Тиристорный выключатель переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H01H9/30 H03K17/424 

(54) ТИРИСТОРНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

.1

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратац, в частиости, к устройствам коммутации источников переменного тока в системах бесперебойного питания ответственных потребителей, не терпящих перерыва питания длительностью более 1 мс, а именно к тиристорным выключателям с искусственной .конденсаторной коммутацией.

Известен тиристорный выключатель переменного тока, содержащий силовые тиристоры, зашунтированные диодами, и узлы искусственной конденсаторной коммутации 1.

Недостатком указанного выключателя является ограниченная индуктивностью узла коммутации скорость нарастания восстанавливающегося напряжения на тиристорах, что снижает коммутационную способность схемы в режимах отключений токов короткого замыкания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является тиристорный выключатель, содержащий в каждом полюсе встречнопараллельно включенные силовые тиристоры, каждый из которых шунтируется последовательно соединенными коммутирующим вентилем и конденсатором 2.

Недостатком данного выключателя является наличие коммутационных перенапряжений в номинальной нагрузке в течение времени выключения тиристоров, при повышенной коммутационной способности в режиме отключения тока короткого замыкания и неизбирательной коммутации, что снижает надежность выключателя.

Цель изобретения - повышение надеж10ности выключателя.

Указанная цель достигается тем, что выключатель снабжен двумя дополнительными коммутирующими вентилями и двумя реакторами, включенными последовательно

,5 с силовыми тиристорами в диагональ моста, образованного из коммутирующих вентилей, причем точки соединения реакторов и тиристоров в каждой параллельной ветви под ключены к соответствующим выходам мое та через конденсаторы.

20 На фиг. 1 приведен вариант выполнения принципиальной схемы предлагаемого выключателя с диодным мостом; на фиг. 2 - то же, с тиристорным мостом; на фнг. 3 - то же, с избирательной коммутацией, на

фиг. 4 - схема замещения выключателей в режиме отключений токов, например, положительной полярности; на фиг. 5 - временные диаграммы напряжений и токов в KoliType отключения, поясняющие работу схем для режима оперативных коммутаций; на фиг. 6 - то же, для режима коммутаций тока КЗ.

Тиристорный выключатель (фиг. 1) содержит силовые тиристоры 1 и 2, через которые протекает ток нагруз1 и в установившемся режиме, вентильный мост 3-6, служащий для выключения силовых тиристоров, реакторы 7 и 8, ограничивающие разрядный ток предварительно заряженных конденсаторов 9 и 10, и коммутирующие вентили 11 и 12, управляющие процессом выключения.

Тиристорный выключатель (фиг. 2) содержит силовые тиристоры 13 и 14, тиристорный мост 15-18, реакторы 19 и 20 и конденсаторы 21 и 22.

Тиристорный выключатель (фиг. 3) содержит силовые тиристоры 23 и 24, диоды 25-28, реактор 29, конденсатор 30 и Тиристорный мост 31-34.

Схема замещения (фиг. 4) содержит ключ 35, имитирующий диод 5, ключ 36, имитирующий тиристор 1, конденсатор 37, реактор 38 и нагрузку 39.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При отключении тока i, протекающего, например, в предкоммутационный период через силовой тиристор 1, снимается управление с силовых тиристоров 1 и 2 и подается на коммутирующие тиристоры 12. В этом случае коммутирующие конденсаторы разряжаются через реакторы и соответствующие вентили моста. Так, конденсатор 9 разряжается через реактор 7 и диод 5.

В случае коммутаций тока нагрузки диод 5 открыт в течение времени выключения силового тиристора 1 и ток нагрузки протекает через коммутирующие диоды 3 и 5, чем исключаются перенапряжения в нагрузке. При коммутации тока КЗ нараставщего со скоростью, превышающей граничную Vfp

V - М Р LP

где L - индуктивность реактора 7, диод 5 закрывается и ограниченный конденсаторами ток КЗ протекает через диод 3, тиристор 11, конденсатор 9 и реактор 7, благодаря чему повыщается коммутационная способность выключателя, поскольку реактор ограничивает ток КЗ уже в процессе восстановления управляющих свойств силовых тиристоров.

Отличие тиристорного выключателя на фиг. 2 от рассмотренного выще состоит в том, что управление процессом коммутации здесь осуществляется тиристорами моста 15-18.

В выключателе на фиг. 3 за счет избирательной коммутации количество реакторов и конденсаторов уменьшается вдвое. Здесь конденсатор 30 подключается к выключаемому силовому тиристору с помощью

тиристорного моста 31-34.

Процесс коммутации тока положительной полярности (протекающего через тиристор 1 в схеме фиг. 1) наиболее наглядно можно рассмотреть с помощью схемы замещения фиг. 4, где i - ток в конденсаторе; U - напряжение на конденсаторе; i - ток в цепи; и - напряжение источника.

В момент коммутации ключ 36 мгновенно размыкается. При этом в режиме коммутации практически неизменного тока иагрузки (фиг. 5) ключ 35 замкнут в течение времени выключения тиристора 1 и через него продолжает протекать практически неизменный ток нагрузки.

В режиме коммутации тока КЗ со скоростью (в предкоммутационный период),

превышающей Хь , ключ 35 разомкнут (фиг. 6, где i - ток КЗ без ограничения контуром искусственной коммутации; . - ток разряда конденсатора при замкнутом ключе 35).

5 Таким образом, предлагаемый выключатель выгодно отличается от известного тем, что достигается: исключение коммутационных перенапряжений в нагрузке во время выключения тиристоров (поскольку падение напряжения в силовом ключе уменьшается во время выключения по сравнению с падением напряжения в предкоммутационный период); повышение коммутационной способности выключателя в режиме отключения токов КЗ (за счет изменения структуры схемы коммутации в зависимости от

5 скорости нарастания тока КЗ); неизбирательность коммутации (поскольку наличие реакторов предотвращает мгновенный разряд конденсаторов через проводящие силовые тиристоры).

Формула изобретения Тиристорный выключатель переменного тока, содержащий в каждом полюсе встречно-параллельно включенные силовые тиристоры, каждый из которых шунтируется последовательно соединенными коммутирующим вентилем и конденсатором, отличающийся тем, что, с целью повышения нaдeж ности, он снабжен двумя дополнительными коммутирующими вентилями и двумя реакторами, включенными последовательно с силовыми тиристорами в диагональ моста,

0 образованного из коммутирующих вентилей, причем точки соединения реакторов и тиристоров в каждой параллельной ветви подключены к соответствующим выходам моста через конденсаторы.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе 1. Добрусин Л. А. и др. Новая техника в электрооборудовании промышленных предприятий. Общество «Знание, Московский

Дом научно-технической пропаганды им. Ф. Э. Дзержинского, 1979, с. 129-135. 2. Касьянов В. Е. и др. Разработка и ис.следование эффективности устройств по

ограничению неполнофазных токов коротких замыканий в электрических системах. Отчет о НИР, № гос. регистрации 78.043.183, инв. № 5.744.504, 1978, с. 7, рис. 1, 1 в.

i

/7

20

22

fd

U2. i

as.

(PU9. 2

и.6