Устройство для защиты высоковольтной линии электропередачи постоянного тока
1305685
Сок!а Соеетсккх
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ,, ИЗОБРЕТЕНИЯ
К П АТЕН ТУ
Зависимый от патента №
МП1; Н 021- 7/26 *
Заявлено 30.1 т/.1964 (№ 897964/24-7)
Приоритет
Комитет по делам изобретений и открытий при Сосете Министров
СССР
Опубликовано 04.VI.1971 Бюллетень ¹ 18
Дата опубликования описания 26Л 11.1971
3 Iх 621.3 16.;- о;в 1. .315.05 .5 (088.8) Автор изобретения
Иностранец
Арне Джанссон 1 (Швеция) Иностранная фирма
«Альмена Свенска Электриска Антиеболагет» (Швеция) Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ
ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО TOKA
Изобретение касается устройств защить! линий электропередачи постоянного тока при неисправности в линии, содержащих избирательные органы, реагирующие на скорость изменения напряжения в начале линии, блок контроля уровня напряжения и исполнительные органы.
В предложенном устройстве для повышения его надежности и чувствительности применен дополнительный избирательный орган, включенный на делитель напряжения, подключенный между линией и землей, и реагирующий на понижение линейного напряжения с дву;— ступенчатой выдержкой времени. 11ервая сгупень соответствует времени демпфирования колебаний линейного напряжения при повреждении в линии и запускает вторую ступень, которая соответствует периоду частоты сети переменного тока, присоединенной к выпрямительной подстанции.
В устройстве применен также орган блокировки от переменного напряжения, возникающего на линии при повреждении на выпрямительных подстанциях, выполненный по схеме сравнения и включенный между входом дополнительного избирательного органа и выходом второй ступени выдержки. Уставку по напряжению органа блокировки выбирают меньше мш1имальиого амплитудного зиа-Jt i:iiii линейного на!!ряжения iipll 1IQHp«æäo !111! Il а . iiiнии.
На фиг. 1 приведена блок-схема предло>к«ii5 HOLLO УСТРОйСТВа.
Линия / передачи постоянного тока связывает выпрямительну1о подстаиц.,ю 6 с иивсрГОрНОй ПОдСтанцИЕй И". «1а«тв 1.ОС>0яи1101 напряжения подастся через д,;i:гель 1 иаиряжс10 ния на входные клеммы 2 3! щиты. Защ! l а содержит входную ступень — изоир игольный орган >, на который воздсйсгвуег испосрсдсвенно линейное на11ряженис или производная линейного напряжения через д1!ффсрс!!пирующий орган /. С помощью lit .ð«,Iëþ÷ÿòå.iÿ 5 можно переключать орган > для приема тoli или иной Входной Вели ililibl. 11pil измсисllllях напряжения в о11ределениых границах. орган > подает импульс на орган 6 — первую ciy2Q пень выдержки Врез!спи. Посл« воздсйстви11 такого импульса на орган 6, он выдаст дга следующих друг за другом им1;ульса. С помощью первого импульса, длит ;Ii liocTI> котоpolo соотВетстВует Определенному времен!! демпфирования передающей лиьиш, вклю;асгся запускающий орган 7, например тиристориый выключатель, который соединяет блок 8 —— вторую ступень выдержки времени с запу305685 скающим элементом 9 (тиристором) исполнительного органа.
Защита содержит также орган 10 блокировки от переменного напряжения, возникающего на линии при сквозных опрокидываниях инвертора, который при определенном низком линейном напряжении подает напряжение на блокирующую цепь запускающего органа 7.
Когда кончается первый импульс органа 6, то он посылает через другое соединение второй ихшульс на орган 8. Второй импульс должеkl быть длиннее продолжительности периода переменного тока в сети, подключенной к вьшрямительной 6 и инверторной W подстанциям. После периода времени, соответствующего продолжительности самого длинного из названных периодов, орган 8 подает через запускающий орган 7 управляющий импульс на тиристор 9, который при этом открыт. Импульсный датчик 11 питается от источника постоянного напряжения, подсоединен к земле и подает на клемму 12 выходной сигнал остроконечнои формы, который можно использовать для индйкации возникшего заземления.
Устройство имеет блок автомата повторного включения, выполненный на импульсном преобразователе 13, подающем управляющий импульс соответствующей длины на тиристор 14.
Как только тиристор откроется, импульс может пройти через его главный канал. Таким образом, положительное напряжение появляется при наличии импульса на клемме 15 защиты. После исчезновения этого импульса управляющая система выпрямительной станции
Включаег выпрямитель на нормаль: Чтобы при постоянной неисправности можно было обеспечить быстрое срабатывание iioсле повторного включения, орган 10 подсоединен к главной цепи тиристора 9 и подает блокирующий сигнал на этот тиристор до тех пор, пока линейное напряжение не превысит заранее заданного значения. Между импульсным преобразователем 13 и импульсным датчиком 11 через клеммы 16 установлена обратная связь, с помощью которой импульсный датчик блокируется во время блокирующего импульса и некоторое время после него. Если замыкание на землю за это время будет устранено, линейное напряжение возрастает до нормального и блокирующий ток от органа 10 на тиристор 9 прекращается. Если замыкание на землю не устранено, то блокирующий сигнал в тиристоре продолжается и импульсный датчик после своего времени блокирования выдает новый сигнал на импульсный преобразователь, который посылает новый блокирующий импульс на выпрямительную подстанцию. Значение линейного напряжения, обеспечивающее блокирующий ток тиристора 9, должно быть выше напряжения, которое обеспечивает блокирующий ток тиристора запускающего органа 7. Таким образом, орган 10 имеет два различных пороговых значения. 15 гю Если повреждение не исчезает после ряда блокирований и деблокирований, можно предположить, что оно является постоянным, и передача должна быть отключена, Для этой цели вводится в действие счетный механизм 17, на который воздействуют импульсы преобразователя 13. Например, после двух или трех импульсов с преобразователя 13 счетный механизм 17 подает управляющий импульс на тиристор 18, соединенньш последовательно с тиристором 14. Если тиристор 18 является проводящим, то последовательно включенные тиристоры 14 и 18 образуют постоянный путь тока, вследствие чего положительное напряжение на клемме 15 является также постоянным, причем выпрямительная станция блокируется окончательно. После того, как приняты мероприятия для устр анения повреждения в линии, блокирование выпрямителей подстанции должно быть устранено, что целесообразно производить путем размыкания контакта 19, подсоединенного последовательно в цепь тиристоров 14 и 18, которые при этом обесточиваются. На фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схем а предложенного устройства и показаны два чувствительных к изменениям уровня напряжения блока — избирательный орган 3 и орган 10. От входных клемм 2 защиты напряжение подводится к органу 10, который содержит две цепи с транзисторами 20 и 21. Оба транзистора питаются от источника по" стоянного напряжения и имеют в своей цепи управления кремниевые стабилитроны 22 и 23, соединенные каждый в отдельности с соответствующими делителями 24 — 27. Поскольку напряжение на клемма.; 2 велико, транзисторы 20 и 21 будут проводящими и выходное напряжение органа 10, содержащего диоды 28 и 29, будет равно нулю. Если напряжение на клеммах падает ниже определенного значения, то орган 10 приобретает положительное выходное напряжение, управляемое тиристорами органов 7 и 9. Блок 3 содержит транзистор, в цепи которого включены сопротивления 30 — 32, конденсатор 33 заряжается от источника положительного напряжения. Если напряжение на клеммах падает до определенной величины, то конденсатор 33 разряжается через диод 34. Для обеспечения регулирования напряжения коллектор транзистора 35 подключен через диод 36 к источнику 37 предельного напряжения. Когда конденсатор 33 разряжается, транзистор 35 снова блокируется, после чего конденсатор опять заряжается. Если линейное напряжение после этой зарядки остается низ" ким — конденсатор снова разряжает через транзистор 35, а через диод 34 поступает новый импульс до тех пор, пока линейное напряжение останется ниже определенного значения. Указателем повреждения может служить уровень линейного напряжения. Дифференци305685 40 65 рующий орган 4 содержит трансформатор, первичная обмотка 88 которого присоединена через конденсатор 89 к клеммам 2, кроме того, параллельно обмотке 88 включено сопротивление 40. вторичная обмотка 41 трансформатора через диод 42, сопротивление 48 и контакт переключателя соединена с токовой цепью транзистора 85. Система переключателя 5 контактов в этом случае перемещается в правое положение, при котором левый контакт замкнут, и цепь напряжения транзистора 85 через правое положение контакта инвертора соединена с источником постоянного по.чожительного напряжения. Величина напряжения выбрана такой, что блокирующее напряжение транзистора превышает напряжение заряда конденсатора 83. Если линейное напряжение (и напряжение на клеммах) падает, конденсатор 89 разряжается через первичную обмотку 88, а во вторичной обмотке 41 индуктируется импульс напряжения, который превышает блокирующее напряжение транзистора 85. Таким образом, конденсатор 38 будет разряжаться через токовую цепь транзистора, и так же, как в предыдущем случае, импульс напряжения будет подаваться через диод на орган 6. Импульс напряжения с диода 84 поступает на управляющий электрод транзистора 44 блокирующего генератора колебаний органа 6. Этот транзистор — токопроводящий, а ток источника положительного напряжения течет через обмотку 45 трансформатора, снабженного обмоткой подмагничивания, соединенной с источником 46 напряжения. Транзистор 44 будет токопроводящим до тех пор, пока не насытится сердечник трансформатора. Одновременно в обмотке 48 наводится напряжение, которое через диод 49 и последовательно соединенный конденсатор 50, присоединенный к сопротивлению 51, дает пусковой импульс запускающему органу 7. Когда тиристор открыт, ток из обмоток 48 будет проходить через главную цепь тиристора органа 7 и диод 52. Генератор колебаний органа 6 рассчитан таким образом, что длительности импульса напряжения обмотки 48 достаточно для затухания колебания напряжения на линии в случае повреждения линии. Таким образом, длительность этого импульса представляет первую часть времени задержки защиты. Если линейное напряжение в конце этого периода оказывается меньше уставки напряжения в блоке 10, тиристор 7 будет получать питание от органа 10 через диод 28. Когда трансформатор насытится, напряжение обмотки 47 исчезает, и транзистор 44 блокируется отрицательным напряжением источника 58, после чего трансформатор снова намагничивается обмотко t 54 смещения. В силу этого в обмотке 48 индуктируется направленное в противоположную сторону напряжение, а через диод 55 к блоку 8 будет подаваться импульс напряжения. Величина этого напряжения органичивается до определенного значения посредством напряжения источника 56, присоединенного через диод 57. Импульс напряжения от диода 55 разрядит конденсатор 58, включенный в токовую цепь транзистора 59, коллектор которого через сопротивления 60 и 61 соединен с tcточнпком положительного напряжения. Когда напряжение через конденсатор 58 превышает блокирующее напряжение в транзисторе 59, конденсатор разряжается через транзистор, и импульс напряжения передается через диод 62 и обмотку 68 к главной цепи тиристора органа 7. Время зарядки конденсатора 58 соответствует периоду сети переменного тока, присоединенной к выпрямительной подстанции, и составляет другую часть времени задержки защиты. Если линейное напряжение в течение всего времени зарядки конденсатора было настолько низким, что транзистор 21 блокировался, то тпрпстор запускающего органа 7 в течение всего этого времени получал поддерх пвающий ток через диод 28. Импульс от диода 62 проходит через обмотку 63 и тиристор запускающего органа 7 и в обмотке 64 наводит импульс напряжения, который через диод 65 зажигает тирпстор 9. В случае повреждения выпрямителей линейное напряжение будет выше значения, которое соответствует напряженшо кремниевого стабилитрона 28, и ток в силовой цепи тиристора запускающего органа 7 прерывается, т. е. тиристор блокируется. Для того чтобы конденсатор 58 не влиял на работу блока 8, он зашунтирован тпрпстором 66. 1 правляемьtttt импе льсом самогo блока. Оставшаяся энергия из обмотки 48 разряжа. ется через тпппстор 66. В противном случае конденсатор 58 должен был бы получить новый неотрегулированный заряд, который может остаться в качестве первичного заряда. Таким образом, время заряда для конденсатора и другая часть времени деиствия защиты уменьшились бы. Импульсный датчик 11 представляет собой генератор пикового импульса. аналnгичнi»й органу 8. Он содержит транзистор 67, напряжение цепи которого через тиристор 9 и сопротивления 68 и 69 соединено с клеммами 2. Токовая цепь транзистора 67 соединена через сопротивление с источником положительного напряжения и включена параллельно конденсатору 70. Последний заряжается от источника положительного напряжения, и если напряжение на клеммах понизится настолько, что напряжение через конденсатор 70 превосходит блокирующее напряжение в тр анзисторе 67, то конденсатор через этот транзистор, сопротивление 68 и тиристор органа 7 разрядится сам. Затем транзистор 67 будет снова блокирован до тех поп, пока конденсатор 70 пе зарядится снова. Таким образом, в сопротивлении 68 возникнет импульс, который поступит к выходным клеммам 71 защиты, соединенным с блоком АПВ. Если линейное напряжение в течение последней части задержки времени, 305685 т. 0. !30 время зарядки конденсатора 58, остается настолько низким, что орган 10 может г оддер>кпвать тпристор органа 7 в проводящем состоянии, то орган 8 удерживает тиристор 9 откр.»тым. Для получения максима lbnoro Ilà !cïèë напряжения зарядя конденсатора 70, последний ерсз диод 72 присоединен к оперативному источнику 78 напряжения, Прп очень серьезных повре>кдениях линии, в результате которых напряжение падает с очень бол»шоп скорост»ю, например прн повре>кдениях на линиях, находящихся по соседстгу с выпрямительной подстянцией, необходимо откпю еппе без задержки. Для этого между оргянямп 4 и 8 вмонтирован блок 74, выпо: пенный .ïàëîãè÷èî органу 8 и датчику 1! I: одержит транзистор 75. Цепь напряжения последне соединена через сопротивление с источником 76 поло>кительного напряжения, в то время как его токовая цепь соепиненя с конденсатором 77, заряженным до определенного напряжения от источника 78 поло>кительного напряжения. При падении линейного напря>кения с большой скоростью блок 4 открывает транзистор 75, после чего и конденсатор 77 через диод 78 разряжается через транзиспор, Таким обпязом, блок 74 через диод 79 откроет тпрпс..ор 9, при этом на выходе дат:шкя !! появится си пал. В передячох постоянного тока сигнал от защиты поступает на регулятор выпрямитсльной подстанции, который переводит подстонцию в ипвсрторпый режим, для того чтобы понизить ток передачи до нуля и тем самым деионизировать место повреждения. Поскольку такое мероприятие обеспечивает устранение повреждения, то осуществляют автоматическое повторное включение АПВ передачи. В блок А17В входит трансформатор с подмагппчивоющей обмоткой 80, а также первичная обмотка 81, включенная последовательно с транзистором 82. Блок АПВ запускается импульсом от датчика 11 через клеммы 71 и обмотку 88 тр япсформ атор а. После того как транзистор 82 стал проводящим, в обмотке 81 возникает ток. Поток в этой обмотке генерируется в направлении, противоположном потоку, создаваемому подмагничивающей обмоткой 80. Пока сердечник трансформатора не придет в состояние насыщения индуктируется напряжение в обмотке 84, которая обеспечивает непрерывное управление напряжением для транзистора 82. При насыщении транзистор 82 олокируется, и сердечник трансформатора снова намагничивается, благодаря приложенному напряжению смещения. Во время намагничивания трансформатора в обмотке 85 индуктируется импульс напряжения, который сперва открывает тиристор 14 через диод 86, сопротивление 87 ч конденсатор 88, и затем вызывает ток в главной цепи тиристора !4. Во время размагничивания трансформогоэо -, обмотке 85 индуктируе-ся ияпряже. грро" «о оп жного ноправл-.иня, 5 65 которое через диод 89, переменное сопротивление 90, кремниевый стабилитрон 91 и конденсатор 92 открывает и затем поддерживает в проводящем состоянии тиристор 14. Следовательно, тиристор будет проводит» ток в течение всего периода напря>кения, индуктированного в обмотке 85. Продолжптел»ность полупериода может варьироваться с 110мощью сопротивления 90. Конденсагоры 88 и 92 снабжены соответственно разрядными сопротивлениями 98 и 94. Выходная клемма 15 установки соединена с регулятором выпрямительной подстанции, и пока тиристор !4 открыт, положительное напря>кение от источника 95 напряжения будет поступать на клемму 15 через сопротивление 96. В течение этого времени выпрямит льняя подстанция будет блокирована и. сле;.nзяте.",:,— но, линия будет также блокировано. После деионизяции тиристор 14 бупет блокирован. Следовательно, положительное выходное напряжение на клемме 15 исчезнет, и выпрямительная подстанция переключится на нормальную работу, т. е. будет восстановлено прежнее соединение. Последовательно с тиристором 18 вк,.цочев передатчик сигнала, например реле 97. В той же самой цепи должен быть включен прибор, например контактный прерыватель 19, для аннулирования приказа блокировки клемме l5, когда повреждение линий устранено. Таким обвазом, защита обеспечивает избирательность между повреждениями на линии и повреждениями преобразователей, также как и возможность восстановления прежних соединений и повторного блокирования при продолжительных поврежденпях на линии, т. е. А ПВ. Предмет изобретен! я 1. Устройство для защиты высоковол»твой линии электропередачи постоянного тока при неисправности в линии, содержащее избирательный орган, реагирующий на скорость изменения напряжения в начале линии, блок контроля уровня напряжения и исполнительные органы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности, применен дополнительный избирательный орган, включенный на делитель напряжения, подключенный между линией и землей и реагирующий на понижение линейного напряжения с двухступенчатой выдержкой времени, причем первая ступень соответствует времени демпфирования колебаний линейного напряжения при повреждении в линии и запускает вторую ступень, которая соответствует периоду частоты сети переменного тока, присоединенной выпчямитепьчой подстанции. 2. Устройство по и. 1, отличаюи1ееся тем, что в нем применен орган блокировки от переменного напряжения, возникающего на линии при повре>кдени.. па выпрямительных под305685 10 станциях, выполненный по схеме сравнения и включенный между входом дополнительного избирательного органа и выходом второй ступени выдержки времени. 305685 Г ! ! 1.1, ! ! ! I ! ! ! ! Ф» !, 1 ! ! ! I ! Составитель Л. Корнеева Текред 3. Н. Тараненко Редактор Е. Кравцова Корректор 3. И, Тарасова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1963 15 Изд. Ы 843 Тираж 473 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, K-35, Раугиская наб., д. 4 5
