Устройство для защиты системы нагружения канала магнитогидродинамического генератора (МГДГ) от перенапряжений при аварийном отключении общих шин от промышленной электросети Советский патент 1993 года по МПК H02H7/12 

Изобретение относится к области маг- нитогидродинамической техники,а точнее к инверторным системам преобразования тока для МГДГ и передаче его в промышленную сеть.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит общие шины 1, блок 2 выявления аварии (им может быть выходное реле защиты линии электропередачи, связывающей инверторную подстанцию с системой, дифференциальная защита шин и т.п.), инверториые агрегаты 3. В состав каждого инверторного агрегата входят трехобмоточный трансформатор 4, вентильный мост 5, состоящий из вентилей 6-11, с узлом 12 управления, вентильный мост 13, состоящий из вентилей 14-19, с узлом 20 управления и узлом 21 принудительной коммутации, состоящим из параллельных конденсаторов 22. Узел 12 управления включает в себя фазосдеигающее устройство 23, ключи 24, элементы ИЛИ 25-30 и устройство 31 формирования импульсов управления. Узел 20 управления содержит фа- зосдвйгающее устройство 32 и устройство 33 формирования импульсов управления. В соста.в каждого инверторного агрегата 3 входят также блок 34 аварийной синхронизации импульсов управления, включающий в себя триггеры 35-40 и логические элементы И 41-46, и блок 47 определения угла естественного включения вентилей выпрямителя, включающий в себя нуль-органы 48-53 и логические элементы 1/1 54-59.

Трансформатор 4 каждого инверторного агрегата 3 по,цключеи к общим шинам 1 через выключатель 60. К каждому агрегату 3 в точках соединения трансформатора 4 и выключателя 60 подключены конденсаторы 61. В€;нтильные мосты 5 и .13 на стороне постоянного тока соединены последовательно и подключены к каналу 62 МГДГ. Выход блока 2 выявления аварии соединен с управляющими входами ключей 24. с первыми входами элементов И 41-46, блоков 34 аварийной синхронизации импульсов управления и цепями отключения выключателей 60. Входы ключей 24 соединены с выходами фазосдвигающего устройства 23, выходы ключей 24 - с первыми входами элементов ИЛИ 25-30, а выходы элементов ИЛИ 25-30 - с входами 31 v/стройства формирования импульсов управления. Выходы фазосдвигающего устройства 32 соединены с входами устройства 33 формирования импульсов управления и с входами триггеров 35-40 блока 34 аварийной синхронызлиии

импульсов управления, причем первый, установочный, вход триггера 35 соединен с выходом фазосдвигающего устройства 32. соответствующим каналу управления вентилем 14, второй, обнуляющий, вход триггера 35 соединен с выходом фазосдвигающего устройства 32, соответствующим каналу управления вентилем 15. и далее входы триггеров соединены с выходом

0 фазосдвигающего устройства 32, соответствующим каналу управления вентилем: первый вход триггера 36 вентилем 19, второй вход триггера 36 вентилем 17. первый вход триггера 37 вентилем 15. второй вход триг5 гера 37 вентилем 16, первый вход триггера 38 вентилем 17, второй вход триггера 38 вентилем 18. первый вход триггера 39 вентилем 16. второй вход триггера 39 вентилем 14, первый вход триггера 40 вентилем 18,

0 второй вход триггера 40 вентилем 19.

Выходы триггеров 35-40 соединены с первыми входами элементов И 41-46 соответственно, а выходы элементов И 41-46 - с первыми входами элементов И 54-59 соот5 ветственно блока 47 определения угла есте- ственного включения вентилей выпрямителя. Вторые входы элементов И 54,55.56.57,58,59 соединены с выходами нуль-органов 50.53,49,51.48,52 соответст0 еенно. Входы нуль-органа 48 соединены с анодом и катодом вентиля 7 моста 5. входы нуль-органа 49 - с вентилем 11. нуль-органа 50 - с вентилем 9. нуль-органа 51 - с вентилем 6. нуль-органа 52 - с вентилем 8. нуль5 органа 53 - с вентилем 10.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме сигналы с выходов фазосдвигающего устройства 23 узла 12

0 управления через ключи 24 и элементы ИЛИ 25-30 поступают на входы устройства 31 формирования импульсов управления, С выходов устройства 31 подаются импульсы управления на вентильный мост 5 на

5 управляющие электроды вентилей в чередовании 6.7.8.9,10,11. Аналогично с выходов фазосдвигающего устройства 32 узла 20 управления управляющие сигналы поступают на ВХОД. устройства 33 формирования им0 пульсов управления. С выходов устройства 33 поступают импульсы управления на вентильный мост 13 на управляющие электроды вентилей в чередовании 14.15,16,17.18,19. Сигналы управления с выходов фазосдвига5 ющего устройства 32 поступают также на входы триггеров 35-40, переключая последние в соответствии с переключением венти- пей 14-19 вентильного моста 13.

При аварии с блока 2 выявления аварии поступает сигнал, действующий на отключение выключателей 60, переключение ключей 24, а также на срабатывание тех элементов И 41-46 блока 34 аварийной синхронизации импульсов управления, на первые входы которых поступают сигналы с триггеров 35-40, С выходов элементов И 41-46 сигналы поступают на первые входы элементов И 54-59 блока 47 определения угла естественного включения вентилей выпрямителя, а на вторые входы элементов И .54-59 поступают сигналы с нуль-органов 48-53 при переходе через ноль в область положительных значений напряжений на вентилях 6-11 моста 5, Те из элементов И 54-59, на оба входа KOTOpbhx поступают сигналы, срабатывают и подают сигнал на вторые входы элементов ИЛИ 25-30 узла 12 управления, первые входы которых ключами 24 отключены от фазосдвигающего устройства 23,

Устанавливается режим синхронного управления мостами 5 и 13, при этом вентильный мост 13 работает в режиме автономного инвертора, а мост 15 - в режиме выпрямителя с углами естественного включения вентилей 6-11,

При восстановлении напряжения на общих шинах 1 включаются выключатели 60, с входов элементов И 41-46 снимается разрешающий сигнал, ключи 24 возвращаются в исходное состояние. Устанавливается независимая работа мостов 5 и 13 в режиме ведомых сетью инверторов.

Таким образом, такое выполнение уст- ройства повышает надежность работы защиты, поскольку за счет последовательного соединения мостов отношение Irin/ldR 1 где IdH - постоянный ток инйерторя, а Ь|и

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИСТЕМЫ НАГРУЖЕНИЯ КАНАЛА МАГНИТО- ГИДРОДИНАМИЧЕС- КОГО ГЕНЕРАТОРА (МГДГ) ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ПРИ АВАРИЙНОМ ОТКЛЮЧЕНИИ ОБЩИХ ШИН ОТ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОСЕТИ, содержащее блок выявления аварии, компенсирующие конденсаторы, ведомые сетью инверторные агрегаты, каждый из которых включает в себя два вентильных моста, подключенных к токосъемным зонам канала МГДГ и соединенных через трехобмоточный трансформатор и выключатель с общими шинами, причем один-из вентильных мостов снабжен узлом принудительной коммутации, узел управления этим вентильным мостом включает в себя фазосдвигающий блок, выходы которого подключены к соответствующим входам

постоянный ток выпрямителя, и не зависит от параметров канала МГДГ, Коммутирующие напряжения в этом случае обеспечиваются за счет фазового сдвига между токами 5 мостов В 180 эл,град. Оптимальным является такой угол в. при котором управляющие импульсы поступают на вентили выпрямителя в моменты, соответствующие их естественному включению: преждевре0 менное поступление импульсов при отрица- тельных напряжениях на вентилях недопустимо потому, что приводит к выходу вентилей из строя, а отклонение угла в от оптимального в сторону увеличения вызы5 вает дополнительное возрастание напряже- ний на элементах агрегата, пропорциональное sin в. Расчеты и эксперименты показывают, что, например, при трехкратном по отношению к номинальному аварийном токе л в 150 эл,град, перенапряжения достигают двукратной величины.

Подключение непосредственно к первичной обмотке трансформатора каждого агрегата конденсаторов .обеспечивает на5 дежную коммутацию вентилей в переходных процессах, так как даже при отключенном выключателе не происходит изменения направления потока мощности в трансформаторе, и кроме того, уменьшает0 ся влияние коммутации вентилей выпрямителя на коммутирующие напряжения инвертора,

(56) Авторское свидетельство СССР N 1182973, кл, Н 02 Н 7/12, 1984,

5Авторское свидетельство СССР

Мг 1297682, кл. Н 02 Н 7/12, 1985.

блока формирования импульсов управле- ния, выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих вентилей данного моста, узел управления другим вентильным мостом включает в себя фазосдвигающий блок, каждый выход которого через соответствующий ключ подключен к первому входу соответствующего элемента ИЛИ, выход каждого элемента ИЛИ через блок формирования импульсов управления подключен к управляющему входу соответствующего вентиля данного моста, управляющие входы ключей подключены к выходу блока выявления аварии и управляющему входу выключателя, общие для обоих вентильных мостов каждого инверторного агрегата блоки аварийной синхронизации импульсов управления, включающие в себя по шесть триггеров и элементов И, причем входы триггеров соединены с выходами фазосдвигающих бло45

50

55

/ 14719198

ков узлов управления вентильными моста- тов, и каждая группа подключена к ми, имеющими узлы принудительной соответствующему агрегату в точках соеди- коммутации, таким образом, что установ- нения трансформатора и выключателя, ленный вход первого триггера соединен скроме того, в состав каждого инверторно- выходом фазосдвигающего блока, соответ- го агрегата введен блок определения угла ствующим каналу управления вентилем естественного включения вентилей выпря- фазы А катодной группы, а обнуляющиймителя, включающий в себя шесть нуль-ор- вход первого триггера соединен с выходомганов и шесть элементов И, выходы фазосдвигающего блока, соответствующимпервого, второго, третьего, четвертого, пя- каналу управления вентилей фазы В катод-.„того и шестого элементов И блока аварийной группы, установочный вход второгоной синхронизации импульсов триггера соединен с выходом фазосдвига-подключены к первым входам первого, ющего блока, соответствующим каналу уп-второго, третьего, четвертого, пятого и ше- равления вентилем фазы С аноднойстого элементов И блока определения угла группы, обнуляющий вход второго тригге- естественного включения вентилей выпря- ра соединен с выходом фазосдвигающегомителя соответственно, выход первого эле- блока, соответствующим каналу управле-мента И блока определения угла ния вентилем фазы А анодной группы, ус-естественного включения вентилей выпря- тановочный вход третьего триггерамителя подключен к второму входу четвер- соединен с выходом фазосдвигающего20 того элемента ИЛИ, а второй вход первого блока, соответствующим каналу управле-элемента И подключен к выходу первого ния вентилем фазы В катодной группы, об-нуль-органа, подключенного параллельно нуляющий вход третьего триггеравентилю фазы А анодной группы, выход соединен с выходом фазосдвигающеговторого элемента И блока определения уг- блока, соответствующим каналу управле-25 ла естественного включения вентилей вы- ния вентилем фазы С катодной группы, ус-прямителя подключен к второму входу тановочкый вход четвертого триггерапятого элемента ИЛИ, а второй вход вто- соединен с выходом фазосдвигающегорого элемента И подключен к выходу вто- блока, соответствующим каналу управле-рого нуль-органа, подключенного ния вентилем фазы А анодной группы, об-30 параллельно вентилю фазы С катодной нуляющий вход четвертого триггерагруппы, выход третьего элемента И блока соединен с выходом фазосдвигающегоопределения угла естественного включе- блока, соответствующим каналу управле-ний, вентилей выпрямителя подключен к ния вентилем фазы В анодной группы, ус-второму входу шестого элемента ИЛИ, а тановочный вход пятого триггера соединен второй вход третьего элемента И подклю- с выходом фазосдеигающего блока, соот-чей к выходу третьего нуль-органа, под- ветствующим каналу управления вентилемключенного параллельно вентилю фазы В фазы С катодной группы, обнуляющийаноднбй группы, выход четвертого элемен- вход пятого триггера соединен с выходомта И блока определения угла естественно- фазосдвигающего блока, соответствующимго включения вентилей выпрямителя подканалу управления вентилем фазы А катод-ключен к второму входу первого элемента ной группы, установочный вход шестогоИЛИ, а второй вход четвертого элемента И триггера соединен с выходом фазосдвига-подключен к выходу четвертого нуль-орга- ющего блока, соответствующим каналу уп-на, подключенного параллельно вентилю равления вентилем фазы В аноднойфазы А катодной группы, выход пятого эле- группы, обнуляющий вход шестого тригге-мента И блока определения угла естест- ,ра соединен с выходом фазосдвигающеговенного включения вентилей выпрямителя блока, соответствующим каналу управле-подключен к второму входу второго эле- ния вентилем фазы С анодной группы, вы- gg мента ИЛИ, а второй вход пятого элемента ходы триггеров соединены с первымиИЛИ подключен к выходу пятого нуль-орга- входами элементов И. вторые входы кото-на, подключенного параллельно вентилю рых объединены и подключены к выходуфазы С катодной группы, выход шестого блока выявления аварии, отличающеесяэлемента И блока определения угла есте- тем. что, с целью повышения надежности, 55 ственного включения вентилей выпрямите- вентильные мосты каждого инверториоголя подключен к второму входу третьего агрегата подключены между токосьемнымиэлемента ИЛИ. а второй вход шестого эле- зонами канала МГДГ последовательно,мемта И подключен к выходу шестого нуль- компенсирующие конденсаторы объедине-органа, подключенного параллельно ны в группы по числу инверторных агрега-вентилю фазы В катодной группы.

А Наналу МГДГ

.,

ГХ fff

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобетения является повышение надежности устройства. При аварии с блока выявления аварии поступает сигнал, действующий на отключение выключателей, переключение ключей, а также на срабатывание тех элементов И блока аварийной синхронизации импульсов управления на первые входы которых поступают сигналы с триггеров. С выходов указанных элементов И сигналы поступают на первые входы элементов И блока определения угла естественного включения вентилей выпрямителя, а на вторые входы этих элементов поступают сигналы с нуль-органов. Те из элементов И блока определения угла естественного включения вентилей выпрямителя, на оба входа которых поступают сигналы, срабатывают и подают сигналы на вторые входы элементов ИЛИ узла управления. Устанавливается режим синхронного управления моаами. 1 ил.