УСТРОЙСТВО НА ГЕРКОНАХ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2024 года по МПК H02H7/10 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты выпрямителя преобразовательной установки при пробое его вентилей и обнаружения обрывов в силовой цепи.

Известно устройство для защиты выпрямителя преобразовательной установки при пробое вентилей [Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов. - 4 изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк, 2006. - 639 с.], содержащее плавкие предохранители, включенные последовательно с каждым вентилем.

Недостатками этого устройства являются: малое быстродействие, необходимость отстройки от допустимых перегрузок, выход из строя плавкой вставки после срабатывания.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство на герконах для защиты выпрямителя преобразовательной установки [KZ №36077, Н02Н 7/08, опубл. 27.01.2023], принятое за прототип, содержащее блок сигнализации и для каждой из фаз со стороны каждого диода выпрямителя по первому геркону с обмоткой и контактами, первая пластина которого подключена к выходу элемента И, а вторая - к инверсному входу того же элемента и к входу блока логики, выходами подключенного через элемент ИЛИ к исполнительному органу.

Недостатком устройства является малая чувствительность в преобразовательных установках с малыми токами нагрузки, так как они создают магнитное поле с индукцией, недостаточной для срабатывания герконов, и поэтому приходится загрублять уставки защиты. Кроме того, устройство не контролирует обрыв в силовой цепи выпрямителя преобразовательной установки, что может привести к разрушению преобразователя от перегрузки из-за работы на двух фазах.

Технический результат изобретения - повышение чувствительности защиты и обнаружение обрывов в силовой цепи выпрямителя преобразовательной установки.

Предложенное устройство на герконах для защиты выпрямителя преобразовательной установки также, как и в прототипе, содержит блок сигнализации и для каждой из фаз со стороны каждого диода выпрямителя по первому геркону с обмоткой и контактами, первая пластина которого подключена к выходу элемента И, а вторая - к инверсному входу того же элемента и к входу блока логики, выходами подключенного через элемент ИЛИ к исполнительному органу.

Согласно изобретению, введены для каждой из фаз со стороны каждого диода катодной и анодной группы по второму и третьему геркону с обмотками и контактами, по две катушки индуктивности, к выводам каждой из которых подключен усилитель, к выводу усилителя одной катушки подключены обмотки первого и второго герконов, к усилителю другой катушки подключена обмотка второго и, через ограничитель и выпрямитель, обмотка третьего геркона, контакты второго геркона подключены к прямому входу, а контакты третьего геркона - к инверсному входу блока сигнализации.

Введение для каждой из фаз со стороны каждого диода катодной и анодной группы двух катушек индуктивности, двух усилителей, двух дополнительных герконов с обмотками, ограничителя и выпрямителя позволяет, по сравнению с прототипом, расширить область использования за счет возможности применять устройство в установках с малыми токами КЗ, а также сократить возможные повреждения от перегрузки преобразователя за счет контроля обрыва силовой цепи.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство на герконах для защиты выпрямителя преобразовательной установки содержит первый 1 (чертеж) блок логики входами подключенного к первому 2, второму 3, третьему 4, четвертому 5, пятому 6 и шестому 7 герконам с первой 8, второй 9, третьей 10, четвертой 11, пятой 12 и шестой 13 управляющими обмотками и замыкающими контактами, а выходами - к входам элемента 14 ИЛИ. Исполнительный орган 15, входом подключен к выходу элемента 14 ИЛИ, а выходом - в цепь отключения выключателя 16, установленного в цепи питания трансформатора 17 преобразовательной установки. Первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21, пятый 22 и шестой 23 элементы И, выходами подключены к первым пластинам контактов первого 2, второго 3, третьего 4, четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 герконов, прямыми входами - к «плюсу» первого источника оперативного тока, а инверсными - ко вторым пластинам контактов упомянутых герконов, к которым также подключены входы первого 1 блока логики. Первая 24, вторая 25, третья 26, четвертая 27, пятая 28, шестая 29, седьмая 30, восьмая 31, девятая 32, десятая 33, одиннадцатая 34, двенадцатая 35 катушки индуктивности закреплены вблизи проводников катодной и анодной группы выпрямителя. Первая 24 и вторая 25, седьмая 30 и восьмая 31 катушки индуктивности закреплены в магнитном поле проводников 36 и 37 фазы А, третья 26 и четвертая 27, девятая 32 и десятая 33 катушки индуктивности - в магнитном поле проводников 38 и 39 фазы В, пятая 28 и шестая 29, одиннадцатая 34 и двенадцатая 35 катушки индуктивности - в магнитном поле проводников 40 и 41 фазы С. Проводники 36, 38 и 40 первыми концами подключены к катодам вентилей 42, 43 и 44 катодной группы выпрямителя, а вторыми соединены в точке 45. Проводники 37, 39 и 41 первыми концами подключены к анодам вентилей 46, 47 и 48 анодной группы выпрямителя, а вторыми соединены в точке 49. Нагрузка 50 подключена к выпрямителю в точках 45 и 49. Выводы первой 24, второй 25, третьей 26, четвертой 27, пятой 28, шестой 29, седьмой 30, восьмой 31, девятой 32, десятой 33, одиннадцатой 34 и двенадцатой 35 катушек индуктивности подключены к входам первого 51, второго 52, третьего 53, четвертого 54, пятого 55, шестого 56, седьмого 57, восьмого 58, девятого 59, десятого 60, одиннадцатого 61 и двенадцатого 62 усилителей соответственно. Выходы первого 51, третьего 53, пятого 55, седьмого 57, девятого 59 и одиннадцатого 61 усилителей подключены к входам первого 63, второго 64, третьего 65, четвертого 66, пятого 67 и шестого 68 ограничителей напряжения, выходы последних подключены к входам первого 69, второго 70, третьего 71, четвертого 72, пятого 73 и шестого 74 выпрямителей, выходы которых подключены к выводам седьмой 75, восьмой 76, девятой 77, десятой 78, одиннадцатой 79 и двенадцатой 80 управляющих обмоток, надетых на седьмой 81, восьмой 82, девятый 83, десятый 84, одиннадцатый 85 и двенадцатый 86 герконы соответственно. Выходы второго 52, четвертого 54, шестого 56, восьмого 58, десятого 60 и двенадцатого 62 усилителей подключены к выводам первой 8, второй 9, третьей 10, четвертой 11, пятой 12 и шестой 13 управляющих обмоток, надетых на первый 2, второй 3, третий 4, четвертый 5, пятый 6 и шестой 7 герконы соответственно. Выводы тринадцатой 87, четырнадцатой 88, пятнадцатой 89, шестнадцатой 90, семнадцатой 91 и восемнадцатой 92 управляющих обмоток надеты на тринадцатый 93, четырнадцатый 94, пятнадцатый 95, шестнадцатый 96, семнадцатый 97, восемнадцатый 98 герконы и подключены к входам первого 63, второго 64, третьего 65, четвертого 66, пятого 67 и шестого 68 ограничителей соответственно. Девятнадцатая 99, двадцатая 100, двадцать первая 101, двадцать вторая 102, двадцать третья 103 и двадцать четвертая 104 управляющие обмотки также надеты на вышеупомянутые герконы, а выводами подключены к выходам второго 52, четвертого 54, шестого 56, восьмого 58, десятого 60 и двенадцатого 62 усилителей. К входам блока 105 сигнализации подключены замыкающие контакты седьмого 75, восьмого 76, девятого 77, десятого 78, одиннадцатого 79, двенадцатого 80, тринадцатого 93, четырнадцатого 94, пятнадцатого 95, шестнадцатого 96, семнадцатого 97 и восемнадцатого 98 герконов.

Устройство работает следующим образом. Ток при протекании через открытый вентиль и соединенный с ним проводник, создает магнитный поток с соответствующей этому току индукцией. Так ток, протекающий через вентили 42, 48, 43, 46, 44, 47, и проводники 36, 41, 38, 37, 40, 39, создает магнитный поток с индукцией B1, В2, В3, В4, В5, В6, соответственно ( не показано). Если В1≥Вср, то в цепи катушки индуктивности 25 и обмотоки 8 начинает течь ток и срабатывает геркон 2, если В2≥Вср - геркон 7, если В3≥Вср - геркон 3, если В4≥Вср - геркон 5, если В5≥Вср - геркон 4, если В6≥Вср - геркон 6. При срабатывании герконов 2, 3, 4, 5, 6 и 7 устройство работает точно также, как и устройство, принятое за прототип [KZ №36077, Н02Н 7/08, опубл. 27.01.2023].

Ток срабатывания 1 ср (порог срабатывания) герконов 81-86 в цепи катушек индуктивности 24, 26, 28, 30, 32 и 34 выбирается меньшим номинального тока 1н на выходе выпрямителя (из-за отсутствия необходимости отстройки от токов небаланса), но не больше Ixx, Icp≤Ixx. При отсутствии обрывов в силовой цепи выпрямителя, в проводниках 36-41 протекает ток, создающий магнитный поток и действующий через катушки 24, 26, 28, 30, 32, 34 индуктивности и управляющие обмотки 75-80 на герконы 81-86, которые срабатывают, подают сигналы на инверсные входы блока 105 сигнализации и остаются замкнутыми, таким образом сигналы обрыва силовой цепи отсутствуют. Пропадание тока, и, следовательно магнитного потока, в любом из проводников 36-41 сигнализирует об обрыве цепи на соответствующем участке. Контакты герконов 81-86 отпадают и на входах блока 105 сигнализации появляется сигнал о неисправности.

Контроль в цепях катушек 24-35 индуктивности осуществляется с помощью герконов 93-98 с управляющими обмотками 87-92 и 99-104. Управляющие обмотки 87-92 питаются от катушек индуктивности 24, 26, 28, 30, 32 и 34, а обмотки 99-104 - от катушек 25, 27, 29, 31, 33 и 35. В нормальном режиме магнитные потоки обмоток 87-92 равны и противоположны потокам от обмоток 99-104, контакты герконов разомкнуты и сигналы в блоке 105 сигнализации отсутствуют.

При обрыве или КЗ в цепи одной из групп катушек ток и, соотвественно, магнитный поток пропадет, а в другой из групп - останется, герконы сработают, и появится сигнал на входах блока 105 сигнализации.

Сигналы, поступающие на блок сигнализации, позволяют обслуживающему персоналу оперативно устранять возникающие неисправности, что ведет к значительному сокращению возможных отказов защиты в срабатывании.

Таким образом, устройство имеет высокую чувствительность, реагируя на аварии в начальные моменты их возникновения, и отключает аварийные токи при значениях, не опасных для выпрямителя. Также устройство обнаруживает обрывы в силовой цепи выпрямителя преобразовательной установки, предотвращая работу в неполнофазном режиме. Применение предложенного устройства в технике релейной защиты принесет значительный технико-экономический эффект за счет уменьшения разрушений преобразовательных установок при аварийных ситуациях.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты выпрямителя преобразовательной установки при пробое его вентилей и обнаружения обрывов в силовой цепи. Устройство на герконах для защиты выпрямителя преобразовательной установки содержит блок сигнализации и для каждой из фаз со стороны каждого диода выпрямителя по первому геркону с контактами, первая пластина которого подключена к выходу элемента И, а вторая - к инверсному входу того же элемента и к входу блока логики, выходами подключенного через элемент ИЛИ к исполнительному органу, а также для каждой из фаз со стороны каждого диода катодной и анодной групп по второму и третьему герконам с обмотками и контактами, по две катушки индуктивности, к выводам каждой из которых подключен усилитель, к выводу усилителя одной катушки подключены обмотки первого и второго герконов, к усилителю другой катушки подключены обмотка второго и, через ограничитель и выпрямитель, обмотка третьего герконов, контакты второго геркона подключены к прямому входу, а контакты третьего геркона - к инверсному входу блока сигнализации. Технический результат изобретения - повышение чувствительности защиты и обнаружение обрывов в силовой цепи выпрямителя преобразовательной установки. 1 ил.

Устройство на герконах для защиты выпрямителя преобразовательной установки, содержащее блок сигнализации и для каждой из фаз со стороны каждого диода выпрямителя по первому геркону с обмоткой и контактами, первая пластина которого подключена к выходу элемента И, а вторая - к инверсному входу того же элемента и к входу блока логики, выходами подключенного через элемент ИЛИ к исполнительному органу, отличающееся тем, что введены для каждой из фаз со стороны каждого диода катодной и анодной групп по второму и третьему герконам с обмотками и контактами, по две катушки индуктивности, к выводам каждой из которых подключен усилитель, к выводу усилителя одной катушки подключены обмотки первого и второго герконов, к усилителю другой катушки подключены обмотка второго и через ограничитель и выпрямитель обмотка третьего герконов, контакты второго геркона подключены к прямому входу, а контакты третьего геркона - к инверсному входу блока сигнализации.