Устройство контроля величины и формы напряжений,приложенных к фазам высоковольтного преобразовательного моста
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскии
Социалистических
Республик (11) 746297 (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.11.76 (21) 2417307/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки №
G О! и 15/02
Н 02 М 13/16
Веумрстееиимй кемитвт
СССР
so девам изебретеиий и открытий (28) Приоритет
Опубликовано 07.07.80, Бюллетень ¹ 25 (53) УДК 621.317..7 (088.8) Дата опубликования описания 07.07.80 (72) Авторы изобретения
В. Б. Петроканская и Н. Н. Полушкина
Научно-исследовательский институт постоянного тока (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ И ФОРМЫ
НАПРЯЖЕНИЙ, ПРИЛОЖЕННЫХ К ФАЗАМ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГОМОСТА
Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для воспроизведения в заданном масштабе и измерения напряжений, при. ложенных к фазам высоковольтного преобразовательного моста со стороны переменного то5 ка, и может быть использовано в многомостовых преобразовательных схемах.
Известно устройство контроля величины и формы напряжений, приложенных к фазам высоковольтного преобразовательного моста, содержащее трехфазный трансформатор нанряжения, подключенный к высоковольтной сети переменного тока, высоковольтные трансформаторы тока, включенные в фазы преобразовательНого моста, н трехфазную низкоs измерительную схему, состоящую из реакторов, соединенных через низковольтные трансформаторы тока с высоковольтными трансформаторами тока, и трансформаторов, соединенных с трехфаэным трансформатором напряжения (1).
Однако это устройство имеет ограниченную область применения. Оно не может быть использовано в цепях таких преобразовательных мостов, питание которых осуществляется or двухобмоточных силовых трансформаторов с регулируемым под нагрузкой коэффициентом трансформации, так как в его схеме изменения коэффициента трансформации силовых трансформаторов не учитываются.
Цель изобретения - повышение точности воспроизведения по мгновенным значениям в заданном масштабе напряжений.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля величины н формы напряжений, приложенных к фазам высоковольтного йреобразовательного моста, содержащее " трехфазный трансформатор напряжения, подключенный к высоковольтной сети переменного тока, высоковольтные трансформаторы тока, включенные в фазы, преобразовательного моста, и трехфазную низковольтную измерительную схему, состоящую из реакторов, соединенных через низковольтные трансформаторы тока с высоковольтными трансформаторами тока, и трансформаторов, соединенных с трехфазным трансформатором напряжения, введен корректор напряжения, выполненный в виде трех равноплечих мостов с датчиками положений, дискретно
3 7462 изменяющими выходные напряжения мостов, причем входные цепи мостов через также введенные промежуточные трансформаторы и резисторы подключены к трехфазному трансформа тору напряжения, а выходные цепи нагружейы на резисторы, включенные в фазы низковольтной
5 измерительной схемы последовательно со вторичными обмотками трансформаторов.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства контроля величины и 1О формы напряжений, приложенных к фазам высоковольтного преобразовательного моста; на фнг. 2 -. электрическая схема мостов, входящих в состав корректора напряжений, Устройство содержит преобразовательный мост 1, питаемый от группы силовых трансформаторов 2, состоящей из трех однофазных силовых трансформаторов с регулируемым под нагрузкой коэффициентом трансформации. Регулирование коэффицйента трансформации силовых трансформаторов 2 осуществляется с помощью регулировочных обмоток, которые являются частью сетевых (первичных) обмоток этих трансформаторов.
Кроме того, устройство содержит трехфазный 25 трансформатор 3 напряжения, подключенный к -"высоковольтной сети переменного тока, высоковольтные трансформаторы 4 - 6 тока,включенные s фазы преобразовательного моста, трехфазную низковольтную измерительную схему, состоящую их реакторов 7 - 9, соединенных через низковольтные трансформаторы 10 - 12 тока с высоковольтными трансформаторами
4 - 6 тока, и трансформаторов 13 - 15, соединенных с трехфазным трансформатором напря- З5 жения 3, и корректор напряжения 16, выполненный в виде трех равноплечих мостов 1719 с датчиками положений, дискретно изменяющими выходные напряжения мостов, входные цепи которых: через промежуточные транс- 4О форматоры 20 - 22 и резисторы 23 - 25 под-
" .ключены к трехфазному трансформатору 3 напряжения, а выходные цепи "нагруЖены на резисторы 26 - 28, включенные в фазы низковольтной измерительной схемы последова- 4s тельно со вторичными обмотками трансформаторов 13 - 15, а также вспомогательную нагрузку 29;
Три равноплечих моста 17 - 19 выполнены
" на активных элементах (фиг. 2). Два плеча
so каждого из мостов являются регулируемыми, а два лругих плеча -.нерегулируемыми.
Сопротивления регулируемых плеч изменя ются дискретно и таким образом, что их сумма всегда остается постоянной и равной сумме"
55 сопротивлений нерегулируемых плеч.
На фиг. 2 изображена электрическая схема мостов, соответствующая силовым трансформаторам 2 с девятью ступенями регули97 4 рования коэффицие)IT3 трансформации. В этом случае мосты 17 - 19 состоят из десяти резисторов 30 - 32, составляющих регулируемые плечи, двух резисторов 33 и 34, составляющих нерегулируемые плечи, и девяти контактов 35-1, 35-9 датчика положений, каждый нз которых замыкается в соответствии с номером установленной ступени регулирования коэффициента трансформации силовых трансформаторов 2.
Резисторы 30 - 32 имеют сопротивления, равные R, где R — ступень изменения сопротивлений регулируемых плеч, а каждый иэ резисторов 33 и 34 имеет сопротивление, равное 5R. При этом суммарные сопротивления регулируемых и нерегулируемых плеч мостов равны 10 R.
При большем числе ступеней регулирования коэффициента трансформации количество резисторов, составляющих регулируемые плечи, а также количество используемых контактов датчика пропорционально возрастает. С помощью мостов 17 - 19 информация о номере включенной ступени регулирования, получаемая от датчиков положений, преобразовывается в на пряжение соответствующей величины v. полярности.
Мосты 17 - 19 имеют входные шины 3641 и выходные шины 42 - 47.
На 1 ступени регулирования, когда в схемах мостов 17 - 19 замыкается контакт
35-1, сопротивление левого регулируемого плеча становится равным R, а правого - 9 R, что соответствует максимальному рассогласованию регулируемых плеч и максимальному напряжению в выходных цепях мостов (шины
42 - 47), равному +460, где 60 -, ступень изменения выходных напряжений мостов 17-19.
На 2, 3 и 4 ступенях регулирования, когда в схемах мостов 17 - 19 замыкаются соответственно контакты 35-2, 35-3 и 35-4, сопротивление левого регулируемого плеча возрастает, а правого снижается. Это приводит к снижению рассогласования регулируемых плеч, а следовательно, к снижению напряжения в выходных цепях мостов соответственно qo +ЗЛО, +2ЛО и + ЬО.
На 5 ступени регулирования, когда в схемах мостов 17 - 19 замыкается контакт 35 - 5, сопротивления левого и правого регулируемых плеч становятся равными 5 R каждое вследствие чего мосты уравновешиваются и напряжения в их выходных цепях исчезают.
На 6 - 9 ступенях регулирования, когда в .схемах мостов 17 - 19 замыкаются соответственно контакты 35 - 6 - 35 - 9, рассогласование регулируемых плеч снова начинает нарастать, а следовательно, нарастает и напряжение в выходных цепях мостов. При этом выходные напряжения мостов на 6 - 9 ступенях регулирования равняются по величине выходным напряним.
Если же коэффициент трансформации силовых трансформаторов 2 больше номинального и напряжение.на их схемных обмотках меньше номинального (6 - 9 ступени регулирования), напряжения, приложенные к резисторам 2628 со стороны корректора 16, оказываются в д противофазе с напряжениями на вторичных обмотках трансформаторов 13 - 15 и, следо- .. вательно, вычитаются из них.
В результате этого напряжения, приложенные к шинам 46; 42 и 44 нарастают и снижаются в соответствии с нарастанием и снижением напряжений схемных обмоток силовых трансфор. маторов 2, обусловленных изменением их коэффициента трансформации.
Напряжения, приложенные к шинам 46, 42 и 44, далее суммируются с падениями напряжения на реакторах 7 - 9, созданными протекающими через них фазными токами преобразовательного моста 1. Так как нндуктнвности этих реакторов в заданном масштабе моделируют индуктивности рассеяния обмоток силовых трансформаторов. 2, через которые протекают указанные токи, то и. падения напряжения, создаваемые на реакторах, моделируют падения напряжения на обмотках силовых транс форматоров.
В связи с тем, что при изменении коэффициента трансформации индуктивность рассеяния двухобмоточных силовых трансформаторов. питающих преобразовательные мосты, практически не меняется (в силу их конструктивных особенностей), корректировка индуктивности реакторов 7 - 9 не предусматривается. I
В результате суммирования напряжений вторичных обмоток трансформаторов 1315 с напряжениями на резисторах, 26 - 28 и реакторах 7 - 9 на шинах 48, 49 и 50 формируются напряжения, воспроизводящие по мгновенным значениям в заданном масштабе напряжения, приложенные к фазам преобразовательного моста 1 со стороны переменного тока и изменяющу ся по величине в соответствии с изменением коэффициента трансформации силовых трансформаторов 2.
С целью ликвидации погрешности, вызываемой подключением измерительных приборов к шинам 46, 42, 44, 48, 49 и 50, в устройство введена трехфазная регулируемая вспомогательная нагрузка 29, ток которой подбирается таким образом, чтобы ои совместно с током, потребля5 7462 жениям мостов соответственно на 4 - 1 ступенях регулирования, но имеют обратную им полярность (-аО, -2И, -360, -МО). Объясняется это тем, что на 6 - 9 и 4 - 1 ступенях регулирования мосты имеют одинаковую степень рассогласования регулируемых плеч, но на 6 - 9 ступенях регулирования сопротивление левого регулируемого плеча мостов всегда больше сопротивления правого, вследствие чего потенциалы шин 46, 42 и 44 ниже потенциалов шин 47, 43 и 45, а на 4 - ступенях регулирования сопротивление левого регулируемого плеча мостов наоборот всегда меньше сопротивления правого, вследствие чего потенциалы шин 46, 42 и 44 выше потенциалов шин
47, 43 и 45.
Основой для разработки мостов 17 - 19 явилась схема преобразования информации датчика положений из числового вида в напряжение соответствующей величины, которая состоит из резисторов, соединенных последовательно, и контактов датчика. положений, при включении которых резисторы разделяются на две группы.
Сопротивление резисторов первой группы растет пропорционально номеру включенной ступени регулирования, сопротивление резисторов второй группы уменьшается, а суммарное сопротивление всех резисторов остается постоянным. Э
Напряжение питания подается на все соединенные последовательно резисторы и снимается с одной из групп, При этом напряжение, приложенное к данной группе резисторов, изменяется пропорционально номеру включенной ступени регулирования коэффициента трансформации.
Устройство работает следующим образом.
На первичные обмотки трансформаторов р
13 - 15 и на вход корректора 16 напряжений, т. е. на первичные обмотки трансформаторов
20 - 22 через трансформатор напряжения 3 подается трехфазное напряжение высоковольтной сети. 45
В корректоре напряжения. фазиые напряжения высоковольтной сети преобразовываются в три напряжения, величина и полярность ко- торых определяются номером установленной ступени регулирования коэффициента трансформации силовых трансформаторов 2. Напряжения, сформированные в корректоре 16, прикладываются к резисторам 26 - 28 и через них включаются последовательно.с фазными напряжениями вторичных обмоток трансформаторов 13 - 15, В тех случаях, когда коэффициент трансформации силовых трансформаторов 2 меньше номинального и напряжения на их схемных обмотках
97 6 соответственно больше номинального (1 - 4 ступени регулирования), напряжения, приложенные к резисторам 26 - 28 со стороны корректора 16, совпадают по фазе с напряжениями на вторичных обмотках трансформаторов 13 - 15 и, следовательно, добавляются к
46297 8 кания контактов 35-1 - 35-6, будут вычитаться из выходных напряжений моста, а в случае замыкания контактов 35-7 - 35 -9 - складываться с ними.
В результате погрешность, создаваемая током измерительных приборов нагрузки, будет практически ликвидирована.
Внедрение предлагаемого устройства на под- " станциях электропередач постоянного тока вы1g сокого напряжения, преобразовательные мосты которых питаются от двухобмоточных силовых трансформаторов с регулируемым коэффициентом трансформации, позволит отказаться от использования высоковольтных делителей на15 пряжения для целей измерения и осциллографирования напряжений в различных точках преобразовательной схемы.
Это, в свою очередь, позволит повысить точность измерений, упростить эксплуатацию
26 измерительного оборудования, повысить допустимый выходной ток и при этом создать условия, при которых станет возможным снижение количества высоковольтных делителей напряжения, устанавливаемых на подстанциях, а д следовательно получение существенного экономического эффекта.
7 7 емым измерительными устройствами, создана на резисторах 26 - 28 падения напряжения, рав. ные одной или нескольким ступеням изменения напряжений Ь0 в корректоре 16, при этом параметры мостов 17 - 19 выбираются таким образом, чтобы величины их выходных напряжений, имеющих место при включении соответствующих контактов датчика положений, сдвигались по отношению к первоначальным выходным напряжениям на такое же число ступеней изменения напряжений Л0.
Сэтой целью сумма сопротивлений регулируемых и нерегулируемых плеч мостов
17 - 19 увеличивается на 2nR, где п - Максимальное количество ступеней изменения напряжений, на которое требуется сдвигать выходные напряжения мостов по отношению к их первоначальным выходным напряжениям;
В - ступень изменения сопротивлений регулируемых плеч.
Сопротивления резисторов 33 и 34, составляющих нерегулируемые плечи, увеличивается при этом на nR, а в регулируемых плечах на
nR увеличиваются сопротивления резисторов 30 и 32.
В схеме моста (фиг. 2) выходные напряжения могут быть сдвинуты на 1, 2, 3 или 4 ступени, так как в смысле равновесИя этот мост имеет 4 состояния.
При n > 4 сопротивления регулируемых и нерегулируемых плеч этого моста должны быть увеличены на 8 R (до 18 R) за счет увеличения сопротивлений резисторов 33 и 34 до
9 R (вместо 5 R) и сопротивлений резисто ров 30 и 32 до 5 R (вместо ":R).
Если падении напряжения на резисторах
26 - 28, создаваемые током потребления измерительных устройств и вспомогательной нагрузки 29, будут равны, например, - 260, зто потребует сдвига выходных напряжеийй мостов
17 - 19 на две ступени, что может быть достиг нуто за счет сннженйя иа 2 и сопротивления резистора 30 (до 3 Й) и повышения на 2 R сопротивления резистора 32 (до 7 R). Тогда на 1 ступени регулирования, когда в схемах мостов 17 - 19 замыкается контакт . 5 - 1, напряжения в выходных, цепях мостов будут равны +660; на 5 стуйени регулирования, когда замыкается контакт 35-5 - +260; на 7 ступени регулирования, когда замыкается контакт
35-7 - 0 и на 9 ступени регулирования, когда замыкается контакт 35 - 9 - (-AU).
При этом падения напряжения на резисторах 26 - 28, создаваемые током потребления измерителъных устройств и вспомогательной нагрузки 29 и равные -260, в случае замыФормула изобретения
Устройство контроля величины и формы наЗ !пряжений, приложенных к фазам высоковольтного преобразовательного моста, сожержащее трехфазный трансформатор напряжения, подключенный к высоковольтной сети переменного тока, высоковольтные трансформаторы тока, включенные в фазы преобразовательного моста, и трехфазную низковольтную измерительную схему, состоящую из реакторов, соединенных через низковольтные трансформаторы тока, с высоковольтными трансформаторами тока, и трансформаторов, соединенных с трехфазным трансформатором напряжения, о т л ичающееся тем,что,c цельюповышения точности воспроизведения по мгновенным значениям в заданном масштабе напряжений, в него введен коррекгор напряжения, выполненнъ и в виде трех равноплечих мостов с датчиками положений, дискретно изменяющими выходные напряжения мостов, причем входные цепи мостов через также введенные промежуточные трансформаторы и резисторы подключены к трехфазному трансформатору напряжения, l а выходные цепи нагружены на резисторы, включенные в фазы низковольтной измерительиой схемы последовательно со вторичными обмотками трансформаторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР и 274214, кл. Н 02 М 13/16, 18.03.66.
746297
4f(s,яя) Фиг. я
Составитель М. Назаров
Техред: О, Андрейко
Редактор Ж. Рожкова
Корректор И Муска
Заказ 3931/31
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4
Тираж 1019 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
