Устройство для коммутации трехфазного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

« > 633438

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.08.75 (21) 2162940 24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 14.06.78 (51) М. Кл. - Н 02 Н 3, 34

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретениЙ

ы открытий (53) УДК 621.314.57 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. И. Утегулов и М. H. Комбаров

Алма-атинский энергетический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ

ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может найти применение, например, при:построении быстродействующих устройств защиты высоковольтных линий электропередач (от единиц до десятков кВ) трехфазного тока, а также в высоковольтной регулирующей аппаратуре.

Известны коммутационные и регулирующие устройства, выполненные на тиристорах и использующие принципы их естественной псом,мута)ции (1, 2).

Достоинством ком)мутирующего устройства (2) наряду со свойствами бесконтактности и быстродействия является также свойство ограничения величины аварийных токов. Вме- 15 сте с тем оно характеризуется большим числом вентильных блоков, что является его недостатком.

Наиболее простое устройство для коммутации трехфазно,о тока содержит соединен- 20 ные в треугольник управляемые вентили с одинаковой, полярностью их включения по направлению обхода треугольника (1).

Недостатком этого устройства является необходимость значительного увеличения уста- 25 новленной,мощности управляемых вентилей ао условиям режима, короткого замыкания.

Ввиду малой величины тепловой .постоянной кремниевой структуры управляемых вентилей, а следовательнО, и малой их перегрузочной зо способности по току вели нина установленной мощности тиристоров устройства находится в прямой зависимости от величины ударного значения тока к. з. По заводским нормам .кратность амплитуды ударной полуволны тока,к. з., пропускаемой тиристором без разрушения, к номинальному току тиристора составляет, например, для серийны. . тиристоров

T-150 К,, = 22, а для более мощных тиристОрОв, например Т-320, К,.„=14.

При использовании устройств в относительно маломощных цепях с кратностью тока к. з. 1;,„.= 30 —.100(1:„, =, 1 и более следует

1,, значительно увеличивать мощность вентилей, что, в свою очередь, ведет к существенному удорожанию устройства.

Другим недостатком является внесение этими устройствами в цепь переменного тока гармонических искажениЙ, что Обусловлено ,неидеальностью (наличие у вентилей противо-ЭДС и динамического сопротивления) управляемых вентилей. Это может привести,к ухудшению качества электроэнергии (из-за дополнительных потерь от высших гармонических в конденсаторах).

Предложенное устройство отличается от известного тем, что оно снабжено тремя вспомогательными выпрямителями, входами подключенными через трансформаторы к источ6!34ч8

На фиг, 1 дана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2,а — схема замещения для сл" 1ая

"у включения устройства в цсгь пагоузки; на

1 ,риг. 2,б — процесс отключения токов к.з. с помощью предлагаемого устройства.

Устройство содержит управляемые вентили 1 — 8, вспомогательные выпрямители 4 — б, входами подключенные через трансформаторы 7 — 9 к источнику переменного напряжения, реактор с электромагнитно связанными обмолка.ми 10 — 12, а также выклю 1атель 18 для имитации трсхф;.,з1гего к. з. На фиг. 1, 2 приняты следующие Обозначения:

Lp„, LpL, L„ — собственные индуктивности обмоток 10 — 12 реактора;

М„1„Л 1 „Л:1„— .коэффициенты взаимной индукции между обмотками реактора;

i„ i, 1, — токи в:вентилях 1 — 8; г, И г, г,, L„, — ЛИПЕйНЫЕ И фазные токи, протекающие по соответствующим элементам трехфазной цепи (линиям и фазам треугольника);

e„e„e„e,1, — фазные и линейные ЭДС питающей цепи; х„, х,q, х,„х.„., х„1„х„, и P„„P„L, 1P»,— индуктивные и активные сопротивления соответственно питающего трансформатора и ,нагрузки;

i „„„— ток к. з. в трехфазной цепи без ограничения его величины; т, т„, — текущее время и момент возникИОВЕ11ИЯ К. З.; — угол коммутации вентилей в режиме к.з.

Рассмотрим вначале нормальный режим работы устройства,при отсутствии активных потерь в элементах трехфазной цепи и идеальных вентилях устройства (чисто индуктивная цепь и мгновенная коммутация вентилей). При подаче импульсов управления на вентили 1, 2, 8 (фиг. 2,а) в моменты появления на них,положительного Hpïðÿ>êåíèÿ (диадный режим) под действием внешних линейных ЭДС трехфазной цепи и выпрямления переменного тока с помощью Однополупериодного выпрямителя в треугольнике, образованнам управляемыми вентилями 1, 2, 8 и включенными последовательно с ними в распику переме;1ного напря;кения, а также реактором с тремя электромагнитно связанны".,:и обмотками, причем каждая из этих обмоток совместно с,f1ocJIoëoâà Tåëüío соединенным

:;. пей выходом одного из вспомогательных выпрямителей включена в рассечку одной нз

".òîðîí упомянутого треугольника последовательно с одни:;1 из упразляемых вентилей, обмотки реа ктора включены согласно по направлению обхода треугольника, а полярность включения выходов выпрямителей совпадает полярис стью включения соответствующих

, ппавляемых вент".1лей. Это позво."Iяет уменьшить у.ста11овленную мощность вентилей устройства и искажения тока и напряжения.

Зо

65 сечки данного треугольника обмотками трефазного реактора начинает циркулировать однонаправленный ток ip. Обмотки 111аз регк-,ора связаны между собой электромагнит1го и имеют согласное для данного тока 1, включение, что сбуславлпвает налич.1 е в контуре протекания однонаправленного тока зна и;тельнои Бели Iипы инду .Ктивности. При теснои электрсма. нитной связи между фазами реактора величина его инду ктивности для данного тока

ppBHLf 1 -, 3 Lpj где Lp ин Гсктив ность одной из Обмо,ок трехфазно" î "е=-ктора при прочих разомк1.утых (1 = А, В, C). Это, в свою очередь, способствует сглаживанию пУльсаций в токе Lp, и, следователь110, Tol< Lp Является практи"-" оки чостояпным. Ток 1-„при этом ра fo по величине амплитуды фазных токов 1,;,, i, -,1.;..., и n-екающих по сторонам треугольника, т. е. ранен амплитуде .переменной составляющей токов в вентилях 1, 2, 8.

Следовательно, под действием внешних ЭДС трехфазпой цепи и однополярного напряжения, действующего в контуре треугольника управляемых вентилей и обмоток трехфазного реактора, устанавлизается T2IKoé режим (см. фиг. 2,б) работы устройства, когда вентили

1, 2, 8 находятся в проводящем состоянии в течение всего периода промышленной частоты, а по ним и обмоткам тоех разного реактора протекает постоянная составляющая, равная i, = 1„,,:/)/3, и переменная составляIощая i —, )3 авная . „;1 1 3 Pi f1 c, где 1,, — амплитуда линейного тока трехфазной цепи (1 = А, В, С) . При этом фазы А, В, С цепи переменного тока имеют соединение «звезда».

Устройство включено.

В действительности, за счет наличия акTIIBHbIx потерь в вентилях и реакторе устройства имеют место моменты поочередного погасания вентилей 1, 2, 8 на время, равное нескольки м электрическим градусам. При этом в соответствующие фазы цепи переменного тока через оставшиеся в работе вентили включаются две из трех обмоток реактора, что приводит к появлению гармонических искажений токов трехфазной цепи. Для исключения этого нежелательного явления в рассечки треугольника, последовательно и согласно с полярностью управляемых вентилей 1, 2, 8 могут быть включены три вспомогательных маломощных выпрямителя 4 — б, служащие для покрытия а ктивных потерь в реакторе и вентилях устройства. Это обеспечивает принудительное горение вентилей 1, 2, 8 устройства в течение всего периода промышленной частоты и отсутствие гармонически;. искажений, вноси Iefx устройством в цепь переменного тока. Им пульсы управления с вентилей 1, 2,8 .при этом могут быть сняты. Установка трех выпрямителей обусловлена необходимостью равномерного деления переменного тока по обмоткам трехфазного реактора. Выпрямленное напряжение выбирается (регулируется) такой величины, чтобы обеспечить протекание в контуре треутольни ка управляемых венти613438

Ума на а

Составитель Г. Мыцык

Техред И. Михайлова

Редактор В. Левятов

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 337/565 Изд. № 480 Тираж 892 Подиис юе

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5