Способ защиты инверторной подстанции линии электропередачи постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02H7/122 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено на электропередачах постоянного тока, МГД-электростанциях и других энергетических объектах, содержащих инвер- торные подстанции, выполненные на базе запираемых тиристоров.

Целью изобретения является обеспечение автономности и быcтpo, eйcт- вия защиты.

Отключение инверторной подстанции от защиты по предлагаемому способу должно происходить при опасном для нее уменьшении напряжения на ее шинах переменного тока. Чаще всего это вызывается короткими замыканиями в приемной сети, к которой присоединены шины переменного тока инверторной подстанции, но могут быть и другие причины - отключение генераторов,возникновение неполнофазного режима из- за повреж,цения одной фазы выключате- ля и др. При опасном уменьшении напряжения на шинах переменного тока вызванный им аварийный ток через запираемые тиристоры достигает критического значения, при котором запирающие импульсы уже не могут прекращать ток через ни это приводит к опрокидыванию инвертора, т.е. к развитию аварии, к распространению ее на всю электропередачу постоянного тока.

Уменьшение напряжения на шинах переменного тока, которое может быть однофазным, двухфазным, симметричным или несимметричным трехфазным и имет во всех этих случаях различную глубину, приводит к снижению встречного напряжения инверторной подстанции. От возросшей разности напряжения линии постоянного тока и встречного напряжения возникает нарастание аварийного тока. Поэтому сигнал об опасном уменьшении напряжения на шинах переменного тока следует получать от измерительного преобразователя,присоединенного к этим шинам и преобразующего их напряжение в выпрямленное напряжение, которое пропорционально встречному напряжению инверторной подстанции.

Защитный блок по предлагаемому способу защиты должен срабатывать,если выходное выпрямленное напряжение измерительного преобразователя, присое .диненного к шинам переменного тока инверторной подстанции, уменьшится настолько, что станет ниже некоторой

величины, определяемой установкой. Значение напряжения уставки может быть выбрано, исходя из условий работы иньерторной подстанции с наибольшим допустимым током перегрузки, и не изменяться. С целью уменьшения частости отключения инверторной подстанции от защиты другими словами - уменьшения числа отключений от защиты за единицу времени,, например за год), в основном, из-за коротких замыканий в приемной сети напряжение уставки может автоматически уменьшаться при снижении нагрузки инверторной подстанции. Это можно осуще

нагрузки аварийный ток достигает критического значения при более глубоком снижении напряжения на шинах переменного тока и, соответственно,при меньшем значении выпрямленного напряжения измерительного преобразователя. Закон изменения напряжения vcTasKH в функции от тока нагрузки подстанции определяется в каждом конкретном случае на основе исследования переходных процессов, возникающих при резком уменьшении напряжения на шинах переменного тока инверторной подстан ции.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа защиты для случая униполярной электропередачи постоянного тока.

В состав электропередачи входят выпрямительная подстанция 1, две ин- верторные подстанции 2 и 3 и разветвленная линия 4 постоянного тока.На

каждой инверторной подстанции показа- -ны группа запираемых тиристоров 5, . входящих в схему инвертора, блок 6 управления, который генерирует отпирающие импульсы, блок 7 управления,

который генерирует запирающие импульсы, защитный блок 8, измерительный преобразователь 9, шины 10 переменного тока и реактор в цепи 11 постоянного тока. На инверторной подстанции

2 защитному блоку 8 напряжение уставки задается ручным воздействием t2. На инверторной подстанции 3 напряжение уставки вырабатывается в защитном блоке 8 в зависимости от тока нагрузки этой подстанции, который измеряется трансформатором 13 постоянного тока.

Способ осуществляется следующим образом.

3130

Отпирающие и запирающие импульсы генерируются независимо разделенными блоками 6 и 7, защитный блок 8 получает информацию от измерительного преобразователя 9, присоединенного к шинам 10 переменного тока и преобразующего напряжение этих шин в выпрямленное напряжение, и при срабатывании воздействует на блок 6, прекращая генерацию отпирающих импульсов. Запирающие импульсы продолжают поступать на запираемые тиристоры 5 и производят отключение инверторной подстанции.

Для запирания запираемого тирис- тора необходимо, чтобы при данном токе, протекающем через тиристор, амплитуда запирающего импульса была не меньше определенной величины.Поэтому предлагаемый способ защиты действует только при выполнении условия, по которому амплитуда запирающих импульсов достаточна для прекращения максимально возможного тока, возникающего в тиристоре к моменту сраба- тывания защитного блока при наиболее глубоком снижении напряжения на шинах переменного тока инверторной подстанции.

Определим величину этого тока.На- иболее глубокое снижение напряжения на шинах переменного тока возникает при близком трехфазном коротком замыкании. В этом случае встречная ЭДС инвертора снижается до нуля и ток че- рез тиристоры инвертора начинает нарастать примерно по линейному закону

и

d T-t,

- ток на стороне постоянного напряжения;

- максимально возможный ток

также на стороне постоянного напряжения в доаварийном режиме (максимально допустимый ток перегрузки инвертора);

- постоянное напряжение, под действием которого происходит нарастание тока при отсутствии встречной ЭДС - индуктивность реактора в цепи постоянного тока; - время нарастания тока i. ятие линейного закона равнопренебрежению активными сопроями цепи и дает немного завышенную величину тока i (это обеспечивает небольшой заплс). В инверторе могут быть включены вместо одного тиристора (например, в каждом плече трехфазной мостовой схемы) п тиристоров параллельно. Тогда через каждый тиристор нарастает ток.

i bi Li L. t I + t, (2)

а n n nL nL

где I - максимально возможньтй ток через отдельные запираемые тиристоры в доаварийном режиме Осталось определить, чему равно время нарастания тока t. Оно равно времени срабатывания защитного блока Т, т.е. промежутку времени от момента короткого замыкания в сети переменного тока до момента прекращения генерации отпирающих импульсов по команде защитного блока, плюс промежуток времени до запирания очередного тиристорного вентиля (п параллельных тиристоров, входящих в вентиль). В наихудшем случае последний промежуток времени равен промежутку между коммутациями тока в инверторе, а именно Т/т, где Т - период переменного тока приемной сети, m - фазность преобразования тока (при частоте 50 Гц и шестифазном инверторе ,02/6 0,0033 с).

Таким образом

t

+ T/m ..

Подставляя это значение t в выра- 40 жение (2), находим ток максимально возможный ток тиристора, который должен быть прекращен запираю1цим импульсом при срабатывании защиты

1. 1-|:(-т/ш).

Срабатывание защитного блока происходит при уменьшении выходного выfQ прямленного напряжения измерительного преобразователя 9 ниже напряжения .уставки. На инверторной подстанции 2 установленное зн:ачение напряжения уставки остается постоянным (не зависит

ее ОТ нагрузки инверторной подстанции), . а на инверторной подстанции 3 напряжение уставки изменяется в зависимости от тока нагрузки подстанции. Последнее осуществляется в защитном

блоке на основе информации, получаемой от трансформатора 13 постоянного тока.

Формула изобретения

Способ защиты инверторной подстанции линии электропередачи постоянного тока, содержащей выпрямительную подстанцию и по крайней мере одну ин верторную подстанцию, включающую в себя запираемые тиристоры ,в частности включенные параллельно, блок управления запираемыми тиристорами,генерирующий отпирающие и запирающие импульсы, и реактор в цепи постоянного тока, заключающийся в том, что измеряют напряжение на шинах переменного тока инверторной подстанции,сравнивают его с напряжением уставки и при снижении напряжения на шинах переменного тока инверторной подстанции ниже напряжения уставки произвоРедактор Г. Волкова Заказ 1220/53

Составитель О. Мещерякова

Те5сред Л.Олейник Корректор И. Муска

Тираж 619Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

дят за1цитное воздействие, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автономности и быстродействия защиты, защитное воздействие производят на блок управления инверторной подстанции путем прекращения генерации отпирающих импульсов, причем амплитуду запирающих импульсов устанавливают равной Т I + U( + .fO + T/m)/(nL), где I - максимально возможный ток через запираемые тиристоры в доаварийном режиме;

и - напряжение на стороне постоянного тока инверторной подстанции; 5 t - время срабатывания защитного воздействия,

Т - период переменного тока приемной сети

га - фазность преобразования тока; 20 п - число запираемых тиристоров, включенных параллельно,

L - индуктивность реактора в цепи постоянного тока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено на электропередачах постоянного тока и других энергетических объектах, содержащих инверторные подстанции,выполненные на базе запираемых тиристоров. Целью изобретения является обеспечение автономности и быстродействия защиты. Защитный блок 8 предусматривает отключение инверторной подстанции 2(3) при опасном для нее уменьшении напряжения на ее шинах 10 переменного тока вследствие возникновения, в основном, коротких замыканий в приемной сети. Опасное уменьшение напряжения на шинах 10 фиксируется защитным блоком 8 по факту уменьшения выходного выпрямленного напряжения измерительного преобразователя 9, присоединенного к этим шинам,ниже напряжения уставки. Напряжение уставки может оставаться постоянным или уменьшаться при снижении тока нагрузки инверторной подстанции 2(3). Защита осуществляется путем прекращения генерирования импульсов, отпирающих тиристоры 5,запираемые блоком 6 управления, с одновременным сохранением генерирования импульсов, запирающих эти тиристоры, блоком 7 управления. Амплитуда запирающих импульсов должна быть достаточной для прекращения тока в запираемых тиристорах 5 в наихудшем случае при полном исчезновении напряжения на шинах 10 переменного тока (близкое трехфазное короткое замыкание) и максимально возможном токе нагрузки в доаварий- ном режиме. 1 ил. е (/) О ю со го