Устройство для защиты от возбуждения подстанций с делителями напряжения

 

Союз Соввтских

Социапистическик

Республик

ОП HCAHHIE

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п>978270 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (51 М. Кл.

Н 02 Н 9/04 (>) 3a "0 18. 06. 81 (>1) 3303604/24-07 с присоединением заявки М . (23) Приоритет

9мударстаапвй комитат

СССР во делам иаабретеккйй и открытк»

Опубликовано 30. 11 . 82. Бюллетень .ят 44

Дата опубликования описания 30 (53) УДК 621. 316..925(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Алексеев и В. Д. Юренков

1 ч, .

Всесоюзный научно-исследовательский инсти ут электроэнергетики (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗБУЖДЕНИЯ

ПОДСТАНЦИЙ С ДЕЛИТЕЛЯМИ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты подстанций с делителями напряжения (ПДН) от возбуждения на промышленной частоте. Этот режим возникает при коммутациях в сети ПДН и характеризуется скачкообразным повышением напряжения на всем высоковольтном и низковольтном оборудовании, опасном как для оборудования, так и для потребителей, питающихся от этих электроустановок, Известно устройство, в котором для подавления самовозбуждения в схеме подстанции используют балластные сопротивления, подключенные постоянно к низковольтным шинам подстанции (1).

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

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты ПДН от возбуждения, автоматически включающее на короткое время балластную

2 нагрузку, подавляющую возбуждение

ПДН, содержащее блок питания, пус ковой орган, схему управления и трехступенчатый балластный резистор, коммутируемый тремя симисторами ° В этом устройстве включившаяся балластная нагрузка во избежание повторного возбуждения ПДН снижается и отключается тремя ступенями (2).

Однако, как показал опыт эксплуатации некоторых ПДН, ступенчатая коммутация балластной нагрузки приводит к значительным перенапряжениям.

Помимо этого возникают трудности по подбору и согласованию величины сопротивлений отдельных ступеней, которые не всегда удается преодолеть беэ, включения постоянной балластной нагруэ. ки,что приводит к значительному непроизводительному расходу электроэнергии, го .и снижению располагаемой мощности ПДН.

Целью изобретения является уменьше.ние перенапряжений и потерь электро. энергии.

0 4

3 97827

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от возбуждения подстанции с делителями напряжения, содержащее датчик напряжения подстанции, выход которого соединен с входом пускового органа, и балластный резистор, подключенный к шинам подстанции через симистор, снабжено формирователем прямоугольных импульсов, широтно-импульсным модулятором 10 и формирователем управляющих импульсов выход которого подключен к упl равляющему переходу симистора, а вход соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, два входа которого подключены к выходам пускового органа и формирователя прямоугольных импульсов соответственно, причем вход последнего соединен с выходом датчика напряжения. 20

Широтно-импульсный модулятор содержит два логических элемента НЕ, логический элемент И-НЕ, транзистор, два конденсатора, резисторы и диоды, причем входы элементов HE подключены д к первой входной клемме модулятора, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого через первый конденсатор подключен к второй входной клемме модулятора, а через коллекторно-эмиттерный переход транзистора с последовательно включенным первым резистором - к общей шине источника питания модулятора, выход второго элемента НЕ через песледовательно соединенные второй конденсатор и второй резистор соединен с баз6й тран . зистора, при этом между точкой соединения вторых конденсаторов и резистора и общей шиной включены параллельно соединенные третий резистор и диод, а между вторым входом элемента

И-НЕ и общей шиной включен другой диод, выход же элемента И-НЕ подключен к выходной клемме модулятора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема широтно-импульсного модулятора.

Устройство содержит датчик 1 наSO пряжения, выход которого соединен с входом пускового органа 2 и входом формирователя 3 прямоугольных импульсов. Выходы пускового органа 2 и формирователя 3 прямоугольных импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами широтно-импульсного модулятора 4, выход которого соединен с формирователем 5 управляющих, импульсов, а выход последнего соединен с управляющим электродом симистора 6, в цепь анода которого включен балластный резистор 7.

Широтно-импульсный модулятор содержит первый и второй логические элементы НЕ 8 и 9, логический элемент И-НЕ 10, транзистор 11, первый и второй конденсаторы 12 и 13, резисторы 14-16, диоды 17 и 18.

Формирователь 5 управляющих импульсов представляет собой дифференцирующую цепь с заданной постоянной времени и эмиттерный повторитель.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 напряжения дает на своем выходе напряжение пропорциональное напряжению на шинах ПДН.

Это напряжение подается на вход пускового органа 2 и на вход формирователя 3 прямоугольных импульсов.

Оба эти блока представляют собой пороговые устройства, первое из которых имеет порог срабатывания 2 0„ „„, а второе 0,25 0ном.

Таким образом, при нормальном режиме работы ПДН и номинальном напряжении пусковой орган не срабатывает, а формирователь прямоугольных импульсов непрерывно формирует положительные импульсы, передний фронт которых соответствует моменту превышения мгновенным значением выпрямленного напряжения порога срабатывания.

Прямоугольные импульсы с выхода формирователя 3 поступают на вход широтно-импульсного модулятора 4, который, изменяя скважность импульсов, обеспечивает временную задержку передних фронтов импульсов на время 0,5 до 8 мс. Время задержки пропорционально постоянной времени цепи, образованной конденсатором

12, резистором 14 и переходом коллектор-эмиттер транзистора 11.

Сопротивление перехода коллекторэмиттер транзистора в свою очередь определяется током его базы, который зависит от напряжения на конденсаторе

13. При нормальном режиме работы ПДН конденсатор 13 заряжен высоким уровнем напряжения на выходе логического элемента HE 9. Ток базы при этом отсутствует и сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора 11 велико. Конденсатор 12 при этом заряжен входным током логического элемента

0 6 ластныи резистор 7 плавно уменьшается. Предельное время задержки импульсов (порядка 8 мс) соответствует снижению балластного тока более, чем в 50 раз.

Когда конденсатор 13 практически полностью зарядится, сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора 11 возрастает настолько, что конденсатор 12 начнет заряжаться входным током элемента И-НЕ 10. Это приведет к тому, что прохождение импульсов через широтно-импульсный модулятор прекратится. Импульсы управления при этом также прекращают формироваться и симистор 6 полностью отключает снизившийся балластный ток.

Поскольку угол включения симистора 6 стал близок к 180, действующее знао чение балластного тока уменьшилось на несколько порядков и отключение такого тока не приводит к повторному возникновению режима возбуждения.

Изобретение позволяет существен-. но снизить перенапряжения, улучшить качество переходного процесса при действии защиты, повысить надежность работы подстанций с делителями напряжения как конденсаторного, так и антенного (тросового) типов, что дает возможность широко применять ПДН— новый прогрессивный cnocob электроснабжения мелких потребителей, расположенных в зоне прохождения линий электропередачи в необжитых районах

Советского Союза.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от возбуждения подстанций с делителями напряжения, содержащее датчик напряжения подстанции, выход которого соединен с входом пускового органа, и балластный резистор, подключенный к шинам подстанции через симистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения перенапряжений и потерь электроэнергии, оно снабжено формирователем прямоугольных импульсов, широтно-импульсным модулятором и формирователем управляющих

-импульсов, выход которого подключен к управляющему переходу симистора, а вход соединен с выходом широтноимпульсного модулятора, два входа которого подключены к выходам пускового органа и формирователя пря5 97827

И-НЕ 10 и импульсы от формирователя прямоугольных импульсов на выход широтно-импульсного модулятора не проходят.

При возникновении режима возбуждения ПДН, сопровождающегося появлением перенапряжений, срабатывает пусковой орган 2 и через элементы 8 и 10 широтно-импульсного модулятора подает сигнал высокого уровня на формирова- 10 тель 5 управляющих импульсов. Последний формирует импульс на включение симистора. Включившийся симистор подключает балластный резистор 7 к шинам

ПДН. Одновременно пусковой орган че- 1% рез элемент 9 быстро разряжает,кон = денсатор 13. После подавления включившимся балластным резистором 7 режима возбуждения перенапряжения исчезают и пусковой орган 2 возвращается в m исходное состояние. Однако отключение балластного тока в этом режиме недопустимо, так как .вызовет повторное возбуждение ПДН. При этом в действие вступает широтно-импульсный модуля- у тор 4, позволяющий плавно снизить действующее значение балластного тока.

После возврата пускового органа в исходное- состояние на выходе эле- Зр мента НЕ 9 появляется напряжение высокого уровня и начинается заряд конденсатора 13 через резисторы 15 и 16 и цепь базы транзистора 11. ПоявившийcR базовый То< полностью открываeT транзистор 11 и передние фронты импульсов от формирователя прямоугольных импульсов с минимальной задержкой (0,5 мс) проходят на вход формирователя 5 управляющих импульсов и на выходе его появляются короткие импульсы, фаза которых по отношению к фазе напряжения на шинах ПДН близка к нулю, что обеспечивает протекание через балластный резистор почти полного тока. По мере заряда конденсатора 13 ток базы транзистора 11 падает, сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора растет, а следовательно, возрастает и постоянная времени цепи: конденсатор 12 - резистор 14 - транзистор 11. Широтноимпульсный модулятор изменяет длительность проходящих через него импульсов сдвигая их передний фронт. За <

$5 держка передних фронтов импульсов увеличивается и, соответственно, увеличивается угол включения симистора.

Действующее значение тока через бал9782 дауд/ +

Составитель A. Обязуев

Редактор С. Пекарь Техред 3.Палий Корректор " Буряк

Заказ 9234/71

Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 моугольных импульсов соответственно, причем вход последнего соединен с выходом датчика напряжения.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что широтноимпульсиый модулятор выполнен в виде логических элементов НЕ, логического элемента И-НЕ, т ранзистора, двух конденсаторов, резисторов и диодов, причем входы элементов НЕ в подключены к первой входной клемме модулятора, выход первого элемента

НЕ соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого через первый конденсатор подключен к второй м входной клемме модулятора, а через коллекторно-эмиттерный переход тран зистора с последовательно включенным первым резистором — к общей шине источника питания модулятора, выход щ

70 8 второго элемента НЕ через последовательно соединенные второй конденсатор и второй резистор соединен с базой транзистора, при этом между р точкой соединения вторых конденсатора и резистора и общей шиной включены параллельно соединенные третий резистор и диод, а между вторым входом элемента И-НЕ и общей шиной включен другой диод, выход же элемента ИпЕ подключен к выходной клемме модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Булашевич Д.Н. Юренков В. Д.

Емкостный отбор мощности от линий электропередачи. ГЭИ, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР

М 420035, кл. Н 02 Н 1/04, Н 02 Н 7/00, 1972 (прототип).