Высоковольтный тиристорный вентиль Советский патент 1984 года по МПК H02M1/00 

1 Изобретение относится к электроте нике, в частности к силовой преобраз вательной технике. Известен высоковольтный тиристорный вентиль, содержащий последовател но соединенные тиристоры, каждый из которых зашунтирован нелинейнь1ми ограничителями напряжения, управляемый разрядник, включенный параллельно вентилю и снабженный блоком защиты с : датчиком тока, установленным последовательно с нелинейным ограничителе напряжения. В данном высоковольтном вентиле контрол1 неисправности тиристоров и нелинейных ограничителей осуществляется по току, протекающему через ограничитель, который зависит от уро ня напряжения, прикладываемого к вентилю, и от числа последовательно соединенных тиристоров, шунтированяыХ ограничителями. Возрастание тока через ограничители может служить сиг налом о пробое части тиристоров или огранич ятелей, включенных последовательно. При возрастании тока срабаты вает разрядник, шунтирующий вентиль Ct J«. Недостатки данного высоковольтного тиристорного вентиля - зависи мость чувствительности блока контроля от уровня напряжения и невозмож ность в силу этого осуществлять конт роль полупроводниковых прибрр ов до подачи силового напряжения. В связи с тем, что величина тока через ограничи-рели зависит не только от числа последовательно соединенных полупроводниковых приборов, но также от уровня напряжения, прикладываемого к ним. Известен также высоковольтный тиристорный вентиль, содержащий последовательно соединенные тиристоры, шунтированные нелинейныки ограничйт-елями напряжения, и блок контроля, включакщий трансформатору по числу тиристоров, имеющие первичную и вторичную обмотки и обмотку питания, источник высокочастотного опорного напряжения, измерительный элемент и разделительные активно-емкостные цепочки, через которые первичные обмот ки трансформаторов подключены .параллельно соответствукицим тиристорам, причем половина первичных обмоток подключена к тиристорам одной полярностью, а другая половина - об2ратной полярностью, обмотки питания соединены последовательно-согласно и через измерительный элемент подключены к источнику опорного напряжения. Вторичные обмотки образуют замкнутый контур, обе стороны которого соединены между собой через окна сердечч НИКОВ первого и последнего трансформаторов. Одна сторона контура проложе на через окна сердечников остальных , нечетных трансформаторов в направлении от начала к концу обмотки, ч§рез окна трансформаторов - от конца к началу Другая сторона контура проложена через окна сердечников трансформаторов в обратном порядке. Замкнутый контур выполняется высоковольтным кабелем. Бели все тиристоры и нелинейные ограничители исправны и выключены, то ЭДС вторичных обмоток одинаковы и в замкнутом контуре взаимно компенсируются. Ток в контуре при этом равен нулю. Пробой тиристора или нелинейного ограничителя приводит к возникновению в контуре ЭДС к тока небаланса. На ,величину этого тока увеличивается ток, протекающий по обмотке питания, что приводит к срабатыванию измери тельного элемента С2 3« Недостатком известного устройства заключается в том, что значение тока небаланса ограничено индуктивностями рассеяния-соединительного кабеля и вторичных обмоток трансформаторов, включенных в устройстве последовательно, вследствие чего чувствительность блока контроля к пробою вентилей или ограничителей оказывается низкой.Поэтому при проектировании высоковольтных преобразователей необходимо предусматривать увеличение числа последовательно соединенных тиристоров.для обеспечения требуемой надежности, т. е. низкая чувствительность контроля приводит к необходимости повышения установленной мощности вентильного оборудования. Кроме того, в известном устройстве отсутствует фиксированное распределение напряжения, прикладывающегося к ИЗОЛЯЩ1И кабеля которым вьшолняется соединение вторичных обмоток в замкнутый контур. Это-приводит к местным перенапряжениям в некоторых точках кабеля, что снижает надежность работы высоковольтного вентиля в целом. Цель изобретения - снижение установленной мощности вентильного оборудования и повьшение надежности путем повьшения чувствительности контроля исправности полупроводниковых приборов вентиля. Цель достигается тем, что в высоковольтном тиристорном вентиле, содержащем последовательно соединенные тиристоры, шунтированные нелинейными ограничителями напряжения, и блок контроля, включающий трансформа торы по числу тиристоров, имеющие первичную и вторичную обмотки и обмотку питания, источник высокочастотного опорного напряжения, измерительный элемент и разделительные активно-емкостные цепочки, через которые первичные обмотки трансформато ров подключены параллельно соответствунищнм тиристорам, причем половина первичных обмоток подключена к тиристорам одной полярностью, а дру гая половина - обратной полярностью, обмотки питания соединены последовательно-согласно и через измерительнь элемент подключены к источнику опорного напряжения, вторичные обмрткй трансформаторов каждой последзшщей (пары тиристоров включены посл довательно-встречно в замкнутый контур, соёдиненньй с катодным выводом одного из тиристоров той же пары. На чертеже представлена схема пре лагаемого высоковольтиого тиристорного вентиля. В устройстве тиристоры 1 включены последовательно, каждь тиристор зашунтирован нелинейным ограничителем 2 Параллельно тиристорам 1 через ре зисторы 3 и разделительные крнденса торы 4 подключеньшервичные обмотки 5 трансформаторов 6. Первичные обмотки 5 половины общего числа трансформаторов подключаются к тиристорам 1 и ограничителям 2 одной полярностью , обмот ки другой половины - обратной полярностью. Вторичные обмотки 7 трансфор маторов каждой последующей пары тиристоров 1 соединены последовательно встречно и образуют замкнутый контур подключенный к катодному выводу одного из тиристоров 1 той же пары. Обмотки 8 питания соединены последовательно-согласйо и через измеритель ный элемент 9, представляющий собой компаратор, подключены к источнику 1 опорного напряжения, выполненному в виде высокочастотного генератора. Элементы 3-10 образуют блок 11 контроля. 92 Устройство работает следующим образом. Высокочастотное переменное напряжение, поступающее от источника 10 опорного напряжения, прикладывается через измерительный элемент 9 к последовательно соединенным обмоткам 8 питания трансформаторов 6. Если все пол.упроводниковые приборы исправны, а тиристоры 1 выключены, то цепи первичных обмоток 5 оказываются разомкнутыми. ЭДС вторичных обмоток 7,. соединенных попарно в замкнутые контуры, компенсируют друг друга, -и токи в контурахравны нулю. Трансформаторы б работают в режиме холостого хода. Ток, потребляемый обмотками 8 питания от источника 10 опорного напряжения и протекаюнрнй через измерительньй элемент 9, имеет при этом минимальное значение. При пробое любого из тиристоров 1 или нелинейного ограничителя 2 первичная обмотка 5 соответствуннцего трансформатора б оказывается нагруженной на резистор 3, так как сопротивление разделительного конденсатора 4 на частоте, опорного источ 1ка существенно меньше сопротивления резистора 3. Напряжение на всех обмотках трансформатора б уменьшится. В замкнутом контуре, содержащем вторичную обмотку 7 трансформато)а б, соединенного с пробитым тиристором 1, возни-, кают и ток небаланса. Значение тока небаланса в предлагаемом устройстве больше, чем в известном поскольку в контур включены не все, а только два HoaTfKTHBHax сопротивления рассеяния вторичных обмоток 7 трансформаторов 6, 3 длина соединительного кабеля и, следовательно, его индуктивность рассеяния минимальны. Ток, протекающий по обмоткам 8 питания, увеличивается (с учетом коэффициента трансфохшации) на величину тока небаланса. Увеличение тока вызывает срабатывание измерительного эле-.- . мента 9. Пробе двух и более вентилей будет соответствовать дальнейшее ступенчатое увеличение тока за счет чего может быть реализована многоуровневая систефш контроля неисправности тиристоров. Помехи от токов перезаряда разделительных конденсаторов 4, обусловленные воздействием силового напряжения и процессов коммзпгацин взаимно компенсируются, Taif как первичные обмотки

5 половины трансформато|| ов 6 включены встречно по отношению к остальным. Ввиду болыпих значений токов небаланса в предлагаемом устройстве по сравнению с известным чувствительность s контроля оказывается высокой.

За счет подключения контуров, обра-г зованных вторичными обмотками трансформаторов, к катодньв4 выводам тирис торов потенциалы вторичных обмоток --10 {Ьказываются фиксированными, что исклю чает случайное Перераспределение напояжений по ияоляпии высоковольтного

кабеля которым вьшолняются эти обмотки. Тем сямым исключается Возможность возникновения местных перенапряжений на изоляции кабеля и повышается надежность всего высоковольтного вентиля в делом. При этом оказывается возможным уменьшить запасы по установленной мощности вентильного оборудования (уменьшить число резервных тиристоров, включенных последовательно)«Последнее позволяет снизить трудозатраты и уменьшить расход конструкционных материалов,

ВЫСОКОВС ЛЬТНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ВЕНТИЛЬ, содержащий последовательно соединенные тиристоры, шунтированные нелинейными ограничителями напряже,ния, и блок контроля, включающий трансформаторы по числу тиристоров имеющие первичную и вторичную обмотки и обмотку питания, источник высокочастотного опорного напряжения, измерительный элемент и разделительные активно-емкостные цепочки, через которые первичные обмотки трансформаторов подключены параллельно соответствукнцим тиристорам, причем половина первичных обмоток подключена к тиристорам одной полярности, а другая половина - обратной полярностью, обмотки питания соединены последовательно-согласно и через измерительный элемент подключены к источнику опорного напряжения, о тли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения установленной мощности вентиль% ного оборудования и повьшения надежности путем повышения чувствительности контроля исправности полупроводниковых приборов вентиляI вторичные обмотки трансформаторов каждой последующей пары тиристоров включены последовательно-встречно в замкнутый контур, соединенный с катодным выводом одного из тиристоров той же пары. . 41