Устройство тяговой подстанции постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H02H9/04 

СП

СР

фCD СО Изобретение относится к системе энергоснабжения электрифицированного железнодорожного транспорта и межет быть использовано для уменьше ния коммутационных перенапряжений в быстродействующих фидерных выключателях тяговых подстанций постоянного тока. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство тяговой подстанции постоянного тока, содержащее преобра.зо вательные агрегаты шины + и шины -, шинньй разъединитель, быс одействующий выключатель и линейны разъединитель на отходящих линиях подстанции, сглаживающий блок, подключенный между шиной + и шиной -, звенья реакторов, включенные в шину - подстанции. Параллельно реакторам подключается специальное разрядное устройство типа УР-2 f . Такое устройство настраивается на величину уставки срабатьгоания от перенапряжений, которая с напряжени ем холостого хода преобразователя составляет 5-5,5 кВ. Однако, срабат вание разрядного устройства, состоящего из последовательно соединенных тиристоров в двух параллельных нетнях зависит от времени включения ти ристоров. В свою очередь это время зависит от скорости нарастания управляющего тока, от амплитуды уп(равляющего импульса и от тока нагру ки. Так как по первому закону коммутации ток на индуктивности не может изменяться скачком, а напряжени изменяется скачком, то разрядное устройство типа УР-2 при достижении его уставки срабатывает не мгновенно, ас выдержкой времени на включе ние тиристоров, в течение которого скачок напряжения, при действии тока на реакторе, достигает величины намного больше уставки срабатывания . Цель изобретения - повышение надежности работы быстродействующих выключателей. Указанная цель достигается тем, что в устройстве тяговой подстанции постоянного тока, содержащем шины + и шины -, шинный разъединител быстродействующий выключатель и линейный разъединитель на отходящих линиях подстанции, сглаживающий блок, подключенный между шиной + и шиной -, звенья реакторов. включенные в шину - подстанции и разрядный диодньй блок, последний присоединен катодом к общей точке быстродействующего выключателя и линейного разъединителя и анодом через дополнительный однополюсньм разъединитель к шине - подстанции. На фиг. 1 представлена схема тяговой подстанции постоянного тока с разрядными диодньми блоками в ячейках быстродействующих выключателей; на фиг. 2 - схема замещения отдельных устройств подстанции и контактной сети постоянного тока. Схема содержит главную шину + 1, запасную шину + 2, общую шину - 3, сглаживающее устройство 4 с двухзвенным реактором, преобразовательный агрегат , отсос 6, разъединитель 7 разрядного диодного блока, разрядны диодньй блок 8, шинньй разъединитель 9, быстродействующие выключатели 10, линейньй разъединитель 11, отходящую линию 12. С целью обеспечения техники безопасности разрядньй диодньй блок 8 размещается в ячейке быстродействующего выключателя и присоединяется через однополюсный разъединитель 7, которьй сблокирован с линейным и шинным разъединителями. Последовательно с силовыми диодами блока 8 присоединяется разрядное сопротивление, величина которого находится в промежутке между величиной внутреннего сопротивления силовых диодов блока и величиной сопротивления контактной сети защищаемой зоны. На фиг. 2 представлена схема замещения отдельных устройств тяговой подстанции и контактной сети постоянного тока. Эта схема изображена таким образом, чтобы все индуктивности в цепи коммутации характеризовались направлениями ЭДС самоиндукции, которые возникают при коротком замыкании в контактной сети до отключения и при отключении быстродействзтощего фидерного выключателя. Указанные стрелки с пунктирными линиями у индуктивностей характеризуют направления ЭДС самоиндукции до отключения тока короткого замыкания, а стрелки со сплошными линиями при отключении тока короткого замыкания . На фиг. 2 обозначены преобразователь 5 с направлением напряжения холостого хода Uj, эквивалентную индуктивность 13 преобразователя и шин подстанции, эквивалентное омическое сопротивление 14 преобразова теля и шин подстанции, разрядный диодный блок 8, однополюсньй разъединитель 15 для безопасных условий работы на фидерном выключателе 10, сглаживающее устройство 4 с его разъединителем, конденсатором и вариометрами, шинньй разъединитель 9 линейньй разъединитель 11,. эквивалентная индуктивность 16 контактной сети, эквивалентное омическое сопро тивление 17 контактной сети, зажимы короткого замыкания 18 и 19, звенья бетонных реакторов 20 и 21. У стрелок каждой индуктивности проставлены буквенные обозначения возникающих ЭДС самоиндукции (Ujj,U Up), за положительное направление которых принято направление напряже ния холостого хода преобразователя Сущность уменьшения коммутационного перенапряжения нашинах постоянного тока подстанции состоит в следующем. При коротком замыкании на зажимах 18, 19 ток короткого замыкания возрастает с определенной скоростью за время, определяемое отношением общей индуктивности к общему омическому сопротивлению короткозамкнутой цепи. При наибольшей скорости возраста ния тока возникают коммутационные перенапряжения на индуктивностях цепи (см. фиг. 2 стрелки с пунктирными линиями), суммарное перенапряжение которых Определяется выражением)Практически равно нулю, где напряжение на шинах с 3500 В скачко падает до нуля. По достижении тока уставки автоматов ток короткого замыкания до на чала размыкания контактов выключателя продолжает еще возрастать и до тигает такого значения, которое меньше или равно установившемуся току короткого замыкания. С этого значения по мере размыкания контактов ток начинает убывать, создавая ЭДС самоиндукции на индуктивностях короткозамкнутой цепи (см. фиг. 1 99 стрелки со сплошными линиями), суммарное значение которых определяется выражением Ujo Ia.c UpПоскольку индуктивность 13 зависит от режима преобразователя (при холостом ходе она значительно больше, чем при режиме короткого замыкания), то разрядный диодньй блок 8 в проводящем направлении за время задержки его насыщения (что почти мгновенно) шунтирует короткозамкнутую цепь, снимая возникающие перенапряжения с реактора и с контактной сети. На щинах подстанции остается перенапряжение, которое возникает на индуктивности 13 при работе преобразователя в режиме короткого замыкания. Однако, в зависимости от величины сопротивления проводящего направления разрядного блока перенапряжение может возрасти, не превышая Uj, . Проектируемые, а также многие действующие подстанции постоянного тока имеют двухзвенные сглаживакяцке устройства, позволяющие отключать одно из двух звеньев при вкгаоченных преобразователях и фидерных выключателях. Следовательно, отключение и включение одного звена фильтрустрой- ства происходит при включенном фидерном выключателе 10. В этом случае ЭДС самоиндукции на индуктивности 13 будет больше при возрастании и меньше при убывании зарядного тока, так как преобразователь сначала находится в режиме холостого хода (индуктивность 13 велика), а затем по мере возрастания зарядного тока конденсаторов переходит в режим КЗ (индуктивность 13 мала). ,-(ир+ич); (3) . (4) Из направлений ЭДС самоиндукций в их суммарных выражениях (3) и (4) следует, что разрядный диодньй блок коммутирует перенапряжение Uf,a при возрастании зарядного тока конденсаторов и не коммутировать перенапряжение Ufli, при убывании этого тока. Поскольку мощность заряда конденсаторов гораздо меньше мощности КЗ в контактной сети , то перенапряжения, вызванные включением фильтрустройства, будут соответственно меньше, чем при КЗ в контактной сети.

s

УСТРОЙСТВО ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее шины + и шины , шинный разъединитель, быстродействующий выключатель и линейный разъединитель на отходящих линиях подстанции, сглаживающий блок, подключенньш между шиной II .1 и шиной -, звенья реакторов, включенные в шину - подстанции и разрядный диодный блок, отличающееся тем, , с целью повышения надежности работы быстродействующих вык/иочателей, разрядный блок присоединен катодом к обцей точке быстродействующего, выкточатедя и линейного разъединителя и анодомчерез дополнительный oднoпoJOocный разъединитель к шине - подстанции.