Устройство для защиты мощных преобразовательных установок Советский патент 1991 года по МПК H02H9/06 H02H7/12 

ку питания через коммутирующее устрОЙСТВОо

8о Устройство по ппо1,2 и 7, отличающееся тем, что электроды установлены на оси, перпендикулярной к оси силовых электродов и проходящей через центр искрового промежутка, симметрично относительно этого центра.

9, Устройство по пПо 1,4 и 7, отличающееся тем, что по,п(жигающие электроды установлены на оси, образованной пересечением двух вертикальных плоскостей одна из которых проходит через горизонтальную ось одного из силовых электродов, а другая - через прямую, соединяющую точки, находящиеся на серединах дуг полусфер двух других силовых

электродов, сверху и снизу на одинаковых расстояниях от силовых электродов,

10о Устройство по пп„ 1,5,6 и 7, отличающееся тем, что поджигающие электроды установлены в вертикальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось одного из силовых электродов так, что их оси образуют угол не больше 90, биссектрисой которого является горизонтальная ось одного из силовых электродов, при этом искровой промежуток, образованный поджигающими электродами, совпадает с центром искрового промежутка между силовыми электродами, причем вертикально расположенные силовые электроды выполнены регулируемыми о

1о УСТРОЙСТВО'для ЗАПЩТЫ МОЩНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК, в контур аварийного тока которых включены вентили, например, для плавки гололеда на проводах воздушных линий электропередачи, содержащее регулируемые искровые промежутки с силовыми электродами из низкоом- ного материала, отличающе е- с я тем, что, с целью повьшения надежности, защиты от аварийных токов и перенапряжений^ в контур аварийного тока включены предохранители, каждый из которых вместе с вентилями зашунтирован искровым промежутком,2о Устройство по По1, отличающе е с я тем, что искровой промежуток выполнен двухэлектродным в виде полусфер»'Зо Устройство по По 1, о т л и ч а^ ю щ е е с я тем, что предохранители включены в рассечку питающих цепей преобразователя.4. Устройство по По 1, о т л и ч а- ю Щ е ее я тем, что предохранитель •включен в рассечку цепи постоянного тока, а шунтирующий искровой лроме- жуток выполнен трехэлектродным в ви- 'де полусфер, расположенных продольными осями в горизонтальной плоскостипод углом 120 друг к другу, при этом третий электрод подключен к общей точке преобразователя и предохранителя ,5о Устройство по По 1, о т л и ч 3-ю щ е е с я тем, что искровой промежуток может быть вьтолнен четырех- электродным в виде полусфер, при этом три электрода расположены продольными осями в горизонтальной плоскости под углом 120" друг к другу и подключены к вводам переменного тока преобразователя, а четвертый размещен на вертикальной оси разрядного промежутка с одной стороны от горизонтально расположенных электродов и подключен к полюсу постоянно1''о тока преобразователя.6. Устройство по ПП.1 и 4, о т - личающееся тем, что'искровой промежуток выполнен пятиэлект- родным., лри этом пятый электрод jsas*- мещен на вертикальной оси разрядного промежутка с одной стороны от горизонтально расположенных элек?гро- дов и подключен к другому полюсу постоянного тока преобразователя о7» Устройство по пп.1 и 2, о т - личающееся тем, что, с целью быстродействия оно снабжено трансформатором, а искровой промежуток снабжен двумя пoджиJaющими• электродами из высокоомного материала, выполненными в виде цилиндров с закругленными краями диаметром,, много меньшим диаметра по'лусфер силовых электродов, которые подключены к вторичной обмотке трансформатора, первичная обмотка которого подключена к самостоятельному источник ^о9сдсо00сд о ел>&

Изобрете1чие относится к технике защиты прео(5разователей от сверхтоков и перенапряжений и может найти применение для защиты высоковольтных преобразователей, например, устаноБОК для плавки гололеда постоянным и пульсирующим токами на воздушных линиях электропередачи, а также основ ного оборудования энергосистемы в режиме плавки Известны устройства для затдиты мощных преобразовательных установок, в контур аварийного тока которых включены вентили, содержащие регулируемые искровые промежутки с силовыми электродами из низкоомного материала с Однако такие устройства недоста точно надежны в работе и имеют низкое быстродействие с Для повышения надежности защиты от аварийных токов и перенапряжений в предлагаемом устройстве в контур аварийного тока включены предохранители каждый из которых вместе с вентилями зашунтирован искровым промежутком. Предохранитель, помимо функций св его прямого назначения, вьшолняет следующие дополнительные функции: ге нерирует перенапряжения, которые npii водят к срабатыванию искрового промежутка, дуга которого шунтирует цепь предохранителя; г;ри сработ чвшем искровом промежутке: падение напряжения на дуге предохранителя приводит К принудительному перераспределению аварийного тока между искровым промежутком и вентилем Искровой промежуток, во-перэых, обеспечивает возможность дугогашенил в предохранителе при протекании через него однополярного тока амплитудой в несколько килоампер и более под действием рабочего постоянного напряжения в десятки киловольт и более, так как вместо полного рабочего напряжения к предохранителю прикладьшается только напряжение дуги в искровом промежутке, и, во-вторых, выполняет функции шунта для токов в вентиле даже в случае протекания сверхтоков без перенапряжений,. Искровой промежуток, может быть выполнен двухэлектродным в виде полусфер о Предохранители могут быть включены в рассечку питаюгдих цепей преобразователяоНа фиго1-13 даны принципиальные схемы описываемого устройства с различными вариантам- конструктивного выполнения разрядньж промежутков; на фиг,, 14 - графикд поясняющий его работу. На фиг., 1 представлена принципиальная схема устройства, где в цепь аварийного контура вентиля 1 преобразователя последовательно включен предохранитель 2, зашунтированный вместе с вентилем искровым промежутком Между вентилей и предохранителем в общем случае мажет находиться элект рический узел На фиг„2 изображен случай, когда защищаемый преобразователь имеет небольшое количество вентилей (плеч при этом целесообразно последовательное включение предохранителя 2 цепи каждого вентиля (плеча) 1 и шунтирование предохранителя и венти ля искровым промежутком 3. На фиГоЗ показана схема устройст ва с включением предохранителя 2 в рассечку питающей цепи преобразователя и шунтированием его плеча 1 и предохранителя искровым промежутком Зо На фиг.4 дана схема, в которой предохранитель 2 установлен в рассечку цепи постоянного тока сложного преобразователя 1. При этом пр дохранитель и преобразователь зашун тированы трехэлектродным искровым промежутком, выполненным -электродами 4-6 о Два электрода подключены непосредственно к полюсам преобразо вателя, а третий - к цепи постоянно го тока после предохранителя о На фиг о 5 показан пример выполнения искрового промежутка трехэлектродным в виде полусфер, оси которых лежат в одной плоскости Для предох ранения искровых промежутков от атмосферных осадков они помещены в закрытый кожух 7. На фиг о6 дана схема устройства для защиты трехфазного преобразователя, применяемаяJ если необходима защита плеч, подключенных только к одному полюсу (например, в схема;х Шткевича, схемах трехвентильного подвода, некоторых схемах для плавк гололеда постоянным и пульсирующим токами)о При этом искровые промежут ки выполнены четырьмя электродами 4-6 и 8. Три электрода 4-6 подключе ны к вводам переменного тока преобразователя, а четвертый электрод 8 - к полюсу постоянного тока преоб разователя. Искровые промежутки, об разованные этими -электродами, шунти руют плечи преобразователя с последовательно включенными предохраните лями 2, На показан пример выполнения искрового промежутка четырехэлектродныМо Три электрода 4-6, под 5 ключенных к вводам переменного тока преобразователя, выполнены в виде полусфер, расположенных продольными осями в горизонтальной плоскости под углом 120 друг к другу, а четвертый электрод 8 размещен на вертикальной оси разрядника под,горизонтально расположенными электродами, образуя с каждым из них одинаковые промежутки. Все электроды помещены в закрытый кожух 7. На фиг о8 дана схема для шунтирования техфазного мостового преобразователя как со стороны переменного, так и со стороны постоянного тока. Шунтирующие искровые промежутки вьН полнены пятью электродами. Электроды 4-6 подключены к вводам переменного тока преобразователя, а электроды 8 и 9 - к полюсам постоянного тока преобразователя„ Искровые промежутки, образованные этими электродами, Ш5ШТИРУЮТ вентили плеч преобразователя с последовательно включенными предохранителями. На фиг„9 показан пример конструктивного выполнения искрового промежутка пятиэлектродным. Электроды 4-5д подключенные к вводам переменного тока преобразователя, установлены продольными осями в горизонтальной плоскости под углом 120° друг к другу, а электроды 8 и 9, подключенные к полюсам постоянного тока преобразователя, установлены на вертикальной оси разрядника сверху и снизу от горизонтально расположенных электродов, образуя с ними искровые промежутки. Все электроды помещены в закрытый кожух 7, Предложенное устройство работает следующим образом. При появлении сверхтока в цепи с вентилями установленные в контуре аварийного тока предохранители начинают разрывать ток, что приводит к появлению на них напряжений, обуславливающих срабатывание шунтирующего вентиль и предохранитель.искрового промежутка. Шунтирование дуги в предохранителе дугой искрового лро : межутка облегчает гашение дуги в ; предохранителе и отключение тока лонг реждения в цепи вентиля Дуга в иск- ровом промежутке гаснет с момента отключения тока ловреждения выключателем преобразователя.

Приходящие грозовые и коммутационные перенапряжения ограничивает искровой промежуток о

С целью обеспечения стабильности пробивных напряжений искровые проме жутки выполняются с конфигурацией шар-шар. Для этого электродам искровых промежутков, изготовленным из термостойкого низкоомного материала, например графита, придана шарообразная рабочая поверхность.

В данном устройстве возможно применение низковольтных предохранителей на большие номинальные токи имеюпщх небольшое восстанавливающее напряжение В .этом случае искровой промежуток включенный .параллельно предохранителю и вентилю, для облегчения его срабатывания, необходимо поджигать от постороннего источника напряжения о Поджиг искрового промежутка, кроме того, способствует повшению быстродействия устройства Схма такого устройства представлена на фиг.10. В искровом промежутке, если он один, или в одном из искровых промежутков, если электродов, образующих промежутки, несколько, устанавливают два поджигающих элект рода 10 и 11 из высокоомного материла, вьшолненных в виде, цилиндров диаметром на один-два порядка меньшим диаметра полусфер силовых электродов Поджигающие электроды имеют закругленные рабочие поверхности, образующие поджигающий искровой промежуток, и подключены к обмотке высокого напряжения трансформатора 12 напряжения, обмотка низкого напряжения которого подключена через коммутирующие устройства 13 к независимому источнику 14 напряжения.

Применение высокоомного материала для вспомогательных электродов способствует быстродействию срабатывания искрового промежутка как при выполнении электродов из высокоомного материала (см. кривую а на фиго 14), так и при вьшолнении их из низкоомного материала (см. кривую б на фиг,14), в одинаковых прочих условиях

На фиго11-13 показаны примеры расположения поджигающих электродов в двух-, трех- и пятиэлектродных промежутках

Все силовые и поджигающие электроды в различных схемах предлагаемого устройства имеют возможность небольшого перемещения йдоль своих осей, а также дополнительно в двух плоскостях, что обеспечивает регулировку искровых промежутков между электродами

.З

Фиг. г

НУ

Фиг. 6

i

7

.

74 X Jj

,

V V

f

Фиг. 8

Фиг.З

Л

W

5 -(7

- в «/лг/г.//

«7

12

Фиг. 10 Чг/г. /

//