Устройство для электроснабжения потребителей постоянным током

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii95155() (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)»<»«> 15. 10. 80 (21) 2993349/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 J 3/00

Н 02 J 1/00 с присоединением заявки РЙ

5Ьсударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет до делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.08. 82. Бюллетень № 30 (5о) УДК 621 ° 311. .3.024(088.8) Дата опубликования описания 15.08.82 (72) Авторы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ПОТРЕБИТЕЛЕИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к системам электроснабжения потребителей, и, в частности, может быть испопьзовано в системе электроснабжения элек-. трической тяги постоянного тока горно-обогатительных комбинатов, тяго5 вых подстанций постоянного тока электрифицированного транспортера, мощных преобразовательных подстанций, содержащих параллельно работающие преобразователи.

В последние годы возросли мощности преобразовательных подстанций электрифицированного транспорта, в частности, на горно-обогатительных комбинатах. При этом выключатели постоянного тока должны отключать токи, существенно превышающие их коммутационные возможности.

Известно устройство для электроснабжения потребителей переменным током, в котором повышение надежности электроснабжения потребителей осуществляется путем установки между

2 источником и потребителями тиристор" ного короткозамыкателя, осуществлякщего токоотвод в аварийном режиме от точки повреждения Е13.

Указанное устройство используется при электроснабжении потребителей, радиально подключенных к одному источнику питания. Однако для потребителей постоянного. тока, питающихся от группы параллельно работающих преобразователей, оно не обеспечивает необходимого быстродействия при отключении цепи к.з. Это обусловлено тем, что выключатели постоянного тока отключаются, используя для этой цели энергию к.з. Для обеспечения наибольшего быстродействия при отключении повреждения необходима обеспечить ограничение тока,к.з. на уровне номинального тока коммутации выключателя постоянного тока. На преобразовательных подстанциях, как правило, работают параллельно ряд преобразователей, в общем случае, отли3 9515 чающихся по мощности друг от друга.

В этом случае постоянная величина токоограничения, достигаемая при использовании известного технического решения, не позволяет обеспечить одинаковый по величине ток отключения при переменном числе работающих преобразователей на подстанции в момент аварии и тем самым не обеспечивает необходимого быстродействия. 0

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для электроснабжения постоянным током, содержащее параллельно работающие преобразовательные агрегаты, реактор на выходе постоянного тока, фидерные выключатели постоянного тока и пульт управления преобразовательными агрегатами (2 1.

Однако известное устройство характеризуется ограниченной коммутационной способностью. и связанным с ней снижением надежности электроснабжения потребителей.

Цель изобретения — повышение на25 дежности и быстродействия коммутации аварийных токов при электроснабжении потребителей, получающих питание от группы параллельно работающих преобразователей эв

Цель достигается тем, что устройство для электроснабжения потребителей постоянным током, содержащее параллельно работающие преобразова. тельные агрегаты, реактор на выходе постоянного тока, фидерные выключатели постоянного тока и пульт управления преобразовательными агрегатами, снабжено тиристорными токоограничителями, датчиком производной чr тока, генератором тактовых импульсов, преобразователем аналог — код, запоминающим блоком, преобразователем программа- угол управления, причем первый вход. датчика производной тока соединен с выходом постоянного тока, второй вход датчика производной тока подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход, датчика производной тока соединен с первым входом преобразователя аналог - код, второй вход преобразователя аналогкод связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход преобразователя аналог - код соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход которого связан с пультом управления преобразовательных агрегатов, выход запоминающего блока соединен с входом

50 4 преобразователя программа — угол управления, выходы которого связаны с системами соответствующих тиристорных токоограничивающих устройств, подключенных к фазам переменного тока преобразовательных агрегатов.

Основная техническая идея изобретения состоит в том, что с помощью фазовой системы управления тиристорными токоограничителями создавать переменную степень токоограничения в зависимости от числа включенных а гре гатов и величины т ока к. з ° При этом обеспечивается постоянная величина суммы токов отключаемых выключателем поврежденного фидера. Указанная величина отключаемого тока выбирается. с учетом наибольшего быст родей ст вия выключателя.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Преобразовательная подстанция имеет М параллел ьно работающих преобразователей. Параллельно фазам переменного тока включены биполярные группы тиристоров 1, 2,...,и, об" разующие токоограничивающие устройст ва. Подключение токоо грани чи вающих устройств, показанное на чертеже, сделано применительно к наиболее распространенной на тяговых под— станциях схеме преобразователей

А л-1. На выходе постоянного тока устройства включен реактор 3 и обратно включенный вентиль 4. Потребители получают питание через автоматические выключатели 5, 6 и 7. Число потребителей и автоматических выключателей может быть произвольным.

Датчик 8 производной тока нагрузки связан с выходом постоянного тока подстанции. Устройство имеет генератор 9 тактовых импульсов, связанный с датчиком 8 и преобразователем аналог -. код 10, вход которого связан с датчиком 8, а выход подключен к запоминающему блоку 11. Выход запомина— ющего .блока 11 связан с преобразователем программа - угол. управления 12.

Выходы преобразователя 12 связаны с системами управления 13, 14 и 15 биполярных групп тиристорных токоограничивающих устройств 1,2,...,п. Вход запоминающего блока связан с пультом управления 16.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В нормальном режиме работы преобразовательных агрегатов 1, Il,...é.

5 95 токоограничивающие тиристорные устройства 1,2,...,n отключены и потребители получают питание от фидеров постоянного тока через автоматические выключатели 5, 6 и 7. При этом падение напряжения от постоянного тока нагрузки поступает на первый вход датчика 8 производной. На второй вход датчика 8 производной поступает ua"" стота стробирования от генератора 9 тактовых импульсов. При каждом такте частоты стробирования в датчике 8 производной определяется мгновенное .значение величины постоянного тока, протекающего через токоизмерительный шунт 17 к потребителям, после чего определяется разность (Mt) между каждыми соседними измеренными мгновенными значениями потребляемого тока. Величина дL!t соответствует производной скорости изменения потребляемого потребителями постоянного тока. С выхода датчика 8 произ" водной сигнал дМt, поступает íà первый вход преобразователя аналог " код

10, на второй вход поступает частота стробирования от генератора 9 тактовых импульсов. Преобразователь аналог - код 10 выполнен по общеизвестной схеме, причем точность преоб" разования зависит от числа разрядов преобраователя 10 и частоты генератора 9. С выхода преобразователя 10 цифровой код поступает на вход запоминающего блока 11, 1550 6 торными токоограничивающими устройствами 1,2,. ° .,n. Запоминающий блок

11 выполнен на стандартных интегральных микросхемах, объем памяти определяется. количеством преобраэова1о

25 зо

35 тельных агрегатов, числом разрядов преобразователя аналог " код 10 и частотой генератора 9. Конструкция запоминающего блока 11 позволяет осуществить перезапись памяти в про- . цессе эксплуатации при изменении нагрузочных характеристик преобразовательных агрегатов.

При првреждении на одном иэ фидеров, например в точке К фидера 7, на вход запоминающего блока 11 поступает цифровой код, соответству ющий аварийной скорости нарастания потребляемого тока. При совпадении поступившего цифрового кода с записанным в запоминающем блоке 11, на вход преобразователя программаугол управления 12 поступает цифровой ход, соответствующий необходимой степени токоограничения при данной скорости нарастания аварийного тока. Степень токоограничения для каждого из преобразователей 1, И...,Й выбирают исходя из условия, чтобы вне зависимости от величины тока к.з. через автоматический выключат ел ь 7 прот е кал суммарный ток от . всех работающих преобразователей, равный по величине, т.е.

Х . =coast.

Запоминающий блок 11 содержит в своей памяти записанные заранее в цифровом коде значения производных скорости изменения потребляемого тока.

Учитывая, что каждый преобразовательный агрегат имеет свою нагрузочную характеристику, память запоминающего блока 11 имеет несколько программ, соответствующих комбинаторике включения преобразовательных агрегатов. Выбор соответствующей программы запоминающего блока 11 осуществляется с пульта управления 16 преобразовательными агрегатами

II,..., М. (1ри нормальной работе преобразовательных агрегатов цифровой код, поступающий на вход запоминающего блока 11, не имеет соответствующего аналога в памяти и на вход преобразователя программа - угол управления 12 сигнал не поступает.

На выходах преобразователя 12 также отсутствуют сигналы включения системами управления 13, 14 и 15 тирис"

Применяемые автоматические выключатели постоянного тока имеют расцепитель, приводимый в действие аварийным током. Подобные аппараты замедленно коммутируют малые и большие токи и: имеют минимальное время при отключении средней по величине тока. Величина 2.I д „ выбирается по условию обеСпечения наибольшего быстродейст вия автоматических выклю-, чателей, устанавливаемых на входах преобразовательных агрегатов I, И N.

Поступивший на вход преобразователя 12 цифровой код, соответствующий необходимой степени токоограничения, преобразуется в соответствующий угол включения g тиристорных токоограничивающих устройств 1,2, ...,n. С выходов преобразователя

12 команды включения подаются на системы управления 13, 14 и 15.

Включение токоограничивающих уст7 95 ройст в 1,2,..., n с сост ветст вующим углом управления aL обеспечивает условие . Id const. Системы управления 13, 14 и 15 помимо обеспечения угла включения обеспечивают также длительность импульсов управления на тиристоры I 2,...,и несколько большую времени отключения выключателей 5, 6 и 7.

Дпя снижения перенапряжений и повышения быстродействия коммутации в схеме предусмотрен также обрат ный вентиль 4, включенный параллельно реактору 3.

Таким образом, устройство обеспечивает в отличие от известного переменную степень токоограничения и позволяет вне зависимости от числа источников питания точки к.з. и характеристик преобразователей получать наивыгоднейшим режим коммутации аварийного тока, обеспечивающий наибольшее быстродействие.

Использование генератора .тактовых импульсов, работающего с частотой существенно выше сетевой и информации заложенной в постоянное запоминающее устройство, позволяет решить задачураспределения аварийного тока по преобразователям до достижения ударной волны, ограничить тем самым воздействие на оборудоваиие и существенно повысить надежность электроснабжения потребителей.

1550 на выходе постоянного тока, фидерные выключатели постоянного тока и пульт управления преобразовательными агрегатами, о т л и ч а ющ е е с я . тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности коммутации аварийных токов, устройство снабжено тиристорными токоограничителями, датчиком производ10 ной тока, генератором тактовых импульсов, преобразователем аналогкод, запоминающим блоком, преобразователем программа - угол управления, причем первый вход датчика производной тока соединен с выходом постоянного тока, второй вход датчика производной тока подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход датчика производной тока соединен с первым входом преобразователя, аналог - код, второй вход преобразователя.аналог - код связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход преобразователя аналог - код соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход которого связан с пультом управления преобразовательных агрегатов, выход запоминающего блока соединен с входом пре30 образователя программа - угол управления, выходы которого связаны с системами соответствующих тиристорных токоограничивающих устройств, подключенных к фазам переменного тока преобразовательных агрегатов.

35 формула изобретения

Устройство для электроснабжения потребителей постоянным током, со- держащее параллельно работающие преобразовательные агрегаты, реактор

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

40 655019, кл. Н 02 3 3/00, 1976.

2. Постников Н.П. и др. Электроснабжение промышленных предприятий.

Л., Стройиздат, 1980, с, 238-241.