Способ искробезопасного дистанционного питания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к безопасной передаче электрической энергии от источника питания к нагрузке по длинным линиям связи (ЛС) и м.б. использовано для работы во взрывоопасной атмосфере угольных шахт и нефтехимической пром-ти. Целью изобретения является увеличение передаваемой йскробезопасной мощности в системах электропитания с длинными линиями электропередачи. В момент возникновения дугового разряда замыкания в ЛС последнюю разряжают на источник электрических зарядов (конденсатор ) , полярность зарядов которого противоположна полярности ЛС. Источник электрических зарядов предварительно заряжается напряжением, величина которого больше величины напряжения распределенной емкости ЛС. Источник электрических зарядов шунтируют в случае короткого замыкания в начале ЛС. Устр-во, реализующее способ, содержит источник питания, кабельную ЛС, нагрузку, блок искрозащиты (ВИЗ), датчик.начала коммутации , конденсатор (К), быстродействующий ключ (тиристор), диод, два дополнительных датчика (резистора) начала коммутации, два шунтирующих ключа, резистор и дополнительный источник ЭДС. В исходном состоянии БИЗ пропускает ток от источника питания через кабельную ЛС в нагрузку, заряжая распределенную емкость ЛС. Быстродействующий и шунтирующие клю- . чи закрыты, а К заряжен до напряжения дополнительного источника ЭДС. При возникновении коммутации в ЛС по сигналу от датчика начала коммутации открьшается бвстродействующий ключ, вызывая закрывание БИЗ. Этот ключ также создает цепь для разряда К в противоположной полярности через разрядный промежуток. Одновременно первым шунтирующим ключом шунтируется дополнительный источник ЭДС, чтобы избежать попадания его напряжения в ЛС, Второй шунтирующий ключ Шунтирует выход уст-ва. 2 с.п. ф-лы,. 4 ил. (Л с 00 СП о со

СВОЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (11 4 Е 21 Р 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4182836/22-03 (22) 16.01.8? (46) 15pll.88. Бюл. У 42 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследователь" ский институт по автоматизации угольной промьппленности (72) Э.К.Добрунов (53) 621.311.69 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 902148, кл. Е 21 F 9/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

II 955349, кл. Е 21 Р 9/00, 1980. (54) СПОСОБ ИСКРОБЕЗОПАСНОГО ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к безопасной передаче электрической энергии от источника питания к нагрузке по длинным линиям связи (ЛС) и м.б. использовано для работы во взрывоопасной атмосфере угольных шахт и нефтехимической пром-ти. Целью изобретения является увеличение передаваемой искробезопасной мощности в системах электропитания с длинными линиями электропередачи. В момент возникновения дугового разряда замыкания в ЛС последнюю разряжают на источник электрических зарядов (конденсатор), полярность зарядов которого противоположна полярности ЛС.

Источник электрических зарядов пре„.80„„34375О9 А 1 дварительно заряжается напряжением, величина которого больше величины напряжения распределенной емкости ЛС.

Источник электрических зарядов шунтируют в случае короткого замыкания в начале ЛС. Устр-во, реализующее способ, содержит источник питания, кабельную ЛС, нагрузку, блок искрозащиты (БИЗ), датчик начала коммутации, конденсатор (К), быстродействующий ключ (тиристор), диод, два дополнительных датчика (резистора) начала коммутации, два шунтирующих ключа, резистор и дополнительный источник ЭДС. В исходном состоянии

БИЗ пропускает ток от источника, питания через кабельную ЛС в нагрузку, заряжая распределенную емкость ЛС, Быстродействующий и шунтирующие KJIlo чи закрыты, а К заряжен до напряжения дополнительного источника ЭДС.

При возникновении коммутации в ЛС по сигналу от датчика начала коммутации открывается бвстродействующий ключ, вызывая закрывание БИЗ. Этот ключ также создает цепь для разряда К в противоположной полярности через разрядный промежуток. Одновременно первым шунтирующим ключом шунтируется дополнительный источник ЭДС, чтобы избежать попадания его напряжения в

ЛС. Второй шунтирующий ключ шунтирует выход уст-ва. 2 с.п. ф-лы,, 1 ил.

Изобретениеотносится к безопасной передаче электрической энергии от источника питания к нагрузке по длин-, ным линиям и может быть использовано во взрывоопасной атмосфере угольных шахт и нефтехимической промьппленности, Целью изобретения является увеличение передаваемой искробезопасной мощности в системах электропитания с длинными линиями электропередачи.

Сущность способа заключается в том, что в момент возникновения ду( гового разряда замыкания заряженной

;связи линии, поврежденную линию раз- 15 ,ряжают на источник электрических зарядов, например конденсатор, поляр,ность зарядов которого противополож-, на полярности линии связи, при этом, источник электрических зарядов предварительно заряжается напряжением, величина которого больше величины напряжения распределенной емкости линии связи, причем источник электрических зарядов шунтируют в режиме короткого замыкания источника ЭДС.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего данный способ.

Устройство содержит источник 1 питания, кабельную линию 2, нагрузку

3, причем источник питания, в свою очередь, содержит источник 4 ЗДС, блок 5 искрозащиты, датчик 6 начала ( коммутации,1 конденсатор 7 с поляр( ностью, противоположной полярности линии связи, быстродействующий ключ (тиристор ) 8, диод 9, дополнительный источник 10 ЭДС, два дополнительных датчика в виде резисторов 11, 12 начала коммутации, два шунтирующих ключа-тиристора 13, 14, резистор 15.

Первый дополнительный шунтирующий ключ 13 выполнен в виде запираемого тиристора, второй — в виде симметрич- 45 ного тиристора, при этом положительный полюс основного источника 4 ЭДС через блок 5 искрозащиты соединен с отрицательным выводом конденсатора 7 и одним из входов линии 2 связи, поло-. жительный вывод конденсатора 7 соединен с входом блока 5 искрозащиты, положительным выводом дополнительного источника 10 ЭДС, анодом тиристора быстродействующего ключа 8 и анодом запираемого тиристора первого.шунтирующего ключа 13. Отрицательный вывод дополнительного источника 10

ЗДС соединен с катодом запираемого тиристора первого шунтирующего ключа

13, катодом диода 9 и первым выводом второго датчика 11 начала коммутации, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу основного источника 4 ЭДС, управляющему выводу запираемого тиристора первого шунтирующего ключа 13, катоду тиристора

8 быстродействующего ключа, первому выводу первого датчика 6 начала коммутации, второй вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора быстродействующего ключа

8, управляющим электродом симметричного тиристора второго шунтирующего клича 14 и первым выводом третьего датчика 12 начала коммутации, второй вывод которого подключен к одному из выводов симметричного ти ристара второго шунтирующего ключа

14 и к второму входу кабельной линии

?, к первому входу которой подключен другой вывод симметричного тиристора второго шунтирующего ключа 14, а анод диода 9 через резистор 15 coeiдинен с отрицательным выводом конденсатора 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии блок 5 искрозащиты находится в открытом состоянии и ток от источника 4 ЭДС через кабельную линию 2 связи поступает в нагрузку 3, заряжая распределенную емкость линии 2 связи. Тиристор 8 и дополнительные шунтирующие ключи 13 и 14 находятся B закрытом состоянии.

Конденсатор 7 заряжен до величины напряжения дополнительного источника !

О ЭДС.

Из трех датчиков начала коммута" ции наиболее чувствительным к изменении тока является датчик 6, так как он выполнен на дросселе и реагирует на первую производную изменения тока, в отличие от двух других датчиков, реагирующих на абсолютное изменение тока. Поэтому в момент возникновения короткого замыкания именно на нем возникает напряжение, положительный полюс которого прилагается к управляющему электроду быстродействующего ключа 8, последний открывается, вызывая закрывание транзистора блока 5 искрозащиты.

Этим предотвращается разряд кон- денсатора 7 на источник 4 ЗДС, так как возникает энергетическая развяз"

37509

20

25 з 14 ка между источником 4 ЭДС и конден-— сатором 7, а также между источником

4 ЗДС и кабельной линией 2. Открыв шийся тиристор 8 создает цепь разряда для конденсатора 7 по цепи: поло,жительная обкладка конденсатора 7, открытый переход анод — катод тирисI тора 8, датчик б начала коммутации, датчик 12 коммутации, разрядный промежуток, отрицательная обкладка конденсатора 7.

Величина падения напряжения на активном сопротивлении датчика 12 начала коммутации является достаточной для открывания шунтирующего ключа 14, что приводит к шунтированию тока разряда конденсатора 7 и емкостного тока разряда линии 2 связи.

Для предотвращения попадания напряжения от источника 10 ЭДС, имеющего напряжение в 3-5 раэ превышающее напряжение источника 4 ЭДС в разрядный промежуток по цепи: положительный полюс источника 10 ЭДС открытый тиристор 8, датчики 6, 12 начала коммутации, разрядный промежуток К.З., резистор 15, диод 9— отрицательный полюс источника 10

ЭДС, ток, протекающий по первому датчику 11 начала коммутации по цепи: положительный полюс источника 10 ЭДС, открытый переход анод — катод тиристора 8, резистор 11, отрицательный полюс источника 10 ЭДС, создает падение напряжения на резисторе 11, положительный полюс которого приложен к управляющему электроду тиристора 13, который открывается, производя шунтирование источника 10 ЭДС.

Диод 9 препятствует разряду конденсатора 7 по цепи: положительная обкладка конденсатора 7, открытый переход анод — катод тиристора 8, резистор 11, переход катод — анод диода 9, резистор 15, отрицательная

4 обкладка конденсатора 7, При токе разряда конденсатора 7, меньшем тока удержания тиристора 8 и ключа 14, в открытом состоянии тиристор 8 и ключ 14 запираются. На базе транзистора искрозащитного блока 5 возникает положительное смещение и последний открывается, пропуская ток через резистор 15, диод

9, резистор 11. При этом на резисторе

11 возникает падение напряжения, отрицательный полюс которого приложен к управляющему электроду тиристора

13, вызывая запиранпе его и повторный эаряц конденсатора 7 до величины напряжения источника 10 ЭДС по цели. положительный полюс источника 10 ЭДС, конденсатор 7, резистор 15, диод

9, отрицательный полюс источника 10

ЭДС. Схема возвращена в исходное состояние.

При отключенной нагрузке 3 величина напряжения зарядов распределенной емкости кабельной ликии 2 будет равномерно распределяться по всей длине линии и равна величине напряжения источника 4 ЭДС. В этом случае величина энергии дугового разряда на дальних участках линии (у нагрузки 3) будет так же опасна, как и в начале линии. При возникновении дугового разряда на дальних участках кабельной линии 2 ток разряда конденсатора 7 протекает по резистору 12 и по участку кабельной пинии 2 до места дуги. В этом случае величина падения напряжения на резисторе 12 будет уже недостаточной для включения тиристора 14, поскольку сопротивление резистора 12 суммируется с сопротивлением участка кабельной линии 2 и ток через резистор 12 протекает меньший, чем при коротком замыкании источника 1 питания. Тирис35 тор 14 в этом случае остается в закрытом состоянии и величина напряжения на конценсаторе 7 от источника

l0 ЭДС, превосходящая величину напряжения источника 4 ЭДС и кабельной линии 2 в 3-5 раз прикладывается к началу линии 2. Так как полярность заряда конденсатора 7 противоположна полярности зарядов распределенной емкости линии 2, а величина напряжения на конденсаторе 7 больше, чем величина напряжения емкости линии 2, то величина напряжения на конденса- торе 7 оказывается достаточной для эффективного гашения дугового разряда замыкания с вычетом потерь на линии 2, Данное устройство позволяет увеличить искробеэопасную мощность дистанционного питания при той же длине линии или повысить выходное напряжение источника питания нагрузки и тем самым увеличить длину линии связи, Фо р мул а

5 l4375 изобретения

Способ искробезбпасного дистанционного питания, основанный на изо5 ляции поврежденной линии электропередачи от источника питания в момент возникновения дугового разряда замыкания и разряде на линию электропередачи предварительно заряженного 1g источника электрических зарядов в полярности, противоположной полярт JI H ч B lO Q H H C R тем, что, с целью увеличения передаваемой искробезопасной мощности в )g системах электропитания с длинными линиями электропередачи, величину напряжения ис.точника электрических зарядов выбирают в 3-5 раз большей величины напряжения линии электро- 2О ,1 передачи, при этом источник электрических зарядов шунтируют в случае возникновения дугового разряда замыкания в начале линии.

2. Устройство для искробезопасно- Б

ro дистанционного питания, содержащее основной источник питания, подключенный к нагрузке с помощью линии связи через первый датчик начала коммутации, блок искрозащиты, конденса-, ЗО тор, подключенный к линии связи через быстродействующий ключ, причем полярность заряда конденсатора противоположна полярности линии связи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, L с целью увеличения передаваемой искробезопасной мощности в системах электропитания с длинными линиями электропередачи, оно содержит дополнительный источник питания с напряжением в

3-5 раз больше напряжения основного источника питания, второй и третий датчики начала кокчутации, два шун09 6 тирующих ключа, диод и резистор, причем первый шунтирующий ключ выполнен на запираемом тиристоре, а второй — на симметричном тиристоре, при этом положительный полюс основного источника питания через блок искрозащиты соединен с отрицательным выводом конденсатора. и одним из входов линии связи, положительный вывод конденсатора соединен с входом блока искрозащиты, положительным выводом дополнительного источника питания, анодом тиристора быстродействующего ключа и анодом запираемого тиристора первого шунтирующего ключа, отрицательный вывод дополнительного источника питания соединен с катодом запираемого тиристора первого шунтирующего ключа, катодом диода и первым выводом второго датчика начала коммутации, второй вывод которого подключен к отрицательному выводу основного источника питания, управляющему выводу запираемого тиристора, катоду тиристора быстродействующего ключа, первому выводу первого датчика начала коммутации, второй вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора быстродействующего ключа, управляющим электродом симметричного

1 тиристора второго шунтирующего ключа и первым выводом третьего датчика начала коммутации, второй вывод которого подключен к одному из выводов симметричного тиристора второго шунтирующего ключа и к второму входу линии связи, к первому входу которой подключен другой вывод симметричного тиристора второго шунтирующего ключа, а анод диода через резистор соединен с отрицательным выводом конденсатора °

1437509

Составитель Г.Нунупаров

Редактор И.Бандура Техред А.Кравчук. Корректор С,Шекмар г

Тираж 426 Подписное

BFIHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5867/31

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4