Высоковольтный комбинированный выключатель переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных коммутирующих устройствах переменного тока. Известны высоковольтные выключатели переменного тока и устройства, контур силового блока которых имеет главные контакты, зашунтированные ветвью встречно-параллельно соединенных тиристоров с цепями управления и защитными RC-цепочками, а также включенные последовательно с главными контактами трансформаторы тока 1. Недостатком выключателей является наличие управляющего сигнала на входе тиристоров при замкнутых контактах силовой цепи на протяжении всего процесса эксплуатации аппарата, в результате чего допустимая величина тока управления весьма ограничена и для силовых полупроводниковых приборов находится в пределах 0,4- 0,8 А. Однако такие параметры управляющего сигнала не обеспечивают надежной работы тиристоров в схеме аппарата с большими скоростями нарастания анодного тока. Критическим является режим работы выключателей, когда размыкание контактов будет происходить в начале полупериода тока, где амплитуда тока импульса управления может оказаться меньще минимального тока отпирания. Кроме того, наличие трансформаторов Тока в цепи главных контактов увеличивает индуктивность контура в силовой цепи и переходном режиме и, следовательно, продолжительность перехода тока в тиристорную ветвь при отключении. Последствием этого является увеличение длительности горения электрической дуги. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является высоковольтный выключатель переменного тока, контур силового блока которого содержит главные контакты, защунтированные цепью из пар встречно-параллельно соединенных тиристоров с распределительными RC-цепочками, разъединитель, включенный последовательно с главными контактами, а вторичные обмотки трансформаторов тока включены между управляющими электродами двух встречно соединенных тиристоров, имеющих одинаковый потенциал своих катодов 2. Недостатком известного выключателя также является наличие больщой индуктивности контура силового блока. Цель изобретения - повыщение надежности в работе выключателя посредством сокращения длительности горения электрической дуги. Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном комбинированном выключателе переменного тока, содержащем главную токовую цепь, включающую в себя главные контакты, защунтированные тиристорным блоком, состоящим из последовательно соединенных пар встречно-параллельно включенных силовых тиристоров, каждая из которых защунтирована защитной RC-цепью, блок управления силовыми тиристорами, включающий в себя трансформаторы тока, подключенные последовательно с главными контактами, и выпрямители, электромагнитный привод главных контактов с блок-контактами, в блок управления силовыми тиристорами введены два маломощных тиристора, маломощные симисторы и узел распределения управляющих импульсов, причем трансформаторы тока блока управления силовыми тиристорами включены в главную токовую цепь вне параллельно соединенных главных контактов и тиристорного блока, каждый из маломощных тиристоров и симисторов подключен через выпрямитель к вторичной обмотке соответствующего трансформатора тока, один из маломощных тиристоров - последовательно с управляющим электродом одного из силовых тиристоров первой пары встречно-параллельно включенными силовых тиристоров тиристорного блока, другой маломощный тиристор - последовательно с управляющим электродом одного из силовых тиристоров последней пары встречно-параллельно включенных тиристоров тиристорного блока, а маломощные симисторы - последовательно с управляющими электродами двух силовых тиристоров, по одному из соседних пар встречно-параллельно включенных силовых тиристоров тиристорного блока, начиная с первой пары, управляющие электроды маломощных тиристоров и симисторов подключены к узлу распределения управляющих импульсов. Узел распределения управляющих импульсов содержит кабельно-трансформаторную цепь, вспомогательный тиристор, интегрирующую RC-цепь и пик-трансформатор, причем кабельно-трансформаторная цепь подключена через выпрямитель к вторичной обмотке трансформатора тока последовательно с резистором интегрирующей RC-цепи и вспомогательным тиристором, к управляющему электроду которого через блок-контакты электромагнитного привода главных контактов подключена вторичная обмотка пиктрансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с главными контактами параллельно тиристорному блоку. На чертеже изображена принципиальная схема выключателя. Выключатель содержит главные контакты 1, управляемые приводом 2, тиристоры 3, защитные RC-цепи 4, трансформаторы 5 тока, включенные вне контура силового блока, выпрямительные мосты 6, два тиристора и симисторы в цепи управления силовых полупроводниковых приборов 7, ограничители 8 напряжения, кабельно-трансформаторную цепь 9 распределения управляющих импульсов, которая состоит из вспомогательного тиристора 10, резисторов 11 и 12, конденсаторов 13 и 14, пик-трансформатора 15, первичная обмотка которого включена в глав ную токоведущую цепь в контур силового блока, а вторичная обмотка через блокконтакты 16 привода 2 главных контактов подключена к управляющему переходу вспомогательного тиристора 10, разъединитель 17, ограничительный резистор 18. Выключатель работает следующим образом. После подачи команды на размыкание главных контактов 1 срабатывает электромагнит привода 2 и замыкаются его блокконтакты 1 в цепи вторичной обмотки пиктрансформатора 15, при этом выходной сигнал трансформатора поступает на вход вспомогательного тиристора 10 кабельно-трансформаторной системы 9 управления. В начале каждого полупериода тока на вход тиристора 10 поступает выпрямленный посредством двухполупериодного выпрямителя 6 сигнал (в среднем время от начала подачи команды на отключение до момента размыкания контактов составляет 2-4 полупериода промышленной частоты). После включения тиристора 10 посредством кабельнотрансформаторной системы 9 включаются симисторы и тиристоры, и управляющий сигнал с трансфор.маторов 5 тока поступает на входы силовых полупроводниковых приборов 7. По истечении нескольких полупериодов тока главные контакты 1 начинают размыкаться и как только напряжение на них достигает величины, достаточной для включения последовательно соединенных тиристоров 3, последние переключаются в проводящее состояние и ток переходит в шунтирующую ветвь. К моменту перехода тока через нуль деионизируется промежуток между контактами 1. Восстанавливающееся напряжение распределяется с помощью RC-цепей 4 по тиристорам 3, которые и выдерживают приложенное возвращающееся напряжение до момента размыкания контактов разъединителя 17. Резисторы 11 и 12 и конденсаторы 13 и 14 служат для формирования импульса тока в цепи кабельно-трансформаторнбй системы 9 управления заданной длительности и амплитуды. Стабилитроны 8 предназначены для ограничения индуцируемого на вторичных обмотках напряжения до допустимой величины напряжения управления тиристорами, а в цепи вспомогательного тиристора 10 (для поддержания порогового напряжения переключения) больше уровня напряжения помехи. Экономическая эффективность работы такого аппарата заключается в сокращении длительности горения электрической дуги на главных контактах. Это объясняется тем, что трансформаторы тока, обладающие собственной индуктивностью, а., следовательно, способствующие увеличению длительности перехода тока в шунтирующую ветвь, в отличие от известного подключены в главную токоведущую цепь вне контура силового блока выключателя. С целью повышения надежности работы тиристоров кратковременность подключения тока управления (на стадии процесса отключения) позволяет обеспечить выдачу управляющего сигнала достаточной мощности для безаварийной работы полупроводниковых приборов в режиме больших скоростей нарастания анодного тока.

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОМБИНИРОВАННЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий главную токовую цепь, включающую в себя главные контакты, зашунтированные тиристорным блоком, состоящим из последовательно соединенных пар встречно-параллельно включенных силовых тиристоров, каждая из которых защунтирована защитной RC-цепью, блок управления силовыми тиристорами, включающий в себя трансформаторы тока, подключенные последовательно с главными контактами, и выпрямители, электромагнитный привод главных контактов с блок-контактами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе выключателя, в блок управления силовыми тиристорами введены два маломощных тиристора, маломощные симисторы и узел распределения управляющих импульсов, причем трансформаторы тока блока управления силовыми тиристорами включены в главную токовую цепь вне параллельно соединенных главных контактов и -тиристорного блока, каждый из маломощных тиристоров и симисторов подключен через выпрямитель к вторичной обмотке соответствующего трансфор.матора тока, один из маломощны.ч тиристоров - последовательно с управляющи.м электродом одного из силовых тиристоров первой пары встречно-параллельно включенными силовых тиристоров тиристорного блока, другой маломощный тиристор - последовательно с управляющим электродом одного из силовых тиристоров последней пары встречно-параллельно включенных тиристоров тиристорного блока, а маломощные симисторы - последовательно с управляющими электродами двух силовых тиристоров, по одному из соседних пар встречно-параллельно включенных силовых тиристоров тиристорного блока, начиная с первой пары, управляющие электё роды маломоц-1ных тиристоров и симисторов подключены к узлу распределения управляю(Л щих импульсов. 2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что узел распределения управляюп1их импульсов содержит кабельно-трансформаторную цепь, вспомогательный тиристор, интегрирующую RC-цепь и пик-трансформатор, причем кабельно-трансформаторная цепь подключена через выпрямитель к вторичной обмотке трансформатора тока последовательно с резистором интегрирующей RC-цепи и вспомогательным тиристором, ( к управляющему электроду которого через блок-контакты электромагнитного привода главных контактов подключена вторичная обмотка пик-трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с главными контактами параллельно тиристорному блоку.