Устройство для защиты от самовозбуждения подстанций с делителями напряжения,питающих асинхронные двигатели Советский патент 1977 года по МПК H02H7/26 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты от самовозбуждения подстанций с делителями напряжения (ПДН), питающих крупные асинхронные двигатели.

Этот вид самовозбуждения подстанций с делителями напряжения представляет частотную реакцию роторов асинхронных двигателей, питаемых от электроустановок, содержащих последовательно с ними включенную емкость и проявляется в биениях тока двигателей и общей нагрузки подстанций, амплитуда которых определяется величиной скольжения роторов двигателей, а период функционально связан с собственной частотой контура, включающего емкость делителя напряжения, а также индуктивности компенсирующего реактора и понизительного трансформатора подстанции. Самовозбуждение схемы ПДИ приводит к колебаниям электромагнитного момента и скорости вращения двигателей, вызывая длительное увеличение позребляемого тока, соразмерного по величине с пусковым, и повреждения двигателей из-за перегрева обмоток.

Кроме того, искаженный биениями ток нагрузки ПДН из-за некоторой расстройки резонансной части схемы, обусловленной ступенчатым изменением индуктивности компенсирующего реактора, вызывает колебания напряжения на щинах подстанции и приводит к возбуждению других двигателей, а к мерцанию ламп накаливания, утомляющему глаза.

Описанный режим работы подстанции неприемлем и предотвращаться при расчете схемы подстанции. Тем не менее в процессе эксплуатации возможно непреднамеренное возникновение условий самовозбуждение схемы подстанции, например, вызванное установкой дополнительных крупных асинхронных двигателей, изменением настройки схемы подстанцин и рядом других причин.

Известно устройство для подавления самовозбуждения в схемах подстанций.

В этом устройстве осуществлено автоматическое кратковременное подключение к щинам подстанции балластных сопротивлений с помощью симисторов. Реагирует оно лищь на

превыщение определенного уровня напряжения на щинах подстанции и предназначено для подавления резонансных скачков напряжения на ранней стадии их развития. Однако такое защитное устройство не может быть использовано для подавления самовозбуждения в схеме подстанции при питании асинхронных двигателей, поскольку оно не реагирует на биения в токе двигателей и нагрузки подстанции, свойственные этому внду самовозбуждения,

при которых сколько-нибудь значительное превышение номинального Напряжения на шинах не имеет места. Для подавления самовозбуждения в схеме подстанции, питающей асинхронные двигатели, используют балластные сопротивления, подключенные постоянно к низковольтным шинам подстанции. Потребление этих сопротивлений превышает суммарную мошность подключенных двигателей. Такое устройство подавления самовозбуждения, является прототипом изобретения. Основной недостаток этого устройства - постоянные потери электроэнергии в балластных сопротивлениях Цель изобретения - устранение постоянных 15 потерь электроэнергии в балластных сопротивлениях. Эта цель достигается тем, что в устройство введены блок выделения огибающей биений, блок симисторов, блок питания с выходным тиристором и блок выдержки времени, 20 причем блок выделения огибающей биений включен входом в цепь низковольтного ввода подстанции, а выходом подключен к аноду и управляющему электроду тиристора блока питания, катод которого через выходные размы- 25 кающие контакты блока выдержки времени соединен с управляющими электродами блока симисторов, силовые электроды которых соединяют балластные активные сопротивления в схему звезды, а к одному из указанных ак- 30 тивных сопротивлений подключен вход блока выдержки времени. При этом блок выделения огибающей биений содержит двухобмоточный трансформатор, каждая обмотка которого шунтирована конденсатором и подключена к 35 своему выпрямительному мосту, один из которых включен на входе блока, а к другому подключен транзистор, коллекторная цепь которого соединена с управляющим электродом тиристора, включенного в накопительную схе- 40 му, на выходе которой включено электромагнитное реле с замыкающими контактами. На чертеже приведена принциниальная схема предлагаемого устройства, где 1 - блок выделения огибающей биений; 2 - блок пита- 45 ния; 3 - блок выдержки времени; 4 - активные балластные сопротивления; 5 - блок симисторов; 6 - щунт в цепи низковольтного ввода подстанции; 7-10 - диоды выпрямительных мостов; И -14 - конденсаторы вы- 50 прямительных мостов; 15 - трансформатор; 16 - шунтирующий конденсатор; 17 - транзистор; 18 - тиристор; 19 - конденсатор накопнтельной схемы; 20 - пороговый элемент накопительной схемы; 21-электромагнитное ре- 55 ле накопительной схемы; 22 - диод; 23, 24, 25 - резисторы; 26 - трансформатор блока питания; 27 - выпрямительный мост блока питания; 28 - выходной тиристор блока питания; 29- выходные реле блока выдержки времени; 60 30- конденсатор блока выдержки времени; 31-резистор цепи заряда конденсатора 30; 32 - пороговый элемент; 33 - диод; 34 - симисторы; 35 - сигнальное реле. Устройство работает следующим образом. 65 На вход блока 1 выделения огибающей биений подается напряжение, снимаемое с шунта 6, включенного в цепь низковольтного ввода подстанции. В этом блоке 1 осуществляется фильтрация составляющей напрял ение промышленной частоты и выделение на вторичной обмотке трансформатора 15 низкочастотной огибающей тока при асинхронном самовозбуждении. В нормальном режиме работы подстанции к входу защитного устройства приложено только напряжение промышленной частоты с амплитудой пропорциональной току нагрузки. При этом огибающая кривой выпрямленного напряжения из-за достаточно высокой фильтрации составляющей промыщленной частоты представляет практически постоянную величину, которая трансформатором 15 не трансформируется. Поэтому на вторичной обмотке трансформатора 15 напряжение отсутствует и транзистор 17 остается в закрытом состояиии - защита не действует, При появлении в токе нагрузки подстанции биений, свидетельствующих о начале самовозбуждения в токе вторичной обмотки трансформатора 15, появляется низкочастотная составляющая, с частотой биений, которая выпрямляется посредством диодов 9, 10 и удваивается на конденсаторах 13, 14 и с них подается па вход транзистора 17. Под действием выпрямленного напряжения с двойной субгармоиической частотой транзистор открывается. С той же частотой открывается и тиристор 18 накопительной схемы, в цепь управления которого включен выход транзистора 17. При длительности биений в токе нагрузки подстанции, превышающей заданную (0,5с) напряжение на конденсаторе 19 накопительной схемы достигает напряжения срабатывания порогового элемента - вследствие чего сработает выходное реле 21 накопительной схемы и своими контактами замкнет цепь управления выходного тиристора 28 блока питания 2, который обеспечивает питание постоянным током цепи управления симисторов. Тиристор 28 открывается, подает на управляющие электроды симисторов 34 питание постоянным током и открывает их. Открытые симисторы 34 по схеме трехлучевой звезды подключают к шииам подстанции активные балластные сопротивления 4 и обеспечивают подавление самовозбуждения подстанции. С момента подключения к шинам сопротивлений последние обтекаются током, а унавшее напряжение на одном из них прикладывается к входу блока 3 выдержки времени, состоящего из диода 33, конденсатора 30, переменного резистора 31, порогового элемента 32 и выходного реле 29. При напряжении на конденсаторе 30, равном напряжению срабатывания порогового элемента 32, сработает выходное реле 29 этого блока, которое своим нормально замкнутыми контактами кратковременно разомкнет цепь питания управляющих электродов симисторон 34. При этом разомкнется цепь пита