Устройство для защиты от самовозбуждения подстанций с делителями напряжения,питающих асинхронные двигатели

 

(и) 567I91

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскнк

Соцналисткческнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.02.75 (21) 2104823/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 24.08.77 (51) М. Кл. Н 02Н 7/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Комнатный и В. Д. Юренков (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ОТ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

С ДЕЛИТЕЛЯМИ НАПРЯЖЕНИЯ, ПИТАЮЩЕЙ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты от самовозбуждения подстанций с делителями напряжения (ПДН), питающих крупные асинхронные двигатели.

Этот вид самовозбуждения подстанций с делителями напряжения представляет частотную реакцию роторов асинхронных двигателей, питаемых от электроустановок, содержащих последовательно с ними включенную емкость и проявляется в биениях тока двигателей и общей нагрузки подстанций, амплитуда которых определяется величиной скольжения роторов двигателей, а период функционально связан с собственной частотой контура, включающего емкость делителя напряжения, а также индуктивности компенсирующего реактора и понизительного трансформатора подстанции. Самовозбуждсние схемы ПДН приводит к колебаниям электромагн;и н го момента и скорости вращения двигателей, вызывая длительное увеличение по1ребляемого тока, соразмерного по величине с пусковым, и повреждения двигателей из-за перегрева обмоток.

Кроме того, искаженный биениями ток нагрузки ПДН из-за некоторой расстройки резонансной части схемы, обусловленной ступенчаrb M изменением индуктивности компенсирующего реактора, вызывает колебания напряжения на шинах подстанции и приводит к возбуждению других двигателей, а также к мерцанию ламп накаливания, утомляющему глаза.

Описанный режим работы подстанции неприемлем и должен предотвращаться при расчете схемы подстанции. Тем не менее в процессе эксплуатации возможно непреднамеренное возникновение условий самовозбуждение схемы подстанции, например, вызванное уста10 новкой дополнительных крупных асинхронных двигателей, изменением настройки схемы подстанции и рядом других причин.

Известно устройство для подавления само15 возбуждения в схемах подстанций.

В этом устройстве осуществлено автоматическое кратковременное подключение к шинам подстанции балластных сопротивлений с помощью симисторов. Реагирует оно лишь на

20 превышение определенного уровня напряжения на шинах подстанции и предназначено для подавления резонансных скачков напряжения на ранней стадии их развития. Однако такое защитное устройство не может быть нспользо25 вано для подавления самовозбуждения в схеме подстанции при питании асинхронных двигателей, поскольку оно не реагирует на биения в токе двигателей и нагрузки подстанции, свойственные этому виду самовозбуждения, 30 при которых сколько-нибудь значительное пре567191 вышение номинального напряжения на шинах не имеет места.

Для подавления самовозбуждения в схеме подстанции, питающей асинхронные двигатели, используют балластные сопротивления, подключенные постоянно к низковольтным шинам подстанции. Потребление этих сопротивлений превышает суммарную мощность подключенных двигателей. Такое устройство подавления самовозбуждения, является прототипом изобретения.

Основной недостаток этого устройства— постоянные потери электроэнергии в балластных сопротивлениях.

Цель изобретения — устранение постоянных потерь электроэнергии в балластных сопротивлениях. Эта цель достигается тем, что в устройство введены блок выделения огибающей биений, блок симисторов, блок питания с выходным тиристором и блок выдержки времени, причем блок выделения огибающей биений включен входом в цепь низковольтного ввода подстанции, а выходом подключен к аноду и управляющему электроду тиристора блока питания, катод которого через выходные размыкающне контакты блока выдержки времени соединен с управляющими электродами блока симисторов, силовые электроды которых соединяют балластные активные сопротивления в схему звезды, а к одному из указанных активных сопротивлений подключен вход блока выдержки времени. При этом блок выделения огибающей биений содержит двухобмоточный трансформатор, каждая обмотка которого шунтирована конденсатором и подключена к своему выпрямительному мосту, один из которых включен на входе блока, а к другому подключен транзистор, коллекторная цепь которого соединена с управляющим электродом тиристора, включенного в накопительную схему, на выходе которой включено электромагнитное реле с замыкающими контактами.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, где 1 — блок выделения огибающей биений; 2 — блок питания; 3 — блок выдержки времени; 4 — активные балластные сопротивления; 5 — блок симисторов; 6 — шунт в цепи низковольтного ввода подстанции; 7 — 10 — диоды выпрямительных мостов; 11 — 14 — конденсаторы выпрямительных мостов; 15 — трансформатор;

16 — шунтирующий конденсатор; 17 — транзистор; 18 — тиристор; 19 — конденсатор накопительной схемы; 20 — пороговый элемент накопительной схемы; 21 — электромагнитное реле накопительной схемы; 22 — диод; 23, 24, 25 — резисторы; 26 — трансформатор блока питания; 27 — выпрямительный мост блока питания; 28 — выходной тиристор блока питания;

29 — выходные реле блока выдержки времени;

30 — конденсатор блока выдержки времени;

31 — резистор цепи заряда конденсатора 30;

32 — пороговый элемент; 33 — ; 34 — симисторы; 35 — сигнальное реле.

Устройство работает следующим образом.

3О

4

На вход блока 1 выделения огибающей биений подается напряжение, снимаемое с шунта

6, включенного в цепь низковольтного ввода подстанции.

В этом блоке 1 осуществляется фильтрация составляющей напряжение промышленной частоты и выделение на вторичной обмотке трансформатора 15 низкочастотной огибающей тока при асинхронном самовозбуждении.

В нормальном режиме работы подстанции к входу защитного устройства приложено только напряжение промышленной частоты с амплитудой пропорциональной току нагрузки.

При этом огибающая кривой выпрямленного напряжения из-за достаточно высокой фильтрации составляющей промышленной частоты представляет практически постоянную величину, которая трансформатором 15 не трансформируется. Поэтому на вторичной обмотке трансформатора 15 напряжение отсутствует и транзистор 17 остается в закрытом состоянии — защита не действует.

При появлении в токе нагрузки подстанции биений, свидетельствующих о начале самовозбуждения в токе вторичной обмотки трансформатора 15, появляется низкочастотная составляющая, с частотой биений, которая выпрямляется посредством диодов 9, 10 и удваивается на конденсаторах 13, 14 и с них подается на вход транзистора 17. Под действием выпрямленного напряжения с двойной субгармонической частотой транзистор открывается. С той же частотой открывается и тиристор 18 накопительной схемы, в цепь управления которого включен выход транзистора 17. При длительности биений в токе нагрузки подстанции, превышающей заданную (0,5с) напряжение на конденсаторе 19 накопительной схемы достигает напряжения срабатывания порогового элемента — вследствие чего сработает выходное реле 21 накопительной схемы и своими контактами замкнет цепь управления выходного тиристора 28 блока питания 2, который обеспечивает питание постоянным током цепи управления симисторов. Тиристор 28 открывается, подает на управляющие электроды симисторов 34 питание постоянным током и открывает их. Открытые симисторы 34 по схеме трехлучевой звезды подключают к шинам подстанции активные балластные сопротивления

4 и обеспечивают подавление самовозбуждения подстанции. С момента подключения к шинам сопротивлений последние обтекаются током, а упавшее напряжение на одном из них прикладывается к входу блока 3 выдержки времени, состоящего из диода 33, конденсатора 30, переменного резистора 31, порогового элемента 32 и выходного реле 29.

При напряжении на конденсаторе 30, равном напряжению срабатывания порогового элемента 32, сработает выходное реле 29 этого блока, которое своим нормально замкнутыми контактами кратковременно разомкнет цепь питания управляющих электродов симисторов 34. При этом разомкнется цепь пита567!91

Составитель А. Корнеева

Тсхрсд А. Камышникова

Корректор О. Тюрина

Редактор В. Левитов

Заказ 1844/14 Изд. Мв 624 Тираж 917 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова 2 ния управляющих электродов симисторов 34, которые отключат от шин балластные сопротивления, разомкнув нулевую точку звезды.

Таким образом, время подключенного состояния сопротивлений к шинам определяется величиной псрсменного резистора 31 и может регулироваться в пределах до нескольких десятков секунд, Если причина самовозбуждения подстанции после отключения сопротивлений от шин не будет устранена и биения в токе нагрузки появятся вновь, защитное устройство повторит описанный цикл его действия.

Сигнальное реле 35, подключенное своей обмоткой параллельно входу блока питания 2, извещает обслуживающий персонал о подключении к шинам подстанции балластных сопротивлений.

Предложенное устройство применимо также для защиты от самовозбуждения отдельных крупных двигателей или трансформаторных понизительных подстанций, питающихся от местных сетей 6 — 35 кВ, содержащих установки продольной компенсации.

Применение предлагаемого устройства позволяет практически полностью устранить потери энергии в балластных сопротивлениях, включаемых для предотвращения самовозбуждения в схемах, питающих асинхронные двигатели.

Формула изобретения

Устройство для защиты от самовозбуждения подстанции с делителями напряжения, питающей асинхронные двигатели, содержащее активные балластные сопротивления, включенные на шины подстанции, отличающееся тем, что, с целью устранения постоянных потерь электроэнергии, в него введены блок выделения огибающей биений, блок симисторов, блок питания с выходным тиристором и блок выдержки времени, причем блок выделения огибающей биений включен входом в цепь низковольтного ввода подстанции, а выходом подключен к аноду и управляющему электроду тиристора блока питания, катод которого через выходные размыкающие контакты блока выдержки времени соединен с управляющими

15 электродами блока симисторов, силовые электроды которых соединяют активные балластные сопротивления в схему звезды, а к одному из указанных активных сопротивлений подключен вход блока выдержки времени, 20

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок выделения огибающей биений содержит двухобмоточный трансформатор, каждая обмотка которого шунтирована кон25 денсатором и подключена к своему выпрямительному мосту, один из которых включен на входе блока, а к другому подключен транзистор, коллекторная цепь которого соединена с управляющим электродом тиристора, включен30 ного в накопительную схему, на выходе которой включены реле с замыкающими контактами.