Устройство электроснабжения с резервированием Советский патент 1992 года по МПК H02J9/06 

15

20

25

тиристор, поэтому его отключение про- JQ ниями на тиристорах. При отключении исходит после прохождения широкого импульса. Таким образом, одновибра- тор 30 запускает генератор 32 импульса управления на предельно возможное время, обеспечивающее прохождение тока через тиристоры в любом режиме от режима холостого хода до режима наибольшей нагрузки К фазе трансформатора 26 тока через диод 33 подключен пороговый элемент 3, ус- тавка которого выбирается большей тока удержания тиристоров 5 (например, 1А для тиристоров Т 630).

В случае, если по тиристорам стал протекать ток более тока удержания, пороговый элемент 3 отключает генератор 32 импульса управления, обеспечивая укорочение ширины импульса, поступающего на тиристоры вводного выключателя 5. При переменной по фазе нагрузке на тиристоры поступает переменный по ширине сигнал- управления, но не шире предельно возможного угла сдвига тока, соответствующего нормальному эксплуатационному режиму.

В целом блок управления биполярной группой содержит шесть цег1ей, связанных с трансформаторами напряжения 22 и 2, типа диод 28 - пороговый элемент 29 - одновибратор 30 широкого 40 импульса - замыкающий ключ 31 - вход запуска 32 & генератора 32 импульсов управления; шесть цепей типа диод 28 пороговый элемент 29 - одновибратор 35 узкого импульса - элемент И 36 - 45 управляющий вход замыкающего ключа 31; шесть цепей типа диод 37 - пороговый элемент 38 - одновибратор 39

30

узкого импульса - элемент И 36 - управляющий вход замыкающего ключа 31; шесть цепей типа диод 33, связанный с трансформатором 26 тока, - по РОГОВЫМ элемент З и вход останова 32 в генератора 32 импульсов управления. Кроме того, каждый элемент И связан с выходами блока 20 сравнения частот и напряжений„ Таким образом, в блоке управления имеется информация о каждом полупериоде напряжения исисточника 1 вообще не будут формироваться импульсы на открытие тиристоров вводного выключателя 5.

Таким образом, управление тиристо ров вводного выключателя 5 широкими импульсами обеспечивает однонаправленное протекание мощности от источника к шинам. Дополнительное ограничение ширины импульса от порогового элемента 3, связанного с трансформа тором 26 тока, обеспечивает отсутствие подпитки током точки 6 к.з,, и в переходных режимах и позволяет осуществлять управление тиристоров мини мальными по ширине импульсами, чем обеспечивается повышение надежности работы биполярной группы тиристоров вводного выключателя 5

Блок управления тиристорами биполярной группы вводного выключателя 6 работает аналогично.

Секционный выключатель 11 в нормальном режиме отключен„ Биполярная группа тиристоров тиристорного комму 35 татора 12 получает непрерывную серию импульсов от блока 16 управления. Пр этом тиристоры тиристорного коммутатора 12 включены и обеспечивают протекание уравнительных токов между секциями 9 и 10. Выключатели 17 - 19 включены и нагрузка получает питание от источников 1 и 2.

В нормальном режиме разница напря жений по модулю и фазе между секциями 9 и 10 невелика. В связи с этим нелинейный реактор 13, в качестве которого наиболее целесообразно использовать катушку с железом, находи ся в магнитном состоянии, при которо индукция ниже индукции насыщения. В результате сопротивление нелинейного реактора велико и через тиристоры би полярной группы тиристорного коммута тора 12 протекает незначительный ура нительный ток любого направления.

Латчики 11 и 15 тока выполнены в виде электронных быстродействующих реле и в нормальном режиме не работа ют. Уставка датчика 1 тока выбрана

50

55

5

0

5

Q ниями на тиристорах. При отключении

0 5

0

источника 1 вообще не будут формироваться импульсы на открытие тиристоров вводного выключателя 5.

Таким образом, управление тиристоров вводного выключателя 5 широкими импульсами обеспечивает однонаправленное протекание мощности от источника к шинам. Дополнительное ограничение ширины импульса от порогового элемента 3, связанного с трансформатором 26 тока, обеспечивает отсутствие подпитки током точки 6 к.з,, и в переходных режимах и позволяет осуществлять управление тиристоров минимальными по ширине импульсами, чем обеспечивается повышение надежности работы биполярной группы тиристоров вводного выключателя 5

Блок управления тиристорами биполярной группы вводного выключателя 6 работает аналогично.

Секционный выключатель 11 в нормальном режиме отключен„ Биполярная группа тиристоров тиристорного комму- 5 татора 12 получает непрерывную серию импульсов от блока 16 управления. При этом тиристоры тиристорного коммутатора 12 включены и обеспечивают протекание уравнительных токов между секциями 9 и 10. Выключатели 17 - 19 включены и нагрузка получает питание от источников 1 и 2.

В нормальном режиме разница напряжений по модулю и фазе между секциями 9 и 10 невелика. В связи с этим нелинейный реактор 13, в качестве которого наиболее целесообразно использовать катушку с железом, находится в магнитном состоянии, при котором индукция ниже индукции насыщения. В результате сопротивление нелинейного реактора велико и через тиристоры биполярной группы тиристорного коммутатора 12 протекает незначительный уравнительный ток любого направления.

Латчики 11 и 15 тока выполнены в виде электронных быстродействующих реле и в нормальном режиме не работают. Уставка датчика 1 тока выбрана

0

5

7(705958 8

большей номинального тока нагрузки включить секционный выключатель 11. секции 9, а уставка датчика 15 токаДля повышения надежности работы меж- выбрана пропорциональной номинальномусекционной связи целесообразно приме- току минимальной нагрузки, возможнойнение датчика 15 тока с временем сра- на секции 9 шин (в случае отключениябатывания большим времени срабатывания части потребителей секции 9).датчика 1 тока, чтобы срабатывания

При исчезновении питания со сторо-датчика 15 тока вообще не происходи- ны одного из вводов, например при к„з0л° ПРИ появлении к.з. на секции 9. в точке 6, возникает амплитудная и QУстройство обеспечивает также ав- фазовая разность напряжений между сек-тематическое подключение восстановив- циями 9 и 10, при этом нелинейныйшегося источника, например источника реактор 13 насыщается и секции 9 и 101, к секции шин следующим образом, параметрически объединяются вследст-Измерители kQ и Ц напряжения, вне того, что блок 16 управления обес-|5подключенные к трансформаторам 22 и печивает включенное состояние тиристо-2 напряжения, измеряют величины на- ров тиристорного коммутатора 12. Под-пряжения по всем трем фазам источника ключение секции 10 шин происходит1 и секции 9 шин. В элементе М срав- практически безынерционно и до момен-нения эти величины сравниваются пота отключения точки 6 к.з. обеспечи- 20Фазно Для обнаружения перекоса фаз, вая непрерывность синусоиды напряже-например, при однофазном к. по- ния на секции 9 шин. При этом реверсмощью сумматоров, работающих на раз- мощности и подпитка точки 6 к.з. неность входных величин, С помощью эле- происходят, так как биполярная труп-мента М сравнения определяется допу- па тиристоров 5 пропускает мощность 25стимая величина разности между дейст- только от источника к нагрузке.вующими значениями напряжений и при

Датчик 11 тока не срабатывает отдостижении разности менее допустимой

тока нагрузки на секции 9 шин. Послена выходе элемента kk сравнения напперехода нелинейного реактора в сое-ряжений появляется сигнал, разрешаютояние с малым внутренним сопротивле- 30Щий работу блока 7 управления по ранием срабатывает датчик 15 тока, име-венству напряжений., Сигнал поступает

ющий уставку, пропорциональную номи-на третий вход элемента И 36. Аналональному току минимально возможнойгично работают измерители 2 и 3

нагрузки секции 9, и включает секци-частоты и элемент k$ сравнения частот,

онный выключатель 11. Таким образом, 35сигнал от которого поступает на четобеспечивается безынерционное подклю-вертый вход элемента И. Но сравнение

чение нагрузки секции 9 При этомчастот можно проводить по одной фазе

отсутствует подпитка точки 6 ксз„,ввиду их равенства по всем фазам.

несмотря на опережающее срабатываниеКроме того, на первый и второй входы

межсекционной связи до момента от- 40элемента И 36 подаются сигналы от одключения точки 6. ,новибраторов 35 и 39 узких импульВ случае, если к.з. имеет местосов. Совпадение этих импульсов озна- со стороны электроприемника секции 9,чает, что напряжения источников 1 и 2 например в точке , или не секции 9,совпадают по фазе. Ширина узких им- секция 10 также параметрически 45пульсов одновибраторов 35 и 39 выби- подключается через нелинейнымрается из условия допустимого несов- реактор 13, но датчик 1 тока сраба- падения фаз напряжений двух источни- тывает и отключает блок 16 управле-ков. Совпадение сигналов от элемента ния, отключая связь секций 9 и 10. сравнения частот и сигналов от од- Отключение блока 16 управления фикси- soновибраторов 35 и 39 узких импуль- руется. Вместе с датчиком 11 токасов означает выполнение всех усло- срабатывает датчик 15 тока, но таквий сихронизации источников. При этом как срабатывание секционного выклю-элемент И 36 выдает сигналы на включателя 11 происходит с задержкой, точение замыкающего ключа 31, разрешаю- сработавший датчик 1 тока успевает 55щую РаботУ блока 7 управления. В ка- отключить тиристорный коммутатор 12.честве замыкающего ключа 31 использу- При этом по цепи нелинейного реакторается тиристор, открывание которого 13 прекратится ток и сигнал на выходепроисходит выходным сигналом элемен- датчика 15 тока.исчезнет, не успевта И 36, а закрывание - по окончании

прохождения импульсам от одновибра- тора 30 широкого импульса. Если при этом анодное напряжение на тиристоре вводного выключателя 5 окажется положительным, происходит включение этого тиристора., Аналогично включаются все остальные тиристоры во всем трем фазам.

После подключения восстановившегося источника 1 к секции 9 шин через вводный выключатель 5 секционный выключатель 11 отключают и устройство работает в нормальном режиме, как было описано ранее До отключения секционного выключателя 11 снимают фиксацию отключения блока 16 управления.

Аналогично устройство работает и при восстановлении питания от источника 2 после его отказа„

Необходимость контроля синфазнос- ти напряжений источников и на секциях 9 и 10 шин вызвана следующим. При рае- синхронизации источников 1 и 2 из-за разрыва связей между ними по каким- либо причинам подключение источника 1 на секцию 9 после его восстановления может произойти в момент, когда фазные напряжения источника 1 и на секции 9 будут сдвинуты примерно на 180°о При этом, если не проводить контроля синфазности напряжений, возникает переток мощности между источниками следующим образом (рассмотрим на примере тиристора вводного выключателя 5, работающего по положительной полуволне напряжения источника 1)« Расфаэирование;, источников 1 и 2 приводит к синусоидальному анодному напряжению на тиристоре, действующее значение которого примерно достигает двойного значения номинального напряжения, так как его мгновенное значе10

15

20

открывание тиристора обеспечит протекание тока мерез тиристор, вдвое боль шего тока к„з., (так как онодное на- с пряжение примерно равно двойному номинальному фазному напряжению). Такой ток будет протекать через каждый тиристор. Поэтому осуществляемый в устройстве контроль синфазности источников повышает его надежность.

Использование изобретения обеспечивает повышение надежности устройства за счет контроля синфазности источников переменного тока при включении тиристоров вводного выключателя после восстановления отказавшего источника, который может оказаться работающим в противофазе с основным источником, учитывая, что при этом возникают условия для пропускания мощности вводным выключателем в обратном направлении, если контроля синфазности не проводить„

25 Формула изобретения

Устройство электроснабжения с резервированием, содержащее два источника переменного тока, два понижающих

30 трансформатора, трансформаторы напряжения и тока на стороне высшего напряжения понижающих трансформаторов, две секции шин, два вводных выключателя между выходами понижающих тран,, сформаторов и секциями шин, выполненных в виде биполярных групп тиристоров, каждый из тиристоров соединен со своим блоком управления, последний включает в себя первый и второй поро40 говые элементы, первый связан через диод с соответствующей фазой трансформатора напряжения, второй - с этой же фазой трансформатора тока, выход первого порогового элемента соединен с

ние равно разности мгновенных значений45 ВХ°Д°М одновибратора широких импуль- напряжения после трансформатора 3 и сов , а второго - с входом останова

генератора импульсов управления ти- ристором вводного выключателя, секционный выключатель, параллельно кото- ,Q рому подсоединен нелинейный реактор, соединенный последовательно с тирис- торным коммутатором, выполненным в виде биполярной группы тиристоров, управляющие электроды которых связа- . ны через блок управления с выходом первого датчика тока нелинейного реактора, выход второго датчика тока нелинейного реактора соединен с цепью включения секционного выключатенапряжения на секции 9 Причем положительная полуволна анодного напряжения будет совпадать с положительной полуволной напряжения источника 1„ Тиристор открывается широким импульсом, совпадающим с передним фронтом положительной полуволны напряжения источника 1. Поэтому сохранившийся (при отставании анодного напряжения) или появившийся (при опережении анодного напряжения относительно напряжения источника 1) широкий импульс на

5

0

открывание тиристора обеспечит протекание тока мерез тиристор, вдвое боль шего тока к„з., (так как онодное на- с пряжение примерно равно двойному номинальному фазному напряжению). Такой ток будет протекать через каждый тиристор. Поэтому осуществляемый в устройстве контроль синфазности источников повышает его надежность.

Использование изобретения обеспечивает повышение надежности устройства за счет контроля синфазности источников переменного тока при включении тиристоров вводного выключателя после восстановления отказавшего источника, который может оказаться работающим в противофазе с основным источником, учитывая, что при этом возникают условия для пропускания мощности вводным выключателем в обратном направлении, если контроля синфазности не проводить„

Формула изобретения

Устройство электроснабжения с резервированием, содержащее два источника переменного тока, два понижающих

трансформатора, трансформаторы напряжения и тока на стороне высшего напряжения понижающих трансформаторов, две секции шин, два вводных выключателя между выходами понижающих трансформаторов и секциями шин, выполненных в виде биполярных групп тиристоров, каждый из тиристоров соединен со своим блоком управления, последний включает в себя первый и второй пороговые элементы, первый связан через диод с соответствующей фазой трансформатора напряжения, второй - с этой же фазой трансформатора тока, выход первого порогового элемента соединен с

5 ВХ°Д°М одновибратора широких импуль- сов , а второго - с входом останова

генератора импульсов управления ти- ристором вводного выключателя, секционный выключатель, параллельно кото- Q рому подсоединен нелинейный реактор, соединенный последовательно с тирис- торным коммутатором, выполненным в виде биполярной группы тиристоров, управляющие электроды которых связа- . ны через блок управления с выходом первого датчика тока нелинейного реактора, выход второго датчика тока нелинейного реактора соединен с цепью включения секционного выключатеп1

ля, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе устройства путем контроля син фазности источников переменного тока при включении их на параллельную работу, в него введены два дополнительных трансформатора напряжения, подключенные входами к первой и второй секциям шин, два блока сравнения час тот и напряжений, каждый из которых содержит два измерителя напряжения, подсоединенных один к трансформатору напряжения, Подключенному по стороне высшего напряжения понижающего транс форматора, другой к дополнительном трансформатору напряжения, два измерителя частоты, подключенные к эЧим же трансформаторам напряжения, элемент сравнения напряжений, к двум f входам которого присоединены выходы измерителей напряжения, а также элемент сравнения частот, к двум входам

12

которого присоединены выходы измерителей частоты, а в каждый блок управления тиристора вводного выключателя введены третий пороговый элемент, соединенный входом через диод с соответствующей фазой дополнительного трансформатора напряжения, по два одновиб- ратора узких импульсов, соединенных входами с выходами первого и третьего пороговых элементов, по одному элементу И, к первому и второму входам которого подсоединены выходы од- новибраторов узких импульсов, а третий и четвертый входы элемента И соединены с выходами элементов сравнения напряжений и частот, по одному замыкающему ключу между выходом одно- вибратора широких импульсов и входом пуска генератора импульсов управления т-иристорами вводных выключателей, управляющий вход ключа соединен с выходом элемента И.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам автоматики в системах гарантированного электроснабжения переменным током потребителей, не терпящих перерывов в электроснабжении. Цель изобретения - «повышение надежности в работе устройства путем контроля синфазности источников переменного тока при включении их на параллельную работу„ Устройство содержит два источника 1 и 2 переменного тока, два положительных трансформатора 3 и 4, вводные тиристорные выключатели 5 и 6 и секционный выключатель 11„ Блок 7 управления каждым тиристором вводного выключателя 5 и 6 содержит не только элементы сравнения частот и напряжений первичных источников на шинах 9 и 10 гарантированного питания, но и одновибраторы 35 и 39 формирующие короткие импульсы в моменты перехода через ноль этих напряжений. При несовпадении импульсов,на выходах одновибраторов 35 и 39 включение тиристорных выключателей не происходит „ 1 ил. г (Л