СПОСОБ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПРИ ПРОБОЕ ТИРИСТОРОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК H02H7/10 B03C3/68 

Изобретение относится к области электрической очистки газов от пыли и тумана в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве и может быть использовано в системах автоматического регулирования высоковольтных преобразовательных агрегатов питания электрофильтров и других регулируемых выпрямителей для защиты при пробое тиристоров.

Известны способы защиты высоковольтных преобразовательных агрегатов питания электрофильтров и других регулируемых выпрямителей по превышению заданного значения тока при перегрузке или коротком замыкании, по превышению максимального значения напряжения высоковольтного преобразователя при низких нагрузках или холостом ходе преобразователя, по превышению заданного значения температуры охлаждающего реагента (трансформаторного масла), по величине полного сопротивления преобразователя.

Все эти виды защиты воздействуют либо на уменьшение угла регулирования тиристорного ключа, либо на отключение автоматического выключателя в питающей сети преобразователя. Указанные виды защиты используются в преобразователях типа АТПОМ, ОПМД, ОПМДА, АПТД, выпускаемых серийно совместно с системами автоматического регулирования «ПВП», «ПВП м», «АРП», «АРПКУ», «САПФИР» и др., для питания электрофильтров, защищенных авторскими свидетельствами СССР №№355606, 12821000 и патентами РФ №№2147468, 2166999, 2168368.

Существенным недостатком этих способов защиты высоковольтных регулируемых преобразователей является то, что они не обеспечивают надежную быстродействующую защиту преобразователей при пробое регулирующих тиристоров. Причиной этого является следующее: величина тока кроткого замыкания в связи с наличием в первичной цепи 380 В токоограничивающего реактора не превышает трехкратного значения номинального тока преобразователя, а минимальная величина тока уставки отсечки автоматического выключателя составляет четырех-пятикратное значение номинального тока автомата. Защита от перегруза - тепловая защита действует с выдержкой времени 15-20 секунд в зависимости от величины тока короткого замыкания, что может привести к выходу из строя диодов высоковольтного выпрямителя.

Аварийная защита системы регулирования должна срабатывать при коротком замыкании, когда напряжение на электрофильтре ниже уставки по напряжению, а ток короткого замыкания превышает уставку ограничения тока преобразователя. При пробое тиристоров амплитудное значение напряжения на электрофильтре резко увеличивается. Это приводит к возникновению серии пробоев в осадительном пространстве. Система регулирования снижает угол управления, однако снижения пробивного напряжения на электрофильтре не происходит вследствие повреждения тиристоров. Это приводит к непрерывным пробоям и снижению среднего значения напряжения. Однако величина установившегося значения среднего напряжения может превышать уставку по напряжению аварийной защиты и отключение поврежденного преобразователя от питающей сети не произойдет. Это может привести к развитию аварии и более серьезным последствиям - выходу из строя высоковольтного выпрямителя и трансформатора.

Целью настоящего изобретения является увеличение надежности работы комплекса - система регулирования, преобразовательный агрегат, электрофильтр и, как следствие, увеличение количества улавливаемой пыли.

Технический результат достигается тем, что предлагается новый способ защиты высоковольтных преобразователей при пробое тиристорного или симисторного ключа в силовой цепи агрегата.

Согласно изобретению непрерывно измеряют фазу прохождения фронта импульса тока нагрузки ϕ и фазу фронта импульса управления тиристорным ключом - α, задаваемого системой автоматического регулирования, и вычисляют значение разности фаз. При нормальной работе ϕ-α меньше или равно нулю, при пробое тиристоров ϕ-α больше нуля. В этом случае формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи выпрямителя.

Другим отличием предлагаемого способа защиты является то, что непрерывно измеряют длительность импульса тока нагрузки - Т и длительность импульса фазосдвигающего устройства - t и вычисляют значение их разности и, если Т-t меньше или равно нулю, это нормальный режим работы, если Т-t больше нуля - аварийный режим.

В этом случае формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи выпрямителя.

Сопоставительный анализ показывает, что отличия предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются существенными. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

На чертеже представлен возможный вариант блок-схемы устройства для осуществления заявляемого способа.

Блок-схема (фиг.1) содержит автоматический выключатель 1, тиристорный ключ 2, токоограничивающий дроссель 3, высоковольтный преобразовательный агрегат 4, электрофильтр 5, датчик 6 напряжения электрофильтра, интегратор 7 напряжения электрофильтра, фазосдвигающее устройство 8, блок 9 синхронизации, блок 10 формирования импульсов управления тиристорным ключом 2, датчик 11 тока электрофильтра, блок 12 измерения фазы фронта импульса тока нагрузки, блок 13 гашения дуговых пробоев, решающее устройство 14, формирователь 15 сигнала аварийного отключения автоматического выключателя 1.

Работает схема следующим образом.

При подаче на преобразовательный агрегат и регулятор включением автоматического выключателя 1 напряжения питающей сети и осуществлении операции «Пуск» на тиристорном ключе 2 появляются импульсы управления с формирователя 10, фазовое положение которых задается фазосдвигающим устройством 8. Начальный угол управления - αнач имеет минимальное значение. Тиристорный ключ 2 открывается. На электрофильтре 5 появляется напряжение, величина которого несколько ниже напряжения начала коронирования. Ток электрофильтра отсутствует.

Одновременно сигнал, пропорциональный напряжению электрофильтра, с датчика 6 подается на входы интегратора 7 и блока 13 гашения пробоев в электрофильтре. С выхода интегратора 7 и выхода блока 9 синхронизации на входы соответственно 16 и 17 фазосдвигающего устройства 8 подаются сигналы управления. Фазосдвигающее устройство 8 формирует сигнал, синхронный с питающей сетью, фаза и длительность которого пропорциональна величине входного сигнала с интегратора 7, т.е. величине напряжения на электрофильтре. По мере роста напряжения на электрофильтре фаза и длительность сигнала на выходе блока 8 увеличиваются, что приводит к дальнейшему увеличению напряжения и росту тока электрофильтра. Сигнал с датчика 11 тока преобразовательного агрегата 4 подается на блок 12 измерения фазы фронта импульса тока, с выхода которого сигнал подается на вход 18 решающего устройства 14. На вход 19 блока 14 с фазосдвигающего устройства 8 подается сигнал, содержащий информацию о фазовом положении фронта импульса управления тиристорным ключом, а на вход 20 - сигнал с блока 13 гашения искровых и дуговых разрядов при пробоях в электрофильтре.

При нормальной работе электрофильтра фаза фронта импульса тока нагрузки - ϕ отстает от фазы фронта импульса управления тиристорным ключом - α, а их разность ϕ-α меньше или равна нулю. При пробое тиристоров фаза фронта импульса тока нагрузки опережает фазу фронта импульса управления тиристорным ключом, а ϕ-α - больше нуля, в этом случае на выходе блока 14 появляется сигнал, который и подается на вход блока 15, формирующего сигнал отключения автоматического выключателя 1 в силовой цепи выпрямителя. При нормальной работе электрофильтра и пробоях в осадительном пространстве работа блока 14 блокируется подачей сигнала с блока 13 гашения на вход 20 решающего блока 14.

Проведены лабораторные и промышленные испытания предлагаемых способов защиты и получены положительные результаты.

Изобретение используется в системах автоматического регулирования для защиты высоковольтных регулируемых выпрямителей для питания электрофильтров газоочистки в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве. При пробое тиристоров измеряют фазу фронта импульса тока нагрузки ϕ и фазу фронта импульса управления тиристорным ключом α, вычисляют их разность и, когда ϕ-α больше нуля, формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи выпрямителя или измеряют величину длительности импульса тока нагрузки Т и длительности импульса фазосдвигающего устройства, формирующего импульсы управления тиристорным ключом t, вычисляют значение их разности и, если Т-t больше нуля, формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи выпрямителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ защиты высоковольтных преобразовательных агрегатов питания электрофильтров и других регулируемых выпрямителей при пробое тиристоров в силовой цепи выпрямителя, отличающийся тем, что непрерывно измеряют фазу фронта импульса тока нагрузки ϕ и фазу фронта импульса управления тиристорным ключом α, вычисляют их разность и, когда ϕ-α больше нуля, формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи выпрямителя.2. Способ защиты высоковольтных преобразовательных агрегатов питания электрофильтров и других регулируемых выпрямителей при пробое тиристоров в силовой цепи выпрямителя, отличающийся тем, что непрерывно измеряют величину длительности импульса тока нагрузки Т и длительности импульса фазосдвигающего устройства t, формирующего импульсы управления тиристорным ключом, вычисляют значение их разности и, если Т-t больше нуля, формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи выпрямителя.