Устройство для дифференциальной защиты преобразовательной установки

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам для защиты вентильных преобразовательных установок.Известно устройство для дифференциальной защиты преобразовательной установки, содержащее блок сравнения с датчиками переменного и пос.тоянного тока, источник постоянного оперативного тока, исполнительный орган, контролирупщий геркон, регулируемый резистор, подключенный последовательно управляющей обмотке этого геркона Г 1 1.Однако это устройство отличаетсяограниченными надежностью и быстродействием, высокой стоимостью, требует вывода установки из работы при плановых проверках защиты, не исключает возможность поражения электрическим током при обслуживании из-эа использования трансформаторов пере.менного тока. Кроме того, устройство не дбеспечивает защиту преобразовательной установки.от замыкания одного из токопроводов постоянного тока на землю, что, в свою очередь, также повышает опасность обслуживания преобразовательной установки.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство для дифференциальнойзащиты преобразовательной установки, содержащее блок сравнения с датчиками переменного и постоянного тока, выполненными на Б герконах, три из которых предназначены для размещения в магнитном поле токопроводовсоответствующих фаз переменного токапреобразовательной установки, а их контакты подключены к исполнительному органу через контакт контролирующего геркона, остальные Игеркона предназначены для размещения в магнитном поле первого токопровода постоянного тока, а их контакты через Ирезистора, управляющие обмотки трех и контролирующего герконов и регулируемый резистор подключены к источнику оперативного тока. Устрой ство дешевле, безопасно в обслуживании и создает возможность плановых проверок без отключения преобразовательной установки 2 1.Однако известное устройство не обеспечивает высокой надежности при включении преобразовательной установки и высокого быстродействия, если короткое замыкание в преобразовательной установке или на ее выходе произойдет в момент, когда потоки, действующие на три геркона, установленных в магнитном поле токо. проводов фаз переменного тока, окажутся направленными согласно, а также не обеспечивает защиту преобразовательной установки от замыка для размещения в магнитном поле 25 первого токопровода постоянного тока, а их контакты через Брезистора, управляющие обмотки трех иконтролирующего герконов и регулируемый резистор, подключены к источ 30 нику оперативного тока, введеныпусковой блок, Б герконов и Лрезисторов, при этом .три из введенных герконов предназначены для размецения в магнитном поле токопроводов 35 соответствуюцих фаэ переменного тока преобразовательной установки, их контакты включены параллельно, а управляющие обмотки - встречно- параллельно, соответственно контактами управляющим обмоткам упомянутых трех герконов, остальные Бвведенных геркона предназначены для размещения в магнитном поле второго токопровода постоянного тока, а их контакты через введенные резисторы 45 подключены параллельно пусковомублоку и упомянутым Яцепям, состоящим из включенных последовательно Мгерконов и Мрезисторов.Кроме того, в устройство могут 50 55 быть введены на каждую из фаз по два контролирующих геркона, управляющие обмотки и контакты которых включены последовательно, соответст венно управляющим обмоткам и контактам герконов, предназначенных для размещения в магнитном поле токопроводов переменного тока.Кроме того,в устройство может быть введен блок регулирования выходного тока преобразовательнойустановки, а часть герконов, предназначенных для размещения в магнитном поле одного из токопроводовпостоянного тока, снабжена допол 60 нителъными контактами, подключенния одного из токопроводов постоянного тока на землю, что, кроме того,приводит к снижению безопасностиобслуживания,Цель изобретения - повыщение надежности и быстродействия и расширение функциональных. воэможностейпутем обеспечения защиты от замыкания одного из токопроводов постоянного тока на землю.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для дифференциальной защиты преобразовательнойустановки, содержащее блок сравне,ния с датчиками переменного и постоянного тока, выполненными на Лгерконах, три из которых предназначены для размещения в магнитном полетокопроводов соответствующих фазпеременного тока преобразовательной20 установкй, а их контакты подключены.к исполнительному органу через контакт контролирующего геркона, остальнце Вгеркона предназначеныными к входу блока регулированиявыходного тока.Пусковой блок может быть выполнен в виде управляемого ключа, соединенного последовательно с резистором.На фиг, 1 представлена схемапредлагаемого устройства защиты;на фиг. 2 - схема устройства с дополнительными контролирукщими герконами и с блоком регулирования. тохапреобразовательной установки и пусковым блоком, выполненным в виде запираемого тиристора и резисторана фиг, 3-7 временные диаграммы магнитных потоков, воздействующих нагерконы, закрепленнь 1 е в магнитномполе токопроводов переменного токадля различных режимов преобразовательной установки.Устройство содержит см, фиг.1)герконы 1; 1 г,1 т, 1 В 1;, 1+31 м+6Ъ-З+,1 гм+, где =9,10И+2, в+3. Концы управляющихобмоток герконов 1 1 З, 1 и начала управлякицих обмото:; герконов 1 г,1, 1 ь подключены и резисторам21, 2;, 2 +, 2 ц 6 и к первомувходу пускового блока 3, а началауправляицих обмоток герконов 1 1 З,1 и концы управлягщих обмоток гер 5кочов 1 г, 14, 1 подключены к началу обмотки управления геркона 1,конец которой подключен через регулирукщий резистор 4 к положительному полюсу источника постоянного оперативного тока 5. Отрицательной полюс источника 5 подключен к второмувходу пускового блока 3 и к неподвижным пластинам контактов герконовФ1, 1;, 1 н +;, 1 гн подвижныепластины которых одклпчены соответственно к резисторам 2, 22 м з.+, 2 н . Размыкаюцие контактыгерконов 11, 1., 1 6 подключенык исполнительному органу б череззамыкающий контакт контролирующегогеркона 1 , размыкающий контакт которого. подключен к блоку сигнализации 7.ГеРконы 1 и 1 г, 1 З и 14, 1 и 1с управлякщийи обмотками закрепленыв магнитном поле соответственно токопроводов 8-10 переменного тока препреобразовательной установки, состоящей из трансформатора 11 и преобразователя 12, к выходу которогоподключена нагрузка 13. 2 цгерконов, не имедцнх управляющих обмоток,расположены в магнитном поле токопроводов постоянного тока преобра-зователя 12, причем герконы 1 Э, 1;,1 н 4 расположены вблизи токопровода 14, а герконы 1 н, 1 н ь,12 ц 1 вблизи токопровода 15,Устройство может дополняться(см. фиг. 2 ) герконами 16, 17,21, управлящаие обмотки которых подключены последовательно с управляацими обмотками соответственногерконов 1, 11 , а их контакты подключены последовательносоответственно с контактами послед 5 них.Для управляемых преобразовательных установок см, фиг, 2 ) частьразмыкакицих "контактов игерконов,расположенных в магнитном поле токо 10 провода постоянного тока 15, подключейы к входу блока регулированиятока 22, выход которого подключенк управляющему входу преобразователя 12,Пусковой блок 3 может быть выполнен в виде (см.,фиг. 2) запираемого тиристора 23 и резистора 24Катод запираемого тиристора 23 подключается к отрицательному полюсуисточника 5, а анод - через резиса 24 к резисторам 2 , 2 г2 н 6Устройство работает следунзцимобразом,Чтобы исключить ложное срабатывание защиты при включении преобразовательной установки, необходимо подготовить устройства к работе.Эта задача решается пусковым блоком 3. После его срабатываниясм. фиг, 1,2 )обеспечивается протекание начального тока 1от источника постоянного оперативного тока 5 по обмоткам управления герконов 1- 1 . При этом в обмоткахуправления создаются начальные зна 35 чения магнитных потоков Ф(см.фиг.3,4), которые действуют нагерконы 1 - 1 и размыкают их конбтакты, На фиг. 3,4 включение пускоВого блока показано в момент40 времени с. Причем потоки как начальные Фэн так и рабочие фвобмотках управления герконов 1 , 11и 1 г,. 1, 1 направлены противоположно с целью обеспечения высокого45 быстродействия защиты фиг. 3,4).Начальный поток, действующийна грконы, равенон =фср. ф,гдеф - магнитный поток, при котосргром геркои срабатывает;, ф - дополнительный магнитный3поток,. обеспечивающий надежную работу устройствазащиты: при изменении тока55нагрузки преобразователя(выбирается с учетом максимальной скорости изменения тока нагрузки в нормальном режимЕ - 64 И 1; );60 при влиянии пос 1 оро нихмагнитных полей, если ониимеют место,Кроме того, подготовка устройства к работе предусматривает срабатй 65 вание гериона 1, послечего можноходит, так как Фо-ф,ъФ,.; наСР,Г111 и 1 Ч интервалах - устройствозащиты отключает преобразовательную установку из-за замыканияодного иэ токопроводов 14 или 155на землю или ухудшения изоляции.Чувствительность защиТы при замыканиях на землю тем выше, чем больше число герконов и, следовательно,меньше приращение потока М .Устройство для защиты работаетаналогично и при работе преобразовательной установки в инверторномрежиме во всех рассмотренных режимах,.15 При обрыве проводников, соединяющих управляющие обмотки герконов1.,- 1 с источником тока 5, резисто, рами или герконами 18- 12 И.1 протекание тока в управлятхцей обмотке20 контролирующего геркона 1прекращается и геркон 1 размыкает входную цепь исполнительного органа 6,предотвращая ложное срабатываниезащиты, и замыкает цепь блока сигна 25 лизации 7, сигнализируя о возникшейнеисправности,При обрыве в одной из обмотокуправления герконами 1 -16 прекращается протекание тока в соответствуюЗ 0 щейобмотке управления герконами16 - 21, геркон размыкает свой контакт и выводит из работы геркон споврежденной управляющей обмоткой,а соответствунщий блок сигнализацииВВОДитсЯ В работуеВ управляемых преобразовательныхустановках, с целью обеспечениятокоорганичения при коротких замыканиях и перегрузках, часть герконовиэ 1+ - 12+1 имеют дополнительные раэмыкающие контакты, подключенные к входу блока регулированиятока 22.,Чем больше перегрузка, тембольше число герконов срабатываети тем больше ограничивается выход 5 ной ток преобразовательной установки. При коротком замыкании в нагрузке или между токопроводами 14 и15 все герконы срабатывают и блок22 формирует на управляквий вход50 преобразователя 12 сигнал на ограничение тока до нуля.Пусковой блок 3 может быть выполнен в виде регулируемого резистора или унравляемого ключа и реэис 5 тора. В качестве управляемого ключаможет служить запираемый тиристор23 см. фиг. 2или транзистор.Предлагаемое устройство защитыпо сравнению с аналогичными облада 0 ет большими надежностью и быстродействием, обеспечивает защиту преобразовательной установки от всехвозможных внутренних и внешнихповреждений. Оно безопасно в обслуживании и не требует вывода преоб 8-10 и соответственно потоков ими создаваемых. Для обеспечения высокого быстродейс,твия защиты, т.е. вступления ее в работу независимо от того в какую полуволну потока Ф произошел аварийный режим, около каждого из токопроводов 8-10 расположены по два геркона. В любой момент времени в одном из них потоки ф ифр оказываются направленными встреч . но, что и обуславливает готовность защиты к срабатыванию. На фиг; 5 и б показаны временные диаграммы потоков для этих двух случаев аварийных режимов, где ссэ.- время начала срабатывания устройства защиты.При коротком замыкании в преоб" разователе 12, на его входе или в трансформаторе 11, например, в ре- . жиме выпрямителя происходит увеличение тока в токопроводах 8-10 и уменьшение в токопроводах 14 и 15. Это вызывает увеличение потока ф и в результате выполнение усло вия Фр - Ф 4 Ф, что приводит к срабатыванию защиты.При замыкании одного из токо- проводов постоянного тока 14 нли 15 на землю или при ухудшении изоляции одного из этих токопроводов относительно земли токи в токо- проводах 14 и 15 на выходе преобразователя 12 не равны, Больший ток в . токопроводе, у которого повреждена изоляция или он замкнул на землю, эа счет токов утечки. Эти аварийньй режимы иэ-эа неравенства токов в . токопроводах 14 и 15 щиводят к неравному количеству сработавших герконов, расположенных в их магнитном поле, И чем больше ток утечки, тем больше количество несработавших герконов в магнитном поле неповрежденного токопровода. В результате ток в обмотках управления герконов 1-1 и, следовательно, поток фри 4 меньше требуемого при нормальном режиме преобразователя на величинудФ: альфгде- число несработавших герконовПо числу несработавших герконов можно контролировать состояние изоляции токопровода и при ухудшения ее до критического значения отключить преобразователь. 5На.фиг. 7 показаны диаграэвы изменения потоков при. ухудшении .изоляции одного из токопроводов 14 или 15 для четырех режимов (1-1 Ч), при неизменной нагрузке преобраэо вателя, На .1 интервале - нормальный режим работы преобразовательной установки; на 11 - изоляция ухудшилась, но защита настроена так, что отключение установки не происразовательной установки из работына время плановых проверок. Учитывая преспективу его применения дляпреобразовательных подстанций передач постоянного тока, тяговых подстанций, преобразовательный установок для электролиза, автоматизированного электропривода, экономический эффект при внедрении можетсоставить значительную величину.3 Так, например, использование устройства на одной преобразовательнойподстанции постоянного тока напряжением 1500 кВ дает экономическийэффект более 50 тыс, руб. только 5 за счет повышения надежности и исключения трансформаторов тока. Кроме того, применение устройства повысит безопасность обслуживанияпреобразовательной установки.1073840 4 Ъу пмх СостаВитель В, широковедактор О. Колесникова .Техред Т.Фанта Коррект ренко Подпис а СССР 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная,357/51ВНИИПпо д113035,Тираж 614 Государственного комитета лам изобретений и открыти Москва, Ж, Раушская наб