Так как полуволны линейных токов ЗА, Зв, Эс являются токами, протекающими через вентили 47.52 высоковольтного моста 2, моменты включения и отключения тиристоров 32- 37 низковольтноговыпрямителя 3 должны совпадать с моментами включения и отключения 10 соответствующих вентилей высоковольтного моста 2.Поскольку напряжения, поданные на входы 41 - 43 низковольтного выпрямителя 3 вос. производят в заданном масштабе напряжения, приложенные к высоковольтному мосту 2 со стороны переменного тока (точки 4446), через тиристоры 32-37, проводящие токи в той же последовательности, что и вентили 47-52, к полюсам 53 и 54 и отдельным тиристорам низковольтного выпрямителя 3 будут прикладываться напряжения, соответствую. щие, с учетом выбранного масштаба, напряжениям полюсов 55, 56 и отдельных плеч высоковольтного моста 2. 25При этомвольтметр 57, ваттметр 58 и счетчик 59 электрической энергии, подключенные к полюсам 53, 54 низковольтного выпря,мителя 3, будут измерять напряжение между полюсами 55 и 56 высоковольтного моста 2, а электронный осциллограф (ЭО) 60 . регистрировать форму кривых напряжений между полюсами и на отдельных плечах этого моста.В цепях управляющих электродов тиристоров 32-37 кроме токов 1 у кат и Зуав сфор З мированных из токов вентилей высоковольтного моста 2, после погасания второго вентиля данной фазы может протекать намагничивающий ток, обусловленный изменением магнитно.го потока в сердечнике трансформатора, возникающим после исчезновения тока в его первичной цепи, Кроме того, в цепях управляющихэлектродов тиристоров может протекать намагничивающий ток, трансформированный из цепей высоковольтных трансформаторов 10 тока 4 (например, в цепи управляющего электрода ти. ристора 32 возможно протекание намагничиваю. щего тока в момент времени т соответствуюгций отключению вентиля 48 (фиг. 2), в результате чего тиристор 32 может включиться не в момент т, (т,), соответствующий включению вен. тиля 47, а примерно на 45-50 ф эл. раньше - в момент т)В предлагаемом устройстве для ликвидации токов, способных вызывать несвоевременные включения тиристоров низковольтного выпрямителя 3, в трансформаторах тока 14-19 предус. мотрены вспомогательные обмотки 14-3 . 19-3, замкнутые на диоды 26-31. 6В связи с наличием вспомогательных сбмоток, замкнутых на диоды, в трансформаторах 14-19 во время нерабочей части периода вторичный ток протекает через две обмотки .вторичную и вспомогательную, а во время рабочей части периода - только через вторичную В результате этого в трансформаторах 14 - 19 создается асимметричный режим нагрузки, при котором сопротивления вторичной цепи трансформаторов в рабочем и нерабочем полуперио. дах отличаются друг от друга.Под влиянием асимметрии нагрузок намагничивание сердечников трансформаторов 14-19 происходит по асимметричному циклу, вследствие чего намагничивающие токи, возникаю. щие в моменты отсутствия тока в первичной цепи, не меняют своего направления и протекают через диоды 20-31, не попадая в цепи управляющих электродов тиристоров 32-37.Например, в трансформаторе 14 в течение времени т 4.т, намагничивающий ток имеет то же направление, что и в течение времени т,-тз и протекает через диоды 20 и 26, минуя цепь управляющего электрода тиристора 32,Если же намагничивающий ток положительной полярности трансформируется из цепей высоковольтных трансформаторов 10 тока, он оказывается направленным навстречу намаг.ничивающему току соответствующего низковольт. ного трансформатора тока, и при сложении эти токи компенсируют друг друга.На фиг. 3 приведены осциллограммы, демонстрирующие работу схемы управления в предлагаемом устройстве, На осциллограмме 1 снято напряжение на управляющем электроде од. ного из тиристоров низковольтного выпрямителя 3 при разомкнутой вспомогательной обмотке соответствующего низковольтного трансформатора тока, а на осциллограмме 2 - то же на. пряжение при замкнутой на диод вспомогательной обмотке. На осциллограммах 1 и 2 видно, что замыкание вспомогательной обмотки на диод привело к полному исчезновению несвоевременного импульса, при том амплиту. да рабочего импульса почти не изменилась. Таким образом, использование в низковольт.ных трансформаторах тока блока 5 управлениявспомогательных обмоток, замкнутых на диоды,обеспечивает своевременное включение тиристо.ров низковольтного выпрямителя 3 при любыхуглах включения вентилей высоковольтного моста 2 и позволяет применять устройство не тольков выпрямительном, но и в инверторном режимахработы высоковольтного моста 2. При этом в ин.верторном режиме высоковольтного моста тирис.торы низковольтного выпрямителя 3 работаютна обратных анодных токах с использованием транзисторного эффекта.Ъ,7Формула изобретения Устройство контроля величины и формы вь прямленного напряжения и напряжений на пле. чах высоковольтного преобразовательного моста по авт, св, Иф 274214, о т л и ч а ю . щ е е. с я тем, что,с целью повышения на. дежиости устройства путем ликвидации токов, способных вызывать несвоевременные включе тиристоров низковольтного выпрямителя, и по 746298 . 8лучения воэможности использования устройства как в выпрямительном, так и в инвертор.ном режимах высоковольтного моста, низковольтные трансформаторы тока в блоке управ.5ления снабжены вспомогательными обмоткаМи, зашунтированными диодами, включенны- /мн согласно с диодами, в свою очередь шун. ния тирующими вторичные обмотки этих трансформаторов.746298 Бй ФУ Ю удысное ал ППП "Патент", ород, ул. Проектная,ЦНИИПИ Заказ 39 Тираж 1019 Подпи