ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПОДСТАНЦИЯ ПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1996 года по МПК H02J1/00 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано на преобразовательных подстанциях передачи постоянного тока.

Известны устройства преобразовательных подстанций передачи постоянного тока, содержащие преобразовательные блоки, включающие трансформаторы с подключенными вентильными мостами, причем первичные обмотки указанных трансформаторов соединены последовательно [1, 2, 3]
Преимуществом схем с последовательным соединением обмоток является малая кратность аварийных токов при перекрытиях изоляции, пробоях разрядников и обратных зажиганиях вентилей.

Недостатком известного устройства является возникновение значительных перенапряжений, возникающих в следующих режимах:
при нормальной работе из-за неравномерного деления напряжения между последовательно соединенными первичными обмотками трансформаторов в те интервалы времени, когда идет коммутация вентилей у одних мостов и не идет у других, эти перенапряжения воздействуют на оборудование не коммутирующих в данный момент мостов;
при запирании или пропусках зажигания вентилей у части мостов (в наиболее неблагоприятном случае у одного из мостов), этим перенапряжениям подвергается оборудование мостов, в которых произошло нарушение работы;
при перекрытиях изоляции, пробоях разрядников и обратных зажиганиях вентилей у части мостов, этим перенапряжениям подвергается оборудование остальных ("здоровых") мостов.

Цель изобретения ограничение перенапряжений и аварийных токов в преобразовательных блоках.

Это достигается тем, что на преобразовательной подстанции передачи постоянного тока, содержащей блоки, выполненные из преобразовательных трансформаторов, первичные обмотки которых подсоединены к питающей сети, а к вторичным обмоткам подсоединены вентильные мосты, первичные обмотки по меньшей мере двух указанных трансформаторов соединены между собой параллельно, в группы параллельно соединенных обмоток соединены между собой последовательно.

На фиг. 1 3 изображены варианты выполнения преобразовательной подстанции.

Преобразовательная подстанция содержит вентильные мосты 1-6, преобразовательные трансформаторы 7 12, шины 13 питающей сети, заземленную нейтраль 14 трансформаторов. Вторичные обмотки трансформаторов 7 12 присоединены к вентильным мостам 1 6.

На стороне постоянного тока вентильные мосты 1- 6 могут быть соединены между собой последовательно, параллельно или же могут быть включены в иные электрические цепи с одинаковыми токами в установившихся режимах.

Для сокращения числа трансформаторов у предлагаемого преобразователя можно каждую пару мостов (1 и 2), (3 и 4), (5 и 6) питать от общих трансформаторов 15, 16 и 17 (фиг. 2).

Первичные обмотки, расположенные на разных стержнях каждого такого трансформатора, соединены между собой параллельно, а с первичными обмотками других трансформаторов последовательно. Вторичные обмотки у всех трансформаторов расщеплены и присоединены к вентильным мостам.

Преобразовательный блок с параллельно-последовательным питанием принципиально может быть выполнен при любом числе m параллельно включаемых в каждой группе сетевых обмоток трансформаторов и любом числе n последовательно питаемых групп обмоток (фиг. 3). Общее количество мостов в этом случае составляет m x n.

В случае необходимости в схеме может быть заземлена нейтраль.

Преобразовательная подстанция работает следующим образом. Если в схеме (фиг. 1) трансформаторы 7, 9 и 11 имеют соединение вентильных обмоток в звезду, а трансформаторы 8, 10 и 12 в треугольник, то при нормальной работе преобразователя вентили моста 1 коммутируют одновременно с вентилями мостов 3 и 5, а вентили моста 2 одновременно с вентилями мостов 4 и 6. Поэтому каждая пара параллельно соединенных первичных обмоток трансформаторов в любой момент времени находится в одинаковых условиях с другими, благодаря чему питающие напряжения делятся между последовательно соединенными сетевыми обмотками разных трансформаторов достаточно равномерно и составляют в данном случае 1/3 приложенного в точке 13 напряжения сети U.

При запираниях или пропусках зажигания вентилей в каком-нибудь одном из мостов (например, в мосте 1) возникающие перенапряжения ограничиваются нагрузкой моста 2 этой же пары.

Следовательно, величина напряжения на сетевой обмотке моста 1 изменится от величины

до
где Z входное сопротивление трансформатора со стороны его сетевой обмотки.

Кратность перенапряжений будет равна При отсутствии параллельного соединения сетевых обмоток (у прототипа) кратность перенапряжений достигает 3.

В общем виде для параллельных обмоток при последовательных группах (фиг. 3) кратность перенапряжений в этих режимах определяется по формуле

Очевидно, что в известной схеме, т.е. при m 1; К П, а в предлагаемой при m __→ ∞ K_пз__→ 1..

При n 3, m 2, К_пз 1, 5, но перенапряжения получаются одинаковыми как в случае исчезновения тока в одном из мостов, так и в случае короткого замыкания (для которого кратность К_пз). Это является технически наиболее рациональным и может быть выполнено в общем случае при К_пз К_кз, откуда m n-1.

В предлагаемых преобразователях при перекрытиях изоляции, пробоях разрядников и обратных зажиганиях вентилей какого-нибудь моста (например, моста 1) оборудование "здоровых" мостов 3, 4, 5 и 6 подвергается перенапряжениям как и при аналогичных нарушениях у прототипа. Однако в предлагаемом устройстве имеется возможность снижения этих перенапряжений путем увеличения числа последовательно питаемых мостов, тогда как у прототипа этот путь обычно неприемлем из-за чрезмерных перенапряжений при запираниях и пропусках зажигания вентилей, кратность которых тем выше, чем большее число мостов имеет последовательное питание. ЫЫЫ2

Преобразовательная подстанция передачи постоянного тока, содержащая блоки, выполненные из преобразовательных трансформаторов, первичные обмотки которых подсоединены к питающей сети, а к вторичным обмоткам подсоединены вентильные мосты, отличающаяся тем, что, с целью ограничения перенапряжений и аварийных токов, первичные обмотки по меньшей мере двух указанных трансформаторов соединены между собой параллельно, а группы параллельно соединенных обмоток соединены между собой последовательно.

Преобразовательная подстанция передачи постоянного тока, содержащая блоки, выполненные из преобразовательных трансформаторов, первичные обмотки которых подсоединены к питающей сети, а к вторичным обмоткам подсоединены вентильные мосты, отличающаяся тем, что, с целью ограничения перенапряжений и аварийных токов, первичные обмотки по меньшей мере двух указанных трансформаторов соединены между собой параллельно, а группы параллельно соединенных обмоток соединены между собой последовательно.