Устройство для бездуговой коммутациитрехфазных цепей переменного toka
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Н 01 Н 9/30 Государственный комитет СССР Ао делам изобретений н открытий Опубликовано 300781. Бюллетень 89 28 (53) УДК 621.322. 815 (088 8) Дата опубликования описания 300781 (72) Автор изобретения A.È.Êîâàëåâ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к электроаппаратостроению н может быть использовайо для коммутации силовых трехфжэных цепей переменного тока. Известны устройства для бездуговой коммутации силовых цепей высокого напряжения,построенные с использованием силовых вентилей и принципа синхронизированного, автоматического размыкания контактов пазу тока, создаваемую вентилями, включенными встречно, В качестве сннхронизирующих элементов этих устройств используются токовые контролирующие электромагниты, якоря которых имеют механическую 15 связь с подвижными контактами fl). Недостатком таких устройств является низкое быстродействие. Кроме того, на одной иэ трех пар контактов сило". вой цепи возникает дуга отключения. 20 Известны также устройства бездуговой коммутации цепей переменного тока, которые содержат в одной фазе отключаемой цепи вакуумный выключатель (ВВ) с импульсным приводом и синхро- 25 низирующее устройство, вырабатывающее сигнал на привод ВВ перед нулем отключаемого тока I2j . Недостатком такого устройства является повышенная сложность из-за 30 2 необходимости использования трех (по числу фаэ) сннхронизирующих устройств. Кроме того, поскольку каждая фаза отключается в естественном нуле тока, общее время отключения трехфаэной цепи достаточно велико. Наиболее близким к предлагаемому ивляется устройство для бездуговой коммутации цепей переменного тока, содержащее основной и дополнительные вакуумные выключатели с индукционнодинамнческими приводами, конденсаторы ;и тиристоры, пик-трансформатор, мост из полупроводниковых вентилей, триггер со счетным входом., кнопку подачи команды на отключение, дополнительные :конденсаторы, синхронивипуккаий блок и путевые выключатели (3). Это устройство обладает высоким быстродействием, однако сложно в технической реализации, имеет большие габариты и вес,,дорогостоящее, так как на каждую фазу коммутируемой цепи приходится три вакуумных выключателя. Кроме того, область его применения ограничена выбором соответствующих величин коммутирующих емкостей. Цель изобретения — упрощение устройства. 851 518 Для достижения указанной цели в устройство для бездуговой коммутации трехфазных цепей переменного тока, содержащее вакуумные выключатели с импульсными приводами, синхронизирующий блок, включаемый в одну из фаз атключаемой цепи, пик-трансформатор, первичной обмоткой которого является фаза цепи, а вторичная обмотка через выпрямительный мост включена к входу триггера со счетным входом, предварительно заряженные коммутирующий и дополнительный конденсаторы, тиристоры и путевой выключатель, введены три импульсных трансформатора, каждый из которых имеет одну входную и две выходных обмотки, и отделитель " с электромагнитным приводом и цепью питания, причем входная обмотка одного импульсного трансформатора включена в цепь импульсного выхода синхронизирующего блока, включенного в одну из фаз отключаемой цепи, последовательно с одним из вакуумных выключателей, а каждая из двух выходных обмоток этого импульсного трансформатора подключена к управляющим электродам каждого из тиристоров, которые включены в выходные цепи триггера со счетным входом, входные обмотки двух ,других импульсных трансформаторов подключены к выводам дополнительного конденсатора через другие тиристоры, к электродам управления которых подключены катоды тиристоров, включенных в выходные цепи триггера со счетным входом, выходные обмотки каждого из двух других импульсных трансформаторов подключены к управляЪицим элект, родам других .четырех тиристоров,которые соединены таким образом, чтобы, в зависимости от сигналов, посту пивших на их управляющие электроды, подключать один из выводов коммутирующего конденсатора к одной из клемм другого вакуумного выключателя, который включен в другую фазу отключаемой цепи, в третью фазу которой включен отделитель, à s цепь электромаг нитного привода отделителя включен путевой выключатель ° .На чертеже схематически изображено. предлагаемое устройство. Устройство содержит. вакуумный выключатель 1 с приводом импульсного типа, например индукционно-динамическим приводом (ИДП), стоящий в первой фазе трехфазнай цепи переменФ наго тока, синхронизирующий блок 2, вырабатывающий импульс синхронизации на привод вакуумного выключателя 1 перед нулем тока в первой фазе, например, в случае превышения током величины уставки (кароткое замыкание), импульсный трансформатор 3, входная обмотка 4 которого включена в импульсную цепь выходного сигнала синхронизирующега.блока 2, выходные обмотки 5 и б, этого импульсного трансформатора и пик-трансформатор 7, входной обмоткой которого является вторая фаза отключаемой цепи, мост из полупроводниковых вентилей 8-11, который инвертирует импульсы отрицательной полярности с выхода пик-трансформато5 ра 7 и выдает импульсы только положительной полярности в нулях тока второй фазы, триггер со счетным входом 12, который перебрасывается в ,противоположное состояние с приходом 10 очередного импульса в нуле тока второй фазы, вспомогательные тиристоры 13 и 14, к цепям управления которых подключены выходные обмотки 5 и 6 импульсного трансформатора 3, тирис1$ торы 15 и 16,стоящие в цепи с предварительно заряженным конденсатором 17 и первичными обмотками i8 и,19 импульсных трансформаторов 20 и 21, выходные обмотки 22-25 импульсных 20 трансформаторов 20 и 21, вакуумный выключатель 26 во второй фазе трехфазной цепи, коммутирующие тиристоры 27-30, к цепям управления которых подключены выходные обмотки 22-25 импульсных трансформаторов 20 и 21, 5 предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 31, катушка 32 импульсного привода вакуумного выключателя 26 (например ИДП), отделитель 33, стоящий в третьей фазе отключа30 емой цепи, расцепляющий электромагнит 34 привода отделителя 33 и путевой выключатель 35. Устройство работает следующим образом. При подаче команды на отключение (это может быть сигнал автоматического устройства в случае превышения током величины установки или нажатие оператором кнопки в выходной цепи 40 синхрониэирующего блока 2) синхронизирующий блок 2 выдает импульс тока на срабатывание быстродействующе-, го привода вакуумного выключателя 1 перед нулем тока в фазе. Этот импульс 4 будет обтекать первичную обмотку 4 . импульсного трансформатора 3. При этом будут вырабатываться импульсы тока в выходных обмотках 5 и 6 импульсного трансформатора 3. Пик © трансФорматор 7 постоянно вырабатывает импульсы напряжения в нулях то,ка второй фазы (фаза с вакуумным выключателем 26) .. На выходе моста из полупроводниковых вентилей 8-11 будут импульсы положительной поляр 1ности в нулях тока.Эти импульсы по)ступают на триггер со счетным входом >12,На выходах триггера со счетным входом 12 попеременно возникают потенциальные сигналы разной полярнос40 ти. Импульсы тока выходных обмоток 5 и 6 импульсного трансформатора 3 будут поступать в цепи управления вспомогательных тиристоров 13 и 14. Однако во включенное состояние перей45 дет один из тиристоров 13 и 14, а 851518 именно тот, на аноде которого будет положительный потенциальный сигнал (потенциальная единица на соответствующем выходе триггера со счетным входом 12).. Предположим, что когда по первичной обмотке,пик-трансформатора 7 протекает положительная полуволна тока (указана стрелкой), триггер со счетным входом 12 находится в единичном состоянии, т.е. на единичном выходе образуется потенциальный сигнал положительной полярности. В этом случае во включенное )состояние переходит тиристор 14 и . положительный потенциальный сигнал, попадая на .равляющий электрод тиристора lб,открывает его.Конденсатор 17 при этом разряжается на входную обмотку 19 импульсного трансформатора 21. Выходные обмотки 24 и 25 импульсного трансформатора 21 подключены к цепям управления коммутирующих тиристоров 29 и 30. Тиристоры 29 и 30 открываются и предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 31 разряжается по цепи 31-30-.2629-32-31, создавая импульс противотока через вакуумный выключатель 26 (показано стрелкой). Ток разряда конденсатора 31 будет при этом проходить по катушке 32 импульсного привода вакуумного выключателя 26. Поскольку время обтекания током катушки и время расхождения контактов соизмеримы, отключение этой фазы произойдет без загорания дуги, в момент нуля тока на контактах вакуумного выключателя 26. Конденсатор 31 перезарядится и напряжением обратной полярности запрет тиристоры 29 и 30. В момент размыкания контактов вакуумного выключателя 26 замкнется путевой выключатель 35, подавая напряжение на расцепляющий электромагнит 34 привода отделителя 33, отключающего обесточенную третью фазу. В случае, если ток в первичной обмотке пик-трансформатора 7 будет иметь направление, противоположное рассмотренному выше, положительный потенциальный сигнал будет на нулевом выходе триггера 12, откроется .: тиристор 13 и конденсатор 17 разрядится на входную обмотку 18 импульсного трансформато-, ра 20. При этом импульсы тока в выходных обмотках 22. и 23 импульсного трансформатора 20,протекая по цепям управления тиристоров 27 и 28, открывают их, и коммутирующий конденсатор 31 разряжается по цепи 31-27-2б28-32-31, создавая импульс противо-! тока через вакуумный выключатель 26. Устройство при этом работает аналогичным образом. Устройство может применяться ддя быстрого и бездугового отключения как номинальных токов, так и токов короткого замыкания s силовых трехФ Формула изобретения 35 тем, что, с целью упрощения, в него введены три импульсных трансформатора, 40 каждый из которых имеет одну входную 65 5 t0 20 фазных цепях с изолированнОЙ нейт- ралью. По сравнению с получившими широкое распространение фильтровыми токовыми защитами, которые реагируют не на полные токи, а на их симметричные составляющие и которые не отключают симметричных трехфазных коротких замыканий, предлагаемое устройство успешно отключает симметричные трехфазные короткие замыкания. Использование только одного коммутирующего емкостного накопителя чстройства, а также одного синхрониэирующего устройства, резко уменьшает стоимость устройства, упрощает схемное решение. Таким образом, использование изобретения позволяет снизить стоимость, улучшить масс-габаритные показатели и повысить надежность коммутирующей аппаратуры. Устройство для бездуговой коммутации трехфазных цепей переменного тока, содержащее вакуумные выключатели с импульсными приводами, синхронизирующий блок, включаемый в одну иэ фаз отключаемой цепи,пик-трансформатор, первичной обмоткой которого является фаза цепи, а вторичная обмотка через выпрямительный мост подключена к входу триггера со счетным входом, предварительно заряженные коммутирующий и дополнительный конденсаторы, тиристоры и путевой выключатель, о т л и ч а ю щ е е с я и две выходных обмотки, и отделитель с электромагнитным приводом и цепью питания, причем входная обмотка одного импульсного трансформатора включена s цепь импульсного выхода синхронизирующего блока, включенного в одну из фаз отключаемой цепи, последовательно с одним из вакуумных выключателей, а каждая из двух выходных обмоток этого импульсного трансформатора подключена х управляющим электродам каждого из тиристоров, которые включены в выходные цепи триггера со счетным входом, входные обмотки двух других импульсных трансформаторов подключены к выводам дополнительного .конденсатбра через другие тиристоры, к электродам управления которых подключены катоды тиристоров, включенных в выходные цепи триггера со счетйым входом, выходные обмотки каждого иэ двух других импульснйх трансформаторовГьЬ) ключены к управляющим электродам других четырех тиристоров,-которые соединены между собой таким образом, 851518 Составитель A..андреев Редактор Е. Дичинская Техред Л. Пекарь Корректор С. Корниенко Тираж 784 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6373/75 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чтобы, в зависимости от сигналов,поступивших на их управляюшие электроды, подключать один из выводов коммутирукяцего конденсатора к одной иэ клемм другого вакуумного выключателя, который включен в другую фазу отключаемой цепи, в третью фазу которой включен отделитель, а в цепь электромагнитного привода отделителя включен путевой выключатель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 161361, кл. H Ol H 1962. 2. Клепарская Л.Г. Синхронизированные выключатели. Энергия,1973. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2723352/24-07, кл. Н 01 Н 9/30, 1978 (прототип).
