Способ отключения в электрической сети Советский патент 1983 года по МПК H02H7/26 

4

ю

1C Изобретение относится к системам электроснабжения потребителей постоянным током и может быть применено в устройствах электроснабжения электрической тяги постоянного тока В настоящее время на тяговых под станциях устанавливается значительное число параллельно работающих преобразователей итоки к,э. от ука занных преобразователей достигают величины 100 кА+150 кА при напряжен 3,3 кВ постоянного тока. Известны способы отключения аварийных токов, позволяющие уменьшить ток, коммутируемый выключателем сети при аварии. Для облегчения коммутации аппара тов сети в аварийном режиме включают тиристорный короткозамыкатель, отводя ток от выключателя, осуществ ляющего отключение аварийного, токаНа преобразовательных подстанция постоянного тока, питающих карьерны тяговые сети, как правило, имеется много отходящих линий, на каждой из которых ус1;анавливается выключатель в случае если в качестве выключателей используются бесконтактные выключатели, то данный способ отключе ния имеет ряд недостатков. Для откл чения тиристориых выключателей,вклю ченных в сеть постоянного тока, тре буется осуществить токоограничение до нулевого значения. Учитывая, что сопротивление тири торов кopoткoзa ыкaтeля имеет кОНечИре значение, то осуществить ограничение тока нуля практически сложно при современных параметрах тиристоров. Для осуществления коммутации тиристорных выключателей необходимо каждый из .них снабдить устройством принудительного гашения/ содержащим вспомогательный источник энергии, обычно заряженный конденсатор, вспомогательные подключающие тиристоры, токоограничивающие дроссели. При большом числе отходящих линий число элементов растет/ что резкр снижает надежность отключения в сети постоян ного тока. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ отключения в электрический сети, состоящей из источников питания и шин нагрузки, на участке между которыми установлены тиристориые короткоэамыкатели, а в цепях нагрузки установлены тиристориые выключатели, путем включения тиристорного короткозамыкателя на время отключения крроткого замыкания в цепи, и последующего отключения тиристорного выключателя в цепи нагрузки 2. Даииый способ имеет недостатки когда оно используется для гашения тиристорных ключей постоянного тока на преобразовательных подстанциях питающих карьерные сети. Это обусловлено тем, что на подобных -подстанциях имеется обычно много отходящих линий, расположённых на определенном расстояний друг от друга в соответствии с геометрией карьерных путей. Наличие одного коммутирующего 1,С контура .не позволяет обеспечить одинаковую индуктивность в цепи разряда емкости. При высоких скоростях нарастания аварийного тока требуется рбеспечить опережающее нарастание тока от заряженного конденсатора по сравнению с ростом аварийного тока. Учитывая различную-удаленность тиристорных ключей от коммутирующего контура, трудно обеспечить высокую скорость нарастания тока емкости при к.з. на удаленных в геометрическом отношении фидерах, что снижает надежность отключения аварийного тока. Цель изобретения - создание надежного способа коммутаций постоянного тока. Указанная цель достигается тем, что согласно способу отключения в электрической сети, состоящей из.источников питания и шин нагрузки, на участке между которыми установлены тиристорные короткозамыкатели, а в цепи нагрузки установлены тиристорные выключатели, путем включения тиристорного короткозс1мыкателя на время отключения короткого замыкания в цепи, и последующего отключения тиристорного выключателя в цепи нагрузки, контролируют аварийный ток сети и при достижении производной этого тока нулевого значения осуществляют, упомянутое отключение тиристорного выключателя, установленного в цепи нагрузки. На фиг.1 приведена схема подстаиции Постояиного тока, реализующая данный способ; на фиг.2 - диаграммы токов в период коммутации. Схема содержит понизительные трансформаторы 1, 2 и 3, преобразовательные установки 4, 5 и б, тиристорные короткозамыкатели 7, 8 и 9,состоящие из биполярных групп тиристоров и токоограничивающих резисторов . Тиристорные короткозамыкатели 7, 8 и 9 подключены параллельно выводам переменного тока понизительных трансформаторов 1, 2 и 3. В схему подстанции входят сборные шины 10,тиристорные выключатели 11, 12 и 13, коммутирующий конденсатор 14, источник заряда 15, токоограиичивающий дроссель 16 и вспомогательиые тиристоры 17, 18 и.19, Число пони, зительиых трансформаторов, преобразовательных установок и тиристорных выключателей может быть произвольным Устройство содержит также датчики- аварийнЪго тока. 20, 21 и 22, схе му ИЛИ 23, схемы И 24, 25 и 26 и . датчик нуля производной аварийного тока 27. В качестве датчиков аварийного тока 20,. 21 и 22 наиболее целесообразно использовать герметизированные магнито-уПравляемые контакты герконы, имеющие необходимое быстродействие срабатывания и обеспечивающие гальваническую развязку с шиной выключателя. Работа подстанции при отключение в сети постоянного тока осуществляется следующим образол. В нормальном режиме понизитель- ные трансформаторы 1 .2 и 3 через преобразователи 4, 5 и 6 питгиот сборные шины 10, тиристорные выключатели 11, 12 и -13 включены и питаю нагрузку/ тиристорные короткозамы-. катели 7, 8 и 9 отключены, общий коммутирующий конденсатор 14 заряжен ОТ источника заряда 15 поляр- ностьюI показанной на фиг.1, при этом вспомогательные тиристоры 17, 18 и 19 отключены. При возникновени аварии на любой из отходящих линий, например,при коротком замыкании в точке К, срабатывает датчик аварийного тока 20. Команда с датчика аварийного тока 20 поступает на оке му ИЛИ 23 и на первый вход схемы И 24. С выхода схемы ИЛИ 23 на вход короткозамыкателей 7, 8 и 9 поступает кбманда на включение. Включенн короткрзамыкатели 7, В и 9 шунтируют вЦходные обмотки понизительных -трансформаторов 1, 2 и 3, токоогра ничивающие резисторы установлены , последовательно с короткозамыкате-лями 7, 8 и 9 и определяют необходи мую степень токоограничения аварийного тока к.з. на -аварийной отходя щей линии подстанц;ии. Датчик нуля производной аварийно го тока 27 фиксирует установившийся режим ограниченного тока к.з. на вы ходе подстанции и выдает команду на второй вход схемы и 24. С выхода схемы И 24 команда включения посту- пает на вспомогательный тиристор 1 При этом коммутирующий конденсатор 14 разряжается, выключая тиристорны выключа ль 11, по которому в этот момент протекает ограниченный ток,к.э. к месту аварии. Токоограничидающий дроссель 16 Защищает вспрмогательный тиристор 17 от высоких эб чений - . После отключения тиристориого выключателя 11 источник заряда 15 вновь заряжает общий коммутирующий конденсатор 14 полярностью показанной на фиг,if подготавливая его к новой коммутации. На диагрёшме с( точка 1 соответст .вует наступлению аварийного режима в точке К. При этом кривая ij показывает нарастание аварийного тока i к.з. в контуре постоянного тока от некого рабочего тока нап Скорость нарастания аварийного тока i определяется параметрами сети переменного тока подстанции. Точка 2 соответствует мойенту срабатывания датчика аварийного тока 20 и включению короткозамыкателей 7, 8 и 9. Точка 3 на диаграмме 5 показывает наступление установившегося режима ограничения аварийного тока к.з. на выходе подстанции и момент срабатывания датчика нуля производной аварийного тока 27. Интервал 3-4 на диаграмме в определяет разряд i коммутирующего конденсатора 14,обеспечивающий прерывание ограниченного тока к.з. и выключение тиристорного выключателя 11. Диаграмма в на фиг.2 показывает общее время включения тиристорных короткозё1мыкателей 7, 8 и 9 от момента срабатывания датчика аварийного тока 20 (точка -2) до момента перезаряда коммутирующего конденса- . тора 14 (точка 5) ,после чего тиристорные короткозамыкатели 7, 8 и 9 отключаются по циклу естественной коммутации и восстанавливается нормальный режим работы подстанции. По предлагаемой схеме коммутация Осуществляется в два этапа - на перJBOM резко ограничивается величина и производная аварийного тока к.з., на втором осуществляется коммутация тиристоров, служащих в качестве выключателей. Эта двухстадийная комг4утация позволяет резко упростить требования к коммутирующим контурам, так как скорюсть разряда тока коммутирующего конденсатора может быть небольшой. Геометрия расположения отходящих линий относительно контура коммутации при этом роли не играет, так как практически отключаемый ток имеет нулевую производную и ток коммутирующей емкости всегда дорасте до величины аварийного тока. Это позволяет, в свою очередь/ иметь один коммутирующий конденсатор/ обслужи- вающий все тиристорные выключатели/ резко сократить число элементвб схемы/ увеличить надежность системы электроснабжения. Кроме того, резкое ограегячение азат ийного тока к.з./ проходящего через тиристорный выключатель в момент его коммутации/ позволяет установить коммутирующий конденсатор небольшой ёмкости/ уменьшив тем сгшым время его перезаряда и перерыв в электроснабжении нагрузки. Учитывая малую производную тока на интервёле коммутации, появляется возможность уменьшить скорость спада тока ij. в период коммутации и уменьшить величину перенапряжений при коммутации,которая пропорциональHaHdi,.На фиг.2 (диаграмма «) показан участок 4-5 спада аварийного

тока, характер которого можно менять I по условию минимальных перенапряжений на коммутирующих элементах, изменяя частоту контура коммутации.

а