"Устройство для ограничения тока короткого замыкания в сети переменного тока4 Советский патент 1978 года по МПК H02H9/02 

1

Изобретение относится к системам электроснабжения и может быть Еспользовадо в электроустановках трехфазного переменного тока напряжением выше 1000 В с большими токами короткого замыкания.

Известны токоограничивающие устройства резонансного типа. Такие устройства содержат последовательно включенные индуктивность и емкость, настроенные в резонанс на частоте источника питания. При коротком замыкание емкость шунтируется, сопротивление устройства растет, что приводит к уменьшению тока короткого замыкания. В резонансном токоограничивающем устройстве при коротком замыкании в сети емкость шунтируется искровым промежутком и параллельно включенным с ним электромагнитным контактором с общим добавочным сопротивлением. Однако изготовление искровых промежутков и воздушных разрядников для значительных мошностей представляет большие технические трудности. Поэтому упомянутые токоограничи;ваюш,ие устройства не получили практического применения.

Из известных токоограничивающих устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство резонансного типа. Это устройство имеет индуктивность и последовательно с ней включенную емкость. Параллельно емкости подключена

электрическая цель, представляюп1,ая собой последовательно включенные индуктивность, активное сопротивление и блок управляемых силовых тиристоров тиристорного выключателя. Управление силовыми тиристорами этого выключателя осуществляется от блока управления, вход которого соединен с делителем напряжения, подключенного параллельно к выводам указанной емкости устройства. При коротком замыкании в сети напряжение на емкости растет и достигает величины, при которой блок управления выдает сигнал на отпирание силовых тиристоров шунтирующей емкость цепи.

В этом токоограничивающем устройстве по условию допускаемого перенапряжения на конденсаторах отпирание силовых тиристоров, щунтирующих емкость, происходит при напряжении, в 3,5-4 раза превышающем номинальное напрялсение емкости. Энергия, накопленная в емкости к моменту отпирания этих тиристоров, превышает в 12-16 раз величину запасенной в ней энергии при номинальном напряжении. Поэтому прв каждом коротком

замыкании элементы шунтирующей емкости цепи подвергаются воздействию значительных токов ее разряда; требуется громоздкое активное сопротивление для поглощения энергии емкости. При небольших интервалах времени

между последующими короткими замыканиямй мощность указанного сопротивлени1Я существенно растет.

Сети (Промышленных предприятий, для которых обычно возникает необходимость ограничения тока короткого замыкания, имеют относительно небольшое активное сопротивление. Поэтому при коротком замыкании е начальный момент переходного процесса цепь короткого замыкания можно .представить в виде колебательного Контура с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости. Кроме того, емкость токоограничивающего устройства компенсирует только часть результирующей индуктивности цепИ| короткого замыкания. Следовательно, свободные составляющие напряжения на емкости и тока короткого замыкания имеют частоту существенно меньше частоты источника питания. Известно, что в таких цепях скорость нарастания результирующего напряжения на емкости в начальный период переходного процесса будет существенно меньще скорости нарастания тока в короткозамкнутой цепи. При этом отпирание шунтирующих емкость тиристоров может наступить в момент, когда мгновенный полный ток в цепи достигнет значения, близкого к максимальной величине -первой полуволны тока короткого замыкания, что приводит к существенному снижению токоограничивающего эффекта устройства в начальный период переходного процесса.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков. Для этого датчики: состояния защищаемой сети выполнены на соединенных последовательно в каждой фазе измерительном трансформаторе, подключенном к защищаемой сети, и преобразователе измеренного сигнала в производную по времени, выходы которых через логический элемент ИЛИ и преобразователь подключены к входу указанного блока управления тиристорным выключателем.

Па чертеже представлена схема устройства для ограничения тока короткого замыкания в цепях трехфазного переменного тока.

Указанное устройство содержит катушки индуктивности 1, 2 и 3, конденсаторы 4, 5 и 6, блоки 7-9 биполярно включенных групп тиристоров одной фазы трехфазного тиристорного выключателя, добавочные катущки индуктивности 10, 11 и 12, измерительные трансформаторы 13, 14 и 15, преобразователи измеренного сигнала в производную по времени 16, 17 и IS, логический элемент ИЛИ 19, преобразователь 20 и блок управления 21 тиристорным выключателем.

Устройство для ограничения тока короткого замыкания работает следующим образом.

В нормальном режиме блоки тиристоров 7, 8 и 9 находятся в отключенном состоянии. Катущки индуктивности 1, 2, 3 и соответственно конденсаторы 4, 5 и 6 на частоте источника питания компенсируют друг друга. При трехфазном коротком замыкании в цепи происходит возрастание фазных токов, протекающих

по первичным обмоткам измерительных траисформаторов 13, 14 и 15. В их вторичных обмотках индуктируемые ЭДС, пропорциональные производным по времени этих токов, почти скачком возрастают и при достижении установленного порога срабатывания на выходе преобразователей 16, 17 и 18 появляются импульсы, в Общем случае сдвинутые друг относительно друга во времени, которые поступают по мере их появления на вход логического элемента 19 релейной защиты. Логический элемент ИЛИ обеспечивает срабатывание преобразователя 20 и выдачу одного общего отпирающего сигнала на все тиристоры выключателя по первому во времени импульсу на входе этого элемента. Конденсаторы каждой фазы .шунтируются одновременно и результирующее сопротивление растет, что приводит к ограничению тока короткого замыкания. Преобразователь 20 служит для согласования с блоком управления 21 тиристорного выключателя.

Минимальная величина добавочных катущек индуктивности 10, И HI 12 определяется нормативно допустимым значением производной тока в тиристорах. Предлагаемое устройство для ограничения тока выгодно отличается от указанного прототипа, так как суммарное время срабатывания устройства не превышает несколько десятков микросекунд. В результате ток в коротко замкнутой цепи и напряжение на конденсаторе в момент отпирания тиристоров выключателя незначительно отличаются от их величины в предшествующем нормальном режиме, отпадает необходимость применения специальных разрядных активных сопротивлений, улучшаются условия коммутации при одновременном увеличенИИ -быстродействия устройства, что увеличивает сферу его применения.

Формула изобретения

Устройство для ограничения тока короткого замыкания в сети переменного тока, содержащее в каждой фазе последовательный резонансный контур из катушки индуктивности и конденсаторов с цепью щунтирования, выполненной на последовательно соединенных добавочной катушке индуктивности и блоке тиристорного выключателя, и общий блок управления тиристорным выключателем, соединенным с датчиком состояния защищаемой сети, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности, датчики состояния каждой фазы защищаемой сети, выполнены на соединенных последовательно измерительном трансформаторе и преобразователе измеренного сигнала в производную по времени, выходы которых через дополнительно введенные логический элемент ИЛИ и преобразователь подключены к входу указанного блока управления тиристорным выключателем.