Устройство для электроснабжения потребителей постоянным током Советский патент 1982 года по МПК H02J3/00 H02J1/00 

Изобретение относится к системам электроснабжения потребителей, и, в частности, может быть испопьзовано в системе электроснабжения элек-. трической тяги постоянного тока горно-обогатительных комбинатов, тяговых подстанций постоянного тока электрифицированного транспортера, мощных преобразовательных подстанций, содержащих параллельно работающие преобразователи.

В последние годы возросли мощности преобразовательных подстанций электрифицированного транспорта, в частности, на горно-обогатительных комбинатах. При этом выключатели постоянного тока должны отключать токи, существенно превьшающие их коммутационные возможности.

Известно устройство для электро- 20 снабжения потребителей переменным током, в котором повышение надежности электроснабжения потребителей осуществляется путем установки между

источником и потребителями тиристорного короткозамыкателя, осуществляющего токоотвод в аварийном режиме от точки повреждения Cl.

Указанное устройство используется при электроснабжений потребителей, радиально подключенных к одному источнику питания. Однако для потребителей постоянного тока, питающихся от группы параллельно работающих преобразователей, оно не обеспечивает необходимого быстродействия при отключении цепи к.з. Это обусловлено тем, что выключатели постоянного тока отключаются, используя для этой цели энергию к.з. Для обеспечения наибольшего быстродействия при отключении повреждения необходимо о еспечить ограничение тока к.з. на уровне номинального тока коммутации выключателя постоянного тока. На преобразовательных подстанциях, как правило, работают параллельно ряд преобразователей, в общем случае, отличающихся по мощности друг от друга В этом случае постоянная величина токоограничения, достигаемая при использовании известного технического решения, не позволяет обеспечить одинаковый по величине ток отключения при переменном числе работакхцих преобразователей на подстанции в момент аварии и тем самым не обеспечивает необходимого быстродействия Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для электроснабжения постоян ным током, содержащее параллельно работающие преобразовательные агрегаты, реактор на выходе постоянного тока, фидерные выключатели постоянного тока и пульт управления преобра зовательными агрегатами . Однако известное устройство харак теризуется ограниченной коммутационной способностью исвязанным с ней снижением надежности электроснабжения потребителей, Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия коммутации аварийных токов при электроснабжении потребителей, получающих питание от группы параллельно работающих преобразователей Цель достигается тем, что устройство для электроснабжения потребителей постоянным током, содержащее параллельно работающие преобразовательные агрегаты, реактор на выходе постоянного тока, фидерные выключатели постоянного тока и пульт управления преобразовательными агрегатами, снабжено тиристорными токоограничителями, датчиком производной тока, генератором тактовых импульсов преобразователем аналог - код, запоминающим блоком, преобразователем программа- угол управления, причем первый вход.датчика производной тока соединен с выходом постоянного тока, второй вход датчика производной тока подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход, датчика производной тока соединен с первым входом преобразователя аналог - код, второй вход преобразователя аналог код связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход преобразовате ля аналог - код соединен с первым вх дом запоминающего блока, второй вхрд которого связан с пультом управления преобразовательных агрегатов, выход запоминающего блока соединен с входо 04 преобразователя программа - угол управления, выходы которого связаны с системами соответствующих тлристорных токоограничивающих устройств, подключенных к фазам переменного тока преобразовательных агрегатов. Основная техническая идея изобретения состоит в том, что с помощью фазовой системы управления тиристорными токоограничителями создавать переменную степень токоограничения в зависимости от числа включенных агрегатов и величины тока к,з. При этом обеспечивается постоянная величина суммы токов отключаемых выключателем поврежденного фидера. Указанная величина отключаемого тока выбирается с учетом наибольшего быстродействия выключателя, На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Преобразовательная подстанция имеет М параллельно работающих преобразователей, Тараллельно фазам переменного тока включены биполярные . группы тиристоров 1, 2,,„„,п, образующие токоограничивающие устройства. Подключение токоограничивающих устройств, показанное на чертеже, сделано применительно к наиболее распространенной на тяговых под - станциях схеме преобразователей A-ra-Y. На выходе постоянного тока устройства включен реактор 3 и обратно включенный вентиль , Потребители получают питание через автоматические выключатели 5, 6 и 7. Число потребителей и автоматических выключателей может быть произвольным. Датчик 8 производной тока нагрузки связан с выходом постоянного тока подстанции Устройство имеет генератор 9 тактовых импульсов, связанный с датчиком 8 и преобразователем аналог - код 10, вход которого связан с датчиком 8, а выход подключен к запоминающему блоку 11, Выход запоминающего -блока 11 связан с преобразователем программа - угол управления 12, Выходы преобразователя 12 связаны с системами управления 13 1 и 15 биполярных групп тиристорных токоограничивающих устройств 1,2,,, ,,п. Вход запоминающего блока связан с пультом управления 16, Работа устройства осуществляется следующим образом, В нормальном режиме работы преобразовательных агрегатов I, II,,,,W,

5

токоограничивающие тиристорные устройства 1,2,.о,,п отключены и потребители получают питание от фидеров постоянного тока через автоматические выключатели 5, 6 и 7. При этом пдение напряжения от постоянного тока нагрузки поступает на первый вход датчика 8 производной. На второй вхо датчика 8 производной- поступает частота стробирования от генератора 9 тактовых импульсов. При каждом такте частоты стробирования в датчике 8 производной определяется мгновенное значение величины постоянного тока, протекающего через токоизмерительный шунт 17 к потребителям, после чего определяется разность (Ut) между каждыми соседними измеренны- ми мгновенными значениями потребляемого тока. Величина uUt соответствует производной скорости изменения потребляемого потребителями постоянного тока С выхода датчика 8 производной сигнал uUt поступает на первый вход преобразователя аналог - ко 10, на второй вход поступает частота стробирования от генератора 9 тактовых импульсов. Преобразователь аналог - код 10 выполнен по общеизвестной схеме, причем точность преобразования зависит от числа разрядов преобраователя 10 и частоты генератора 9. С выхода преобразователя 10 цифровой код поступает на вход запоминающего блока 11.

Запоминающий блок 11 содержит в своей памяти записанные заранее в цировом коде значения производных скорости изменения потребляемого тока. Учитывая, что каждый преобразова-, тельный агрегат имеет свою нагрузочную характеристику, память запоминающего блока 11 имеет несколько программ, соответствующих комбинаторике включения преобразовательных агрегатов. Выбор соответствующей программы запоминающего блока 11 осуществляется с пульта управления 16 преобразовательными агрегатами I, ПN. При нормальной работе преобразовательных агрегатов цифровой код, поступающий на вход запоминающего блока 11, не имеет соответствующего аналога в памяти и на вхс)д преобразователя программа - угол управления 12 сигнал не поступает. На выходах преобразователя 12 также отсутствуют сигналы включения системами управления 13i I и 15 тирис5506

торными токоограничивающими устройствами 1,2,...,п. Запоминающий блок 11 выполнен на стандартных интегральных микросхемах, объем памяти определяется количеством преобразовательных агрегатов, числом разрядов преобразователя аналог - код 1Q и частотой генератора 9. Конструкция запоминающего блока 11 позволяет

0 осуществить перезапись памяти в про-. цессе эксплуатации при изменении нагрузочных характеристик преобразовательных агрегатов.

При првреждении на одном из фидеров, например в точке К фидера 7 на вход запоминаюи4его блока 11 поступает цифровой код, соответству ющий аварийной скорости нарастания потребляемого тока. При совпадении

0 поступившего цифрового кода с записанным в запоминающем блоке 11, на вход преобразователя программа угол управления 12 поступает цифровой ход, соответствующий необходимой степени токоограничения при данной скорости нарастания аварийного тока Степень токоограничения для каждого из преобразователей , 11...N выбирают исходя-из условия, чтобы

вне зависимости от величины тока к.з. через автоматический выключатель. 7 протекал суммарный ток от всех работающих преобразователей, равный по величине, т.е.

Il..

35

Применяемые автоматические выключатели постоянного тока имеют расцепитель, приводимый в действие

аварийным током. Подобные аппараты замедленно коммутируют малые и большие токи и, имеют минимальное время при отключении средней по величине токЭо Величина 1 64 выбирается по

условию обеспечения наибольшего быстродействия автоматических выклю-. чателей, устанавливаемых на входах преобразовательных агрегатов I, Поо Поступивший на вход преобразователя 12 цифровой код, соответствующий необходимой степени токоограничения, преобразуется в соответствующий угол включения о(. тиристорных токоограничивающих устройств 1,2, ...,п. С выходов преобразователя 12 команды включения подаются на системы управления 13i 1 и 15. Включение токоограничивающих устройств 1,2,.о.,п с соответствующим углом управления dt обеспечивает условие 2 Id const. Системы управления 13, 1 и 15 помимо обеспечения угла включения обеспечивают также длительность импульсов управления на тиристоры 1,2,.,.,п несколько большую времени отключения выключателей 5, 6 и 7.

Для снижения перенапряжений и повышения быстродействия коммутации в схеме, предусмотрен также обратный вентиль 4, включенный параллельно реактору 3.

Таким образом, устройство обеспечивает в отличие от известного переменную степень токоограничения и позволяет вне зависимости от числа источников питания точки к.з. и характеристик преобразователей получать наивыгоднейшим режим коммутации аварийного тока, обеспечивающий наибольшее быстродействие. Использование генератора :тактовых импульсов, работающего с частотой существенно выше сетевой и информации заложенной в постоянное запоминающее устройство, позволяет решить задачу распределения аварийного тока по преобразователям до достижения ударной волны, ограничить тем самым воздействие на оборудование и существенно повысить надежность электроснабжения потребителей.

Формула изобретения

Устройство для электроснабжения потребителей постоянным током, содержащее параллельно работающие преобразовательные агрегаты, реактор

на выходе постоянного тока, фидерные выключатели постоянного тока и пульт управления преобразовательными агрегатами, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности коммутации аварийных токов, устройство снабжено тиристорными токоограничителями, датчиком производной тока, генератором тактовых импульсов, преобразователем аналог код, запоминающим блоком, преобразователем программа - угол управления, причем первый вход датчика производной тока соединен с выходом постоянного тока, второй вход датчика производной тока подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход датчика производной тока соединен с первым входом преобразователя, аналог - код, второй вход преобразователя .аналог - код связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход преобразователя аналог - код

соединен с первым входом запоминаю- . щего блока, второй вход которого связан с пультом управления преобразовательных агрегатов, выход запоминающего блока соединен с входом преобразователя программа - угол управления, выходы которого связаны с системами соответствующих тирйсторных токоограничиваюи;их устройств, подключенных к фазам переменного тока

преобразовательных агрегатов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1о Авторское свидетельство СССР №655019, кл. И 02 J 3/00, 1976.

2. Постников Н.По и дро Электроснабжение промышленных предприятий. Л., Стройиздат, 1980, с. 238-241.