Устройство шунтирования поврежденной изоляции фазы Советский патент 1993 года по МПК H02H9/08 

Изобретение относится к. электроэнергии, в частности, к электрическим сетям на- пряжением 6-35 кВ и может быть использовано для защиты электрооборудования от внутренних перенапряжений.

. Цель изобретения - обеспечение принудительного гашения тиристоров шунтирующих групп и улучшение быстродействия отключения аварийных режимов междуфазных замыканий через землю за счет искусственной коммутации.

Указанная цель достигается тем, что устройство шунтирования поврежденной изоляции снабжено дополнительно двумя коммутирующими конденсаторами, двумя группами коммутирующих тиристоров, их блоками управления, датчиками тока, пороговыми и запирающими устройствами и элементом ИЛИ-НЕ, причем, коммутирующие конденсаторы включены последовательно и подзаряжаются относительно их общей точки до положительного и отрицательного потенциала устройством подзаряда по схеме

однофазного выпрямителя с нулевым выводом. Общая точка конденсаторов соединена через ограничительный дроссель с землей, а другими выводами конденсаторы соединены соответственно через первую и вторую группу коммутирующих тиристоров с фазными проводами.

Каждый датчик тока шунтирующих ти- ристорных групп, имеющих общий анод и общий катод, включен через пороговое устройство на соответствующие блоки управления коммутирующих тиристоров, а через логический элемент ИЛИ-НЕ на запирающий блок.

В результате применения устройства дуговое замыкание фазы на землю в месте повреждения переходит в металлическое замыкание той же фазы и ограничивается время действия дуги, а следовательно и возникающих перенапряжений. Одновременно, если возникает междуфазное замыкание через землю (пробивается изоляция других фаз), то устройство принудительно отключасо

с

00

о о

J

00

о

ется звеном искусственной коммутации, которое управляется датчиком тока и пороговым устройством. При этом ограничивается длительность дуговых перенапряжений, повышается надежность работы средств огра- 5 ничения перенапряжений и устройства шунтирования поврежденной изоляции фазы в режимах междуфазных замыканий через землю.

На фиг. 1 показана принципиальная Ю схема устройства.

Устройство содержит шунтирующие встречно-параллельные группы тиристоров и их блоки управления по числу фаз 1,2,3; две группы коммутирующих тиристоров А и 15 5, два коммутирующих конденсатора б и 7 с зарядными диодами 8 и 9 и трансформатором 10, блоки управления коммутирующих тиристоров 11,12, состоящие из генераторов импульсов и импульсных трансформато- 20 ров и осуществляющих потенциальную развязку управляющих электродов различных фаз; управляющие датчики тока 13 и 14, представляющие собой трансформаторы тока, либо магнитные усилители, выход сиг- 25 нала с которых пропорционален величине тока; пороговые устройства 15 и 16; логический элемент ИЛИ-НЕ - 17, выход которого соединен с запирающим блоком 18, состоящим из последовательно соединенных эле- 30 ментов НЕ и И по одному на каждую фазу сети (фиг. 2); датчики обнаружения повреждений изоляции фаз 19,20,21 и запирающий блок работы устройства при отыскании замыкания на землю 22, сигналы с которых 35 поступают на входы логических элементов И блока 18 соответствующих фаз сети, на

входы логических элементов И смежных фаз сети поступают инверсные сигналы датчиков 19,20,21 с логических элементов НЕ бло- 40 ка 18; токоограничивающий дроссель 23.

Для обеспечения независимого гашения шунтирующих тиристоров, имеющих общий катод и анод в схеме предусмотрено 45 включение двух конденсаторов 6 и 7, которые включены последовательно, заряжаются от устройства подэаряда по схеме однофазного выпрямителя с нулевым выводом (диоды 8 и 9 и трансформаторы 10) 50 до противоположной полярности (конденсатор 6 - отрицательной, 7 - положитель- ной) относительно общей точки. Управление гашением тиристоров осуществляется датчиками тока 13 и 14, которые включают ком- 55 мутирующие тиристоры первой 4 и второй 5 групп через пороговые устройства 15 и 16 и их блоки управления 11,12.

В цепи разряда конденсаторов включен токоограничивающий дроссель 23 для снижения скорости нарастания тока в силовой цепи искусственной коммутации.

Устройство шунтирования изоляции поврежденной фазы работает следующим образом.

При возникновении замыкания одной из фаз на землю (например, фазы А) на вход блока 18 подается сигнал с датчика повреждения изоляции фазы А - 19 (фиг. 2). На других входах блока 18 присутствуют разрешающие сигналы с запирающего блока 22 устройства при отыскании замыкания на землю и логического элемента 17 - ИЛ И-Н Е, т.к. в данный момент не осуществляется поиск замыкания на землю и первая 4 и вторая 5 группы коммутирующих тиристоров отключены. С выхода блока 18 подается сигнал на блок управления встречно-параллельной шунтирующей группы тиристоров 1. Каждый тиристор устройства работает полпериода, промышленной частоты и ток замыкания на землю проходит поочередно через датчики тока 13 и 14. Если междуфазных замыканий нет, устройство отключается только оперативным персоналом для отыскания повреждения. При возникновении замыкания на землю в другой фазе (например, В)и включенной тиристор- ной шунтирующей группе в фазе А резко возрастает ток через тиристоры шунтирующей группы 1 из-за междуфазного замыкания через землю. В этом случае снятие импульсов управления с тиристоров группы 1 приводит к отключению аварийного тока за время 0,01-0,02 с (полпериода промышленной частоты плюс инерционность устройства обнаружения). Однако такого быстродействия недостаточно и тиристоры разрушаются нарастающим током КЗ. Для увеличения быстродействия отключения аварийного режима используется цепь принудительного (искусственного) гашения шунтирующего тиристора. Пусть был включен тиристор шунтирующей группы 1с общим анодом, тогда датчик тока 14 подает сигнал повышенного уровня на пороговое устройство 16, которое включает блок управления 12 второй группой коммутирующих тиристоров 5, включается тиристор фазы А и коммутирующий конденсатор 7 через открытый тиристор фазы А второй группы коммутирующих тиристоров 5 создает встречный ток через открытый тиристор, входящий в группу шунтирующих тиристоров с общим анодом фазы А..При этом на входе блока 18 появляется сигнал запрета с логического элемента ИЛИ-НЕ - 17, это приводит к снятию импульсов управления с тиристоров шунтирующей группы 1. Происходит быстрое (0,001 с) прерывание

тока и шунтирующее устройство отключается. Если КЗ возникает в момент включенного состояния тиристора катодной группы, то он гасится конденсатором 6 и тиристо- ром первой коммутирующей группы 4. Отыскание места повреждения изоляции производится специальными устройствами. В этом режиме на блок 18 поступает сигнал запрета с блока 22, что приводит к отключению системы управления встречно-параллельными группами тиристоров.

. Использование устройства шунтирования изоляции поврежденной фазы в сочетании с ограничителями перенапряжений выгодно отличается от известных устройств, так как позволяет защитить само устройство от аварийных токов и повысить надежность работы устройств ограничения перенапряжений, что улучшит условия работы кабельной сети и высоковольтных двигателей и даст экономию в народном хозяйстве за счет снижения ущербов от перерывов электроснабжения и сокращения эксплуатационных расходов на ремонт кабелей и двигателей.

Формулаизобретения 1. Устройство шунтирования поврежденной изоляции фазы в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, содержащее встречно параллельные шунтирующие группы тиристоров по числу фаз. подключенные первыми выводами к фазным проводам, блоки управления тиристо- рами и датчики обнаружения поврежденной фазы, отл ича ю щеес я тем, что, с целью обеспечения принудительного гашения тиристоров шунтирующих групп и увеличения

быстродействия, в него дополнительно введены два коммутирующих конденсатора с устройством подзаряда, две группы коммутирующих тиристоров с блоками управле- 5 ния, запирающий блок, логический элемент ИЛИ-НЕ, два пороговых блока и два датчика тока, причем шунтирующие тиристоры, имеющие общий катод, вторыми выводами обь- единены в общую точку и подключены к

0 заземляющей клемме через первый датчик тока, а шунтирующие тиристоры, имеющие общий анод, вторыми выводами объединены в общую точку и подключены к заземляющей клемме через второй датчик тока,

5 выходы первого и второго датчиков тока через первый и второй пороговые блоки соединены соответственно с блоками управления первой и второй групп коммутирующих тиристоров и первым и вторым входами логи0 ческого элемента ИЛИ-НЕ, вывод которого соединен с первым входом запирающего блока, а второй и последующие входы - с датчиками обнаружения .поврежденной фазы, выходы запирающего блока по числу фаз

5 соединены соответственно с блоками управления встречно-параллельных шунтирующих . групп тиристоров, первый и второй коммутирующие конденсаторы подключены соответ- ственно к первой и второй группам

0 коммутирующих тиристоров и устройству подзаряда.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью упрощения и обеспечения заряда первого и второго конденса5 торов соответствующего потенциала, устройство подзаряда конденсаторов выполнено по схеме однофазного выпрямителя с нулевым выводом.

Область использования: защита электрооборудования в сетях напряжением 6-35 кВ от внутренних перенапряжений. Сущность изобретения: устройство снабжено двумя коммутирующими конденсаторами, которые заряжаются до положительного и отри- цательного потенциала относительно общей точки двумя группами коммутирующих тиристоров и устройствами их управления. Ускорение гашения тиристоров шунтирующих групп достигается за счет их принудительной (искусственной) коммутации, что значительно снижает время гашения шунтирующего тиристора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.