Способ защиты от пробоя на корпус выводов, соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразовательный мост, и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H02H3/28 H02H7/10 

а выходы каждого из блоков сравнения токов фильтров соединены с входами трех из шести элементов совпадения., другие входы которых соединены с выходами блоков сравнения токов фаз, .выходы указанных элементов совпадения через элементы ИЛИ и элементы памяти связаны с выходным органом систе мы управления вентилями каждой фазы моста.

3. Устройство По п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блоки сравнения, подключенные к выходам выпрямителей, содержат выходные органы, имеющие на выходах логические сигналы О или 1, в зависимости от направления разностного тока выпрямителей при превышении им заданной уставки.

1. Способ заишты от пробоя на корпус выводов соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразовательный мост, по крайней мере с одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фазных токов начал обмоток с последующим сравнением величины, им пропорциональной, с уставкой, и при превышении последней, формирования сигнала на запирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилей, о т- личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем защиты трансформатора, питающего преобразовательный мост без шунтирующего вентиля, дополнительно измеряют фазные токи концовобмоток, формируют пропорциональные им полпчнны, берут разности полученных величин, пропорциональных токам нлчлл и концов клждот"! из фаз, срав- иинпют их с ycrauKoii и п случае пре- рзыгцрпия последней в какой-либо из фаз фиксируют повреждение этой фазы, однопремеино берут алгебраические суммы токов начал и токоп концов обмоток, сравнивают разность их абсолютных значений с уставкой, при превышении последней фиксируют направление разностного тока и условно определяют место повреждения в начале обмоткп при одном нап).1аслении указанного тока или в конце - при противоположном, в результате упомянутых операций фиксируют место повреждения и непосредственно с ним связанную фазу моста, отпирают вентили этой фазы, а остальные вентили запирают.. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее датчики тока в цепях начальных выводов обмоток, подключенные к ним блоки сравнения и вьсходной орган, о т л и ч а ю-щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено двумя выпрямителями, блоками сравнения выходных токов фил.ьтров, шестью элементами совпадения, элементами ИЛИ и памяти и датчиками тока в цепях конечных выводов обмоток и подключенными к указанным датчикам блоками сравнения токов начал и концов каждой из фаз, при этом датчики токов начал и концов обмоток соединены по схеме фильтров нулевой последовательности, к выходам которым через выпрямители подключены на про- •тивоположные входы блока сравнения выходных токов указанных фильтров.(Ла^^ сого•*sl00

Изобретение относится к устройствам и способам защиты трансформаторов, питающих преобразовательные мосты, при соединении вентильных обмоток в треугольник и использовании рабочих вентилей моста в качестве шунтирующих i

Известны способы защиты обмотоктран.сформаторов от перекрытий на корпус,основанные на дифференциальном принципе сравнения токов в каждой из Фаз по концам каждой или нескольких обмоток или - алгебраической суммы токов одной стороны обмотки, соединенной в звезду, с током наглухо заземленной нейтрали этой обмотки.

Известен также способ защиты от пробоя на корпус выводов соединенных в треугольник вентильных обмоток трансформатора, питающего преобразова тельный мост по крайней мере с .одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фазных токов начал обмоток с последующим сравнением пропорциональной им величины с уставкой и, при превышении последней, формирования сигнала на запирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилей, и устройство для его осуществления, содержащее датчики тока в цепях начальных выводов обмоток и подключенный к ним через блоки сравнения, выходной орган.

Такой способ и устройство для его осуществления являются наиболее близкими по технической сущности к описываемым.

Однако с их помощью невозможно быстро перевести ток с места повреждения на вентили моста. При перекрытии на корпус выводов фазы трансформатора, соединенного в треугольник.

возникает короткое замыкание вентильной обмотки трансформатора через место повреждения, обмотки, включенный вецтиль и рабочее заземление преобразователя. После прекращения подачи i рабочих импульсов короткое замыкание прекращается, после чего через место повреждения протекает постоянный ток, поддерживаемый либо другими мостами, либо за счет накопленной в йндуктивностях мощных реакторов энергии. Для перевода этого тока на вентили моста необходимо определить, на котором из выводов обмотки (началь0ном или конечном) имеет место перекрытие. В подавляющем большинстве случаев перекрытия имеют место на выводах обмоток, при этом наиболее часто при использовании встроенных во вводы

5 датчиков тока в защищаемую зону входят лшпь внутренние повреждения выводов обмотки,при использовании выносных датчиков - также и внешние повреждения.

0

Таким образом, при отсутствии специального щунтирующего вентиля и ислользовании вместо него рабочих вентилей моста ток в месте пов.реядения продолжает существовать до отключе5ния вс,ех других мостов или до заверщения спадания тока, поддерживаемого энергией индуктивных элементов схемы преобразователя Достаточно длительное время (например, в одномостовых преобразователях) снижения тока при0водит к существенным повреждениям изоляции в месте перекрытия и к длительному ремонту и простою моста.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей

5 путем защиты трансформатора, питающего преобразовательный мост без щунтирующего вентиля. 5 Это достигается тем, что по прелложенному способу защиты от пробоя на корпус выводов соединеш1ых в треугольник вентилыых обмоток трансфор матора, питающего преобразоиателып.гй мос-т, по крайней мере с одним дополнительным источником ЭДС в цепи выпрямленного тока, путем измерения фазных токов начал обмоток с последующим сравнением величины, им пропорциональной, с устаякой и, при превышении последней, формирования сигнала на запирание рабочих вентилей моста и отпирание других вентилей, дополнительно измеряют фазные токи концов обмоток, формируют пропорциональные им величины, берут разность указанных величин, пропорциональных токам начал и концов каждой из фаз, сравнивают их с уставкой и в случае превышения последней в какой-либо из фаз фиксируют повреж дения этой фазы. Одновременно берут алгебраические суммы токов начал и концов обмоток, сравнивают -разность их абсолютных значений с уставкой, при превышении последней фиксируют направление разностного тока и определяют место повреладения в начале обмотки при одном направлении указан ного тока или в конце - при противоположном, в результате упомянутых операций фиксируют место повреждения и связанную с ним непосредственно фазу моста, отпирают .вентили этой фазы, а остальные вентили запирают. Предлаженное устройство для осуществления способа, содержащее датчики тока в цепях начальник выводов обмоток, подключенные к ним блоки сравнения и выходной орган, дополнительно снабжено двумя выпрямителями блоками сравнения выходных токов фильтров, шестью элементами совпадения, элементами ИЛИ и памяти и датчиками тока в цепях конечных выводо обмоток и подключенными к указанным датчикам блоками сравнения токов на чал и концов каждой из фаз. Датчики токов начал и концов обмоток соедин ны по схеме фильтров нулевой послед вательности, к выходам которьйс через выпрямители подключены на проти воположные входы блоки сравнения выходных токов указанных фильтров, а выходы каждого из блоков сравнени токов фильтров соединены с входами трех из шести элементов совпадения. другие входы которые; соодинепы с пы- , ходамк блоков сгавпен {я токоп фаз, рыкоды ук:изанимх эле ентов сонпадония через элементы RTH и элеме(ты памяти связань с элементами cиcтe п l управпелия вентилями каждой моста. Блоки срапнеиия, подключе}П ые к выходам ныпрямителей, содержат выход- ные органы, пмс-югп. на выходах логические сигналы О или 1, в зависимости от напраг.пония разностного тока выпря№1телей при превьппекии им заданной устапки. На фмг.1 приведена схема устройства за1Щ1ТЫ для трансформатора со схемой соединения обмоток Л /Д- 11, диаграмма р.аспределения тока к.з. через обмотки, размещение различных точек повреждения выводов одной фазы (Л) вентильных обмоток; на фиг. 2кривые токов и диаграмма работы элементов устройства при повреждении в точке К1 фазы Л. . На чертеже приняты след тощие обозначения: 1 - вентильная обмотка питающего трансформатора; 2 - преобразовательный мост, 3 - питающий трансФорматор, 4 - другие преобразователь- ные мосты, 5, 6 - датчики тока, 7 другие преойразопательные мосты, 8 реактор, 9, 10 - вьтрямители, 11, 12 - блоки сравнения выходных токов фильтров, 13-18 - элементы совпадения, 19-21 - блоки сравнени.я токов начал и концов каждой из фаз вентильной обмотки, 22-24 - блоки ИЛИ, 2527 - .элементы памяти. При возникновении повреждения (перекрытия на корпус) в точке К1 начального вывода фазы А, соединенной в Д - к вентильной обмотке 1, питающего преобразовательный мост 2 трансформатора 3 возникает контур короткого замыкания через рабочее за . земление моста, другие мосты ч между заземлением и местом пробоя (могут и отсутствовать), горящий вентиль (-В), фазы вентильной обмотки и место перекрытия. Токораспределение в i процессе к.з. определяется индуктивными сопротивлениями соответствующих обмоток. Величины токов со стороны начального и конечного выводов поврежденной фазы значительно отличаются одна от другой (фиг.1), а их разность превосходит заданную уставку, что позволяет выявить поврежденную фазу. Отличаются тпкже и алгебраические суммы токов начал и токов концов- обмоток: алгебраическая сумма токов начальных выводов фаз (на выходах да чиков 5) равна полному току к.з., а алгебраическая сумма токов конечных выводов фаз (на выходах датчиков 6) току небаланса (без учета тока нагрузки).. Разность абсолютных указанных сум токов превосходит заданную уставку, а направление разностного тока харак теризует место повреждения (начала или концы обмоток). С учетом выявленной поврежденной фазы фиксируется точное местоположение поврежденно го вывода и связанной с ней фазы мос та. В результате снятия рабочнх импульсов с вентилей моста прекращается протекание тока к.з. со стороны питающей сети, что,однако,не прекращает повреждения, так как через место повреждения продолжает протекать пос тоянный ток по контуру: место поврежцения, горящий вентиль + А, другие мосты 7 в верхнем (удаленном от земли) полюсе преобразовательной Установки, реактор 8, линия и преобразователь противоположной подстанции. Ток в указанном контуре достаточно долго поддерживается ЭДС мостов 7, либо ЭДС самоиндукц-ии реактора 8 и в случае непринятия мер приводит к тяжелым повреждениям. Для исключения этого включают вентили фазы А моста, после чего постоянный ток с места повреждения переходит на вентили (.) этой фазы. При повреждении в точке К2 (конец фазы А обмотки) из-за изменения расп ределения тока к.з. во всех датчиках токи изменяются вдвое, по сравнению с повреадением в точке К1, при сохранении прежних направлений, при этом в неповрежденных фазах В и С токи соответственно снижаются и возрастают, а в фазе А ток уменьшается в цепи датчика 5 и возрастает в цепи датчика 6. Суммарный ток датчиков 6 становится равным полному току -повреждения, а ток датчиков 5 снижается цо значений тока небаланса (без учета нагрузки). После фиксации поврежденной фазы и места повреждения ,БКЛЮ чают вентили фазы С моста, непосредственно связанной с рассматриваемым местом повреждения, для перевода на ее вентили тока с ме(-та повре,жп,ения. Поскольку направления сравниваемьгх токов зависят от направлений токов повреждения, а последние определя-, ются также и местом расположения рабочего заземления (со стороны анодной или катодной групп вентилеймоста), для общности способа для преобразова- телей с разными точками зазем.пения по предложенному способу сравнивают абсолютные значения алгебраических сумм токов в вентильной обмотки. , Устройство для реализации предложенного способа защиты содержит датчики тока 5 и 6, включенные в цепи выводов фаз вентильной обмо-тки и соединенные по схеме фильтров тока нулевой последовательности, вьтрямители 9 и 10 выходных токов фильтров, блоки 11, 12 сравнения этих токов, реагирующие на превышение разностным током заданной уставки и на направление этого тока.. Блок 11, например, срабатывает при повреждениях в точках К1 начальных выводов фаз, а блок сравнения 12 - в точках К2 конечных выводов. Сигналы блоков сравнения 11 и 12 подаются на входы соответствен- но элементов совпадения 13,15,17 и 14,16,18, на другие входы которых поступают сигналы блоков сравнения 1921 токов начал и токов концов каждой из фаз вентильной обмотки. Выходные сигналы элементов совпадения 13-18 поступают на элементы ИЛИ логического сложения 22-24, с выходов которых сигналы подаются на элементы памяти 25-27, осуществляющие через систему управления вентилями включение вентилей соответствующей фазы могт-а. Устройство работает следующим об-разом. При появлении поврезвдения вьгеойа обмотки, например, в точке К1 возникает ток на выходе фильтра токов датчиков 5, выпрямляется выпрямителем 9 и поступает на разные входы блоков сравнения 11 и 12, на другие входы которых поступает сигнал выпрямите ля 10, равный вьшрямленному току небаланса фильтра токов датчиков 6. В результате на выходе блока 12 сохраняется сигнал логического О, а на выходе блока 11 появляется сигнал логической 1, который подается на входы элементов совпадения 13, 15 и 17, Из указанных элементов совпадения срабатывает лишь элемент 13, так как на егю другой вход поступает сигнал блока 19, реагирующего на разность токов датчиков 5 и 6 фазы Л (см.фиг.1). Сигнал с выхода элемента совпадения поступает .на элемент ИГОГ (22) и запускает элемент памяти 25, который воздействует на выходной орган системы управления вентилями моста для -включения вентилей фазы А.

На фиг.2 показаны кривые токоп я цепях начальных и конечных выводов фаз вентильной обмотки (датчики 5 и 6), вьтрямпенного тока (Ij), тока в месте пробоя (If) и выходные сигналы элементов устройства при пробое в точке К1 фазы Л вентильной обмотки (момент tj). В момент t, после нарастания сигналов на выходе элемента 9 до уставки блока сравнения 11 и ояновременного срабатывания блока 19 срабатывает элемент совпадения 13 и вьдает сигнал через элемент 51Ш (22) и элемент памяти 25 на включени вентилей фазы А, непосредственно связанной с местом повреждения при

этом со рсех других вент1шей управляЮ ще импульсы снимаются. В результате, по окончании полуволны аварийного сверхтока (момент t,) через место повреддения продолжает протекать выпрямленньпЧ ток, который после включения вентилей фазы А переходит на них (момент t4). В результате дуга в месте повреждения гаснет значительно раньше, чем будет снижен .до нуля вьтрямленный ток (Iji)преобразовательной установки.

Применение предложенного способа позвсхпяет обеспечить иринп.иииально;; новую возможность определения месит повреждения выводов вентильной обмотки и недопущение длительного сушествования перекрытия в месте повреждения выводов обмотки за счет быстрого перевода выпрямленного тока с места повреждения на вентили одной, наиболее благоприятной для данного

повре едения фазы моста.

I--. /-чЯ

3()x.5

/f

с Л