Устройство для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания аппаратуры релейной защиты. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее трехфазный трансформатор 1, нагруженный на тиристорный выпрямитель, управляемый блоком 14 управления, введены второй блок 24 управления с большим быстродействием и блок 32 защиты от повышения выходного напряжения . Блок 32 защиты переводит устройство во вспомогательный режим работы с ограничением выходного напряжения при появлении неисправности, „ вызывающей повышение напряжения.3 ил. а 8 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 I 1 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4464895/07 (22) 15.06.88 (46) 07 06.91. Бюл. М - 21 (71) Горьковское отделение Всесоюзного государственного проектно.-изыскательского и научно.-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" (72) Е.П. Королев, С.М. Куцовский, Э.И. Либерзон, В.А. Панченко и В.А. Чередниченко (53) 621 ° 316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 180230, кн. Н 02 M 3/44, 1964.

Источники электропитания РЭА./Под ред. Г.С. Найвельта. M. Радио и связь, 1985, с. 301, рис. 7-32.

„„SU„„1654800 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ IIEIIEA

ПОСТОЯННОГО ОПЕРАТИВНОГО ТОКА ПОДСТАНЦИЙ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания аппаратуры релейной защиты. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее трехфазный трансформатор 1, нагруженный на тиристорный выпрямитель, управляемый блоком 14 управления, введены второй блок 24 управления с большим быстродействием и блок 32 защиты от повьппения выходного напряжения. Блок 32 защиты переводит уст- а

Ю ройство во вспомогательный режим работы с ограничением выходного напряпоявлении неисправности, и повьппение напряжения.3 ил. С

1654800

20

40

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам дпя питания аппаратуры релейной защиты, автоматики и сигнализации понижающих подстанций 110-220 кВ.

Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия.

На фиг.I приведена схема устройства; на фиг.2 — примеры конкретного выполнения второго блока управления и блока защиты от повышения напряжения соответственно.

Устройство (фиг, 1) содержит входной трансформатор 1, первичные У обмотки которого предназначены для подключения к сети переменного тока, шесть тиристоров 2-7, диод 8, три резистора 9-11„первый 12 и второй

13 выходные выводы устройства, пер-. вый блок 14 управления тиристорами

5-7 с шестью входами 15-20 соответ" ственно, из которых три вывода 15- i7 !

) питания переменным напряжением, два вывода 18 и 19 питания постоянным ( напряжением, один вывод 20 блокирования блока 14 управления, и тремя управляющими выходами 21-23 служащими для управления тиристорами- 5-7, второй блок 24 управления тиристора, ми 5-7 с тремя входами 25-27 питания переменного напряжения, тремя управляющими выходами 28-30 на управление тиристорами 5"7, выводом 31 для подключения питания и блок 32 защиты от.повышения напряжения с двумя входами ЗЗ и 34 постоянного напряжения, шестью выходами 35-40 на запирание тиристоров 2-4 и седьмым выходом

41 на блокирование работы первого блока 14 управления.

Лноды первого 2, второго 3 и третьего 4 тиристоров соединены с первыми выводами резисторов 9-11, с вторым выходным выводом 13 устройства, выводом 18 первого блока 14 управления и с вторым входом 34 блока

32 защиты от повышения напряжения и с анодом диода 8, катод которого подключен к нулевому выводу соединенных в звезду вторичных обмоток входного трансформатора 1, первый, второй и третий фазные выводы которого соединены с катодами соответственно первого 2„второго 3 и третьего 4 тиристоров, с анодами соответственно четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 тиристоров соответственно, с первым

15, вторым 16 и третьим 17 входами первого блока 14 управления, .соответственно с первым 25, вторым 26 и третьим ?7 входами второго блока 24 управления и соответственно с четвертым 38, пятым 39 и шестым 40 выходами блока 32 защиты от повышения напряжения, первый 35, второй 36 и третий 37 выходы которого подключены к управляющим электродам соответственно первого 2, второго 3 и третьего 4 тиристоров, а также к вторым выводам соответственно первого 9, второго 10 и третьего 11 резисторов.

Катоды четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 тиристоров соединены с первым выходным выводом 12 устройства, с первым входом 33 блока 32 защиты о т повышения напряжения, с четвертым выходом 31 второго блока 24 управления и с пятым входом 19 первого блока 14 управления, шестой вход

20 которого подключен к седьмому выходу 41 блока 32 защиты от повышения напряжения. Первые, вторые и третьи выходы первого 14 и второго

24 блоков управления (т.е. 21 и 28, 22 и 29, 23 и 30) и подключены к управляющим электродам соответственно четвертого 5, пятого 6 и шестого 7 тиристоров.

Второй блок 24 управления может быть выполнен например, по схеме на фиг.2, которая содержит параметрический стабилизатор, включающий трехфазный однополупериодный выпрямитель на диодах 42-44, резисторе 45 и стабилитроне 46, формирователь пилообразного напряжения на резисторе 4 7 и конденсаторе 48, ключевой элемент

49, кнопку 50 опробования и три разделительных диода 51-53 на выходе.

Блок 32 защиты от повышения выходного напряжения может быть выполнен, например, по схеме на фиг.З, содержащей первое 54 и второе 55 реле, первый 56 и второй 57 замыкающие контакты реле 54, размыкающий контакт

58 и три замыкающих контакта 59-61 . реле 55, источник 62 опорного напряжения и индикатор 63.

Входной трансформатор 1 слукит для согласования уровней входного и выходного напряжений, а также для галь55 ванического разделения первичных цепей и цепей постоянного оперативного тока.

Стабилизация среднего значения выпрямл енн or о напряжения об есп ечи ва ется

1654800

Устройство работает следующим образом.

Стабилизация выходного напряжения обеспечивается первым блоком 14 управления тиристорами, осуществляющим независимое фазо-импульсное управление тиристорами 5-7 катодной группы выпрямительного моста.

Фаза управляющих импульсов изменяется в зависимости от уровня сигнала рассогласования, формируемого как разность выходного напряжения устройства, поступающего на входы

55 первым блоком 14 управления путем импульсно-фазового управления тиристорами катодной группы выпрямительного моста, собранного на тиристорах 2-7 °

Диод 8 предназначен для поддержа5 ния номинального выходного напряжения устройства в случае, если один из тиристоров (5, 6 или 7) катодной группы моста в результате повреждения становится неуправляемым диодом.

При этом срабатывает блок 32 защиты от повышения напряжения и запирает тиристоры 2-4 .

Резисторы 9-11 служат для обеспе15 чения работы тиристоров 2-4 в режиме малых углов управления, т.е. близком к режиму диодов.

Второй блок 24 управления тиристорами вырабатывает импульсы для вклю- 20 чения тиристоров 5-7, обеспечивая в нормальном режиме питания устройства номинальное значение выходного напряжения, а также быстрый выход устройства в номинальный режим при подключении к сети переменного напряжения.

Блок 32 защиты от повышения выходного напряжения в зависимости от вида повреждения, вызвавшего повышение выходного напряжения, производит соответствующие переключения в цепях управления тиристорами 2-7, чем обеспечивает восстановление номинального выходного напряжения при номиналь35 ном напряжении на входе устройства.

Во втором блоке 24 управления по схеме фиг.2 ключевой элемент 49 переходит в открытое состояние, когда напряжение на его входе превышает заданное значение, и удерживается в открытом состоянии до снижения входного напряжения ниже порога запирания, причем порог запирания много ниже порorа открывания. 45

18 и l9 блока l4 управления, и опор1 ного.

При номинальном значении входного напряжения регулировкой в блоке

14 устанавливается такой угол включения тиристоров 5-7, при котором выходное напряжение равно номинальному значению.

В случае отклонения входного напряжения от номинального значения происходит соответствующее изменение сигнала рассогласования, смещающее фазу импульсов включения тиристоров

5-7 таким образом, что выходное напряжение устройства остается неизменным.

Резисторы 9-11 выбраны так, что тиристоры 2-4 включаются при небольшом положительном потенциале анода относительно катода, т.е. работают в режиме, близком к режиму работы диодов.

В нормальном режиме второй блок

24 управления тиристорами работает параллельно с первым блоком 14. В моменты срабатывания ключевого элемента 49 (фиг.2) предварительно заряженный конденсатор 48 через него и разделительные диоды 51-53 разряжается на управляющие электроды тиристоров 5-7, открывая те из них, на анода.с которых напряжение к этому моменту быпо положительным по отношению к катодам. Этот процесс повторяется с периодом, определяемым значениями емкости конденсатора 48 и сопр отивл ений р езистор ов 45 и 4 7 .

Постоянная времени заряда конденсатора 48 выбирается таким образом, ч обы при номинальном входном напряжении и выведенном из работы первом блоке 14 управления выходное напряжение устройства равнялось номинальному или составляло примерно 0,95 от номинального. Это необходимо для того, чтобы обеспечить стабилизацию выходного напряжения в заданных пределах не только при снижении, но и при повышении входного напряжения на

10-157., При подключении устройства к сети напряжение на его выходе устанавливается на уровне номинального преимущественно за счет быстродействующего второго блока 24 управления в течение не более половины периода пи.тающего напряжения, что следует из принципа этого блока. При этом импуль» I 654800 сы управления с выхода первого блока

14 управления могут приходить несколько позже ввиду инерционности источника питания электронных элемен- 5 тов блока и цепей сглаживания напряжения обратной связи с входов 18 и 19.

После окончания переходного процесса в блоке 14 управление тиристор ами 5-7 переходит к нему, так как вырабатываемые импульсы несколько опережают по времени импульсы, форм груемые блоком 24, в результате чеrо выходное напряжение устройства устанавливается равным номинальному. (В случае повреждения первого бло1 ка 14 управления, приводящего к и евращению выработки управляющих и ульсов, нормальное выходное напря-20 ж ние поддерживается вторым блоком (2(упра вл ения .

Факт такого повреждения блока 14 в является путем тестового контроля, и оизводимого с помощью кнопки 50 25 (иг.2), замыкающий контакт которой ( шунтирует конденсатор 48, блокируя работу второго блока 14 управления, В этом случае уровень выходного напряжения устройства определяется толь- 30 к з работой первого блока 14 управления, что позволяет судить о его неи правности.

При повреждениях в первом блоке

14 управления, приводящих к смещению

35 фазы импульсов включения в сторону о1 ережения и увеличения выходного напряжения выше допустИмого значения, срабатывает первое реле 54 в блоке защиты от повышения выходного напря- 40 жения (фиг.3).

Напряжение срабатывания первого

54 и второго 55 реле принимается равным наибольшему кратковременному . допустимому значению выходного нап45 ряжения, при этом возврат обоих реле происходит при напряжении, меньшем номинального.

При срабатывании реле 54 его пер1 вый замыкающий контакт 56 подает

50 питание на обмотку второго реле 55 и на индикатор 63, а второй замыкающнй контакт 57 через размыкающий контакт. 58 второго реле,55 подключает выход 62 опорного напряжения к выходу 41 блока 32 и далее к тормозному выходу 20 первого ьлока 14 управл ения, запрещая формирование импульсов управления тиристорами 5-7. Управление тиристорами 5-7 в этом слу-.j чае осуществляется от второго блока

24 управления.

Если в результате этого напряжение на выходе устройства без замедления снизится до номинального, то срабатывания второго реле 55 в блоке 32 не произойдет.

Если повышение напряжения на выходе устройства обусловлено потерей запирающих свойств в прямом направлении одного из тиристоров 5-7 (например 5), то после срабатывания первого реле 54 в блоке 32 и прекращения работы первого блока 14 управления снижения выходного напряжения устройства до номинального значения не произойдет, так как два других исправных тиристора (6-7) будут включаться независимо от уровня выходного напряжения вторым блоком 24 управления.

Это приводит к срабатыванию второго реле 55 в блоке 32, которое своим размыкающим контактом 58 снимает сигнал:, блокирующий работу первого блока 14 управления, а замыкающими контактами 59-61 обеспечивает выключение тиристоров 2-4 путем шунтирования их управляющих электродов.

Теперь выходное напряжение устройства формируется полностью открытым поврежденным тиристором (например 5), управляемыми тиристорами 6 и 7 и нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора 1 через диод 8. В этом случае наибольшее возможное напряжение на выходе устройства (при полностью открытых тиристорах 6 и 7) не превысит 1,17 от номинального.

Фактически же тиристоры 6 и 7 будут управляться с углом, определяемым первым блоком 14 управления таким образом, что выходное напряжение установится на уровне, близком к номинальному, Факт повреждения схемы устройства, приведшего к повышению выходного напряжения, сигнализируется с помощью индикатора 63, подключаемого параллельно обмотке второго реле 55.

При повреждении одного из каналов управления тиристорами 5-7 или выходе из строя одного из них путем обрыва в цепи управляющего электрода, а также при обрыве одной из фаз питающей сети среднее значение выходного напряжения устройства не изменится в результате действия первого блока 14 управления.!

1654800

20

Фиг.2

Устройство предназначено для применения на понижающих подстанциях

10-220 кВ и распределительных пунктах 6-35 кВ для питания аппаратуры релейной защиты и автоматики, а также цепей сигнализации и коммутационных аппаратов.

Формула изобретения

Устройство для питания цепей постоянного оперативного тока подстанций, содержащее трехфазный трансфор матор, первичная обмотка которого соединена в звезду и подключена к входным выводам, шесть тиристоров, аноды первого, второго и третьего тиристоров соединены с первыми выводами соответственно первого, второго и третьего резисторов и с анодом диода, катод которого подключен к нулевому выводу соединенных в звезду вторичных обмоток трехфазного трансформатора, первый, второй и третий фазные выводы которых соединены соответственно с катодами первого второго и третьего тиристоров, анбдами четвертого, пятого и шестого тиристоров и с выводами питания переменным напряжением первого блока управления, выводы питания постоянным напряжением которого подключены к выходным выводам, а три выходных вывода — к управляющим электродам соответственно четвертого, пятого и шестого тиристоров, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены второй блок управления и блок защиты от повышения напряI 40 жения, причем второй блок управления выполнен в виде последовательно соединенных параметрического стабилизатора, формирователя пилы с кнопкой контроля исправного состояния, подключенной параллельно его выходу, ключевого элемента и трех, соединенных аноцамн, разделительных диодов, катоды которых использованы в качестве выходов второго блока управления и подключены к управляющим электродам четвертого, пятого и шестого ти- ристоров, аноды которых подключены к соответствующим входам второго блока управления, соединенных с вхоцами параметрического стабилизатора, а катоды объединены между собой и соединены с соответствующими выводами питания постоянным напряжением первого и второго блоков управления и с первым входным выводом блока защиты от повышения напряжения и подключены к первому выходному выводу, второй входной вывод блока защиты от повышения напряжения соединен с анодами первого, второго и третьего тиристоров и с вторым выходным выводом, первые три выхода блока защиты от повышения напряжения подключены к вторым выводам соответственно первого,. второго и третьего резисторов и к управляющим электродам соответственно первого, второго и третьего, тиристоров, катоды которых соединены соответственно с вторыми тремя выхо-. дами блока защиты от повышения напряжения, блокирующий выход которого. соединен с введенным входом блокирования первого блока управления, 1654800

Составитель С. Черньппева

Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор Н. Ревская

Заказ 1951 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101