Устройство для бездугового отклонения питающих линий постоянного тока высокого напряжения

 

пи 550695 ьоие Ьеетскин

Социалистических

Республик

/" Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.03.73 (21) 1895785/07 с присоединением заявки № (51)M, Кл.е Н 01Н 9/30//

H 02J 1/00

Совета Иинистраа СССР ло делам изсаретений и открытий (53) УДК 621.316.542 (088.8) Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 05.04.77 (72) Автор изобретения

В. Н. Пупынин (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ВЫСОКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

ГасУдаРстеенный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к коммутационной технике и может быть использовано для создания устройств отключения линий передач постоянного тока высокого напряжения, устройств отк.почения тяговых фидеров подстанций железных дорог постоянного тока напряжением 3 — 50 кВ, устройств отключения тяговых фпдеров подстанций промышленного транспорта, а также устройств отключения тяговых фидеров метро и городского транспорта (трамваев, троллейбусов) .

Известны устройства для бездугового отключения питающих линий постоянного тока при помощи тирпсторов и специальных коммутирующих емкостей (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для бездугового отключения питающих линий постоянного тока высокого напряжения, отходящих от преобразовательных подстанций с многофазными выпрямителями, содержащее тиристоры с блоком управления имп, включаемые последовательно с вентилями фаз выпрямителей, и быстродействующий многофазный отделитель (2).

Однако применение известных устройств на питающих линиях (фидерах) тяговых сетей постоянного тока напряжением 0,5 — 20 кВ требует большого числа управляемых вентилей и непомерно больших, практически певыполнимых величин коммутирующих емкостей. Кроме того, эксплуатация таких устройств связана с расходом значительного количества энергии, выделяющейся в последовательной цепочке

5 постоянно проводящих ток тиристоров схемы.

Для обеспечения компактности устройства, повышения его надежности и быстродействия

lIpJf отключении питающих линий в предлагаем ом устройстве контакты отдел ителя подсо10 единепы параллельно тиристорам в каждой фазе, а между общей точкой соединения тиристоров с отделителем и общей шиной подстанции противоположной полярности подключен дополнительный вентиль в направлении, обрат15 ном полярности выпрямленного напряжения.

В нормальном режиме все тиристоры устройства шунтированы контактами отделителя.

При необходимости отключения питающей ли20 нип отделптель отключается и передает отключаемый ток тиристорам устройства, последние запираются в момент прохождения тока через нуль и линия обесточивается. Дополнительный вентиль ускоряет процесс отключения питаю25 ще линии. Наличие отделителя и дополнительного вентиля позволяет передать энергию в питающую линшо практически без потерь, максимально использовать перегрузочную способность т. ристо)OB устройства и обеспечить комЗО пактность устройства.

550695

3

На фиг. 1 изображена схема описываемого устройства, выполненная применительно к подстанции с многофазными выпрямителями, собранными по нулевой схеме; на фиг. 2 — тоже, с выпрямителями, собранными по мостовой схеме; на фиг. 3 — кривые токов в элементах устройства в момент отключения питающей линии.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:

А — выпрямители подстанции;

Б — блок для отключения питающей линии;

 — промежуточные шины выпрямленного напряжения.

Блок Б содержит тиристоры 1, блок 2 управления тир истор а ми, быстродействующий отделитель 3 с приводом 4, защитный блок 5 питающей линии, блок б выдержки времени, допол нительный вентиль 7 и разъединитель 8 питающей линии.

На фиг. 3 приняты следующие обозначения:

10 — начальное значение тока питающей линии;

I — ток уставки защитного блока питающей линии, достигаемый в момент t>., tz — момент окончания передачи тока из отделителя в цепи тиристоров;

1з — момент прекращения подачи отпирающих импульсов на тиристоры;

t4 — момент автоматического включения дополнительного вентиля;

4 — момент окончания протекания тока через устройство;

i — ток через устройство и в цепи отключаемой питающей линии при отсутствии дополнительного вентиля;

4 — ток через устройство при наличии дополнительного:вентиля;

i@ — ток в отключаемой питающей линии при наличии дополнительного вентиля;

i — ток через дополнительный вентиль.

Устройство по схеме на фиг. 1 работает следующим образом.

В нормальном режиме питания нагрузки быстродействующий отделитель 3 включен и своими контактами шунтирует тиристоры 1 по всем фазам устройства, так что ток нагрузки протекает по ним, а не через тиристоры. Однако блок 2 управления подает на все тиристоры отпирающие импульсы и, таким образом, держит тиристоры в готовности в любой момент начать проводить ток.

При повреждении HB питающей линии в момент 4 защитный блок 5 срабатывает и подает сигнал на отключение быстродействующего отделителя. Одновременно с этим защитный блок 5 через блок 6 выдержки времени подает сигнал на блок 2 управления, который с момента поступления сигнала прекращает подачу отпирающих импульсов на тиристоры устройства. В результате происходят последовательная передача тока нагрузки тиристорам, заканчивающаяся в момент t, отключение тиристоров всех фаз устройства, кроме одной по30

65 следней, в момент 4, автоматическое подключение дополнительного вентиля 7 в момент t4, ускоряющее отключение тока, и, наконец, отключение тока, заканчивающееся в момент 1 .

С момента t3, когда проводит ток последняя фаза устройства, этот ток поддерживается двумя э. д. с.: периодической э. д. с. последней, подключенной через тиристор фазы трансформатора и апериодической э.д. с. самоиндукции, возбуждаемой в и ндуктивности всей цепи тока. По этой причине, начиная с момента t3, ток в цепи можно рассматривать состоящим из двух составляющих — периодической и апериодической, вызванных соответственно периодической и апериодической составляющими напряжения.

При отсутствии дополнительного вентиля этот ток изменяется по медленно спадающей пульсирующей кривой (кривая i на фиг. 3).

При наличии же дополнительного вентиля в некоторый момент 14, когда скорость изменения тока в отключаемой питающей линии отрицательна, отрицательное активное падение напряжения в ней уравновешивается положительным индуктивным падением напряжения, потенциалы общей точки соединения тиристоров с отделителем и шины противоположной полярности (шины « — » на фиг. 1) становятся равными, открывается и начинает проводить ток дополнительный вентиль 7.

Открытие вентиля 7 разделяет отключаемую цепь на две: цепь огключаемой линии, B которой под действием затухающей э.д.с. самоиндукции проходит затухающий апериодический ток lф, и цепь выпрямительных агрегатов и тиристоров устройства, в которой под действием периодической э.д.с. фазы трансформатора протекает круто спадающий ток io, являющийся током к. з, последней, еще не отключенной фазы трансформатора.

Оба эти тока замыкаются через дополнительный вентиль, но направлены в разные стороны. При t=t4 они равны, а при t)t4 ток 4 меньше тока i@, так что суммарный ток через вентиль i в прямом направлении равен i@ — io.

B момент 4 ток 4 становится равным нулю, после чего последний тиристор устройства закрывается и питающая линия отключается от подстанции, хотя в самой питающей линии еще некоторое время протекает затухающий ток i@.

При необходимости сокращения времени протекания тока в цепи отключаемой линии последовательно с дополнительным вентилем

7 может быть включено гасящее сопротивление. Процесс восстановления питания по отключенной линии происходит в следующем порядке: возобновляется подача отпирающих импульсов на все тиристоры устройства и вслед за этим сразу же включается быстродействующи и отдел и тел ь.

При необходимости обеспечения работы на отключенной линии последняя отсоединяется разъединителем 8. Аналогично работает устройство по схеме на фиг, 2 с той только разницей, что при отключении последними пере550695

Риг. 7 стают проводить ток сразу два тиристора, принадлежащие двум разным плечам моста уст.ройства.

Технико-экономическая эффективность устройства существенно зависит от напряжения цепей постоянного тока, в котором оно используется. Применение предлагаемого устройства на тяговых подстанциях постоянного тока относительно низкого напряжения (до б кВ включительно) позволяет упростить схему подстанции, уменьшить объем ее закрытой части и сэкономить значительные средства за счет уменьшения эксплуатационных расходов, в том числе и за счет несоизмеримо большего срока службы устройства по сравнению с извеспными дуговыми аппаратами.

Формула изобретения

Устройство для бездугового отключения питающих линий постоянного тока высокого напряжения, отходяшпх от преобразовательных подстанций с многофазными выпрямителями, содержащее тиристоры с блоком управления ими, включаемые последовательно с вентилями фаз выпрямителей, и быстродействующий

5 многофазный отделитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия при отключении питающих линий, контакты отделителя в каждой фазе подсоединены параллельно тиристорам, а между

10 общей точкой соединения тиристоров и отделителя и общей шиной подстанции противоположной полярности подключен дополнительный вентиль в направлении, обратном полярности выпрямленного напряжения.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР М 179373, М., Кл. Н 02М 3/135, 1963.

2. «Выключатели высокого напряжения», 20 М., «Энергия», 1969, статья Кинда и др. «Выключатели для высоковольтных передач IIOстоянното тока» (прототип).

550695

4р

Корректор А. Галахова

Редактор А. Пейсоченко

Заказ 606/15 Изд. № 269 Тираж 1019 ПодппсHое

ЦНИИПИ Государсгвенного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 4д 4@ !

I! !!

Составитель Л. Ферштман

Техред М. Семенов