Управляемое токоограничивающее устройство

 

1ш 505080

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Советских

СоииалистическиХ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.05,73 (21) 1916743/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.76. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 21.06.76 (51) М. Кл.з Н 02Н 9/02 государственный квинтет

Совете тйиннстров СССР но аензч изобретений н открытий (53) УДК 621.316.721 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Н. Неклепаев и Ю, В. Баков (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) УПРАВЛЯЕМОЕ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОГ!СТВО

Управляемое токоограничивающее устройство относится к области энергетики, предназначено для ограничения токов короткого замыкания и может служить потребителем реактивной мощности.

К токоограничивающим устройствам предьявляются следующие требования: при различных эксплуатационных режимах, устройство должно обладать минимальным сопротивлением; ограничение токов короткого замыкания должно происходить автоматически в течение полупериода нарастания тока короткого замыкания; ограничивающее действие устройства не должно зависеть от момента возникновения нарушения нормального режима и сопровождаться появлением недопустимых перенапряжений; переход от режима короткого замыкания к нормальному режиму должен быть достаточно быстрым и не сопровождаться недопустимыми перенапряжениями.

К управляемым токоограничивающим устройствам предъявляется также требование быстрого изменения сопротивления под действием управляющего сигнала.

В настоящее время для ограничения токов короткого замыкания применяются сухие реакторы (простые и сдвоенные), ограничители тока, масляные реакторы, управляемые реакторы с подмагничиванием (стержневые и с вращающимся магнитным полем).

Однако сухие и масляные реакторы имеют большие потери напряжения и энергии в нормальном режиме работы, что налагает ограничение на величину индуктивного сопротивле5 ния.

Ограничители тока работают на принципе гашения дуги вставки взрывающимся пиропатроном. В них потери напряжения и энергии сведены до минимума, однако, они имеют

10 сложное запальное устройство, большую стоимость, после отключения короткого замыкания требуют смены вставки. Ограничители тока применяются в установках до 35 кв.

В указанных токоограничивающих устройст15 вах отсутствует регулирование индуктивного сопротивления в нормальном режиме работы.

Управляемый реактор с подмагничиванием отвечает требованиям, предъявляемым к управляемым токоограничивающим устройствам.

20 Он состоит из реактора с расщепленными стержнями магнитопровода. На каждом расщепленном стержне намотана обмотка управления. Силовая обмотка реактора обхватывает весь стержень магнитопровода. По силовой

25 обмотке проходит переменный ток нагрузки. К обмоткам управления подводится постоянный ток от специального источника постоянного тока. Обмотки управления включены между собой встречно, чтобы избежать появления на30 веденного переменного тока в цепи подмагни505080 чивания. Электрическая связь между обмотками управления и обмоткой реактора отсутствует.

Известно, что индуктивное сопротивление реактора со стальным сердечником и содержание высших гармоник в токе нагрузки зависит от степени подмагничивания постоянным током. Увеличение постоянного тока подмагничивания уменьшает магнитную проницаемость стали реактора и, следовательно, индуктивное сопротивление реактора. Но высокая степень подмагничивания требует увеличения мощности источника постоянного тока и, таким образом, стоимости всего реактора. Кроме того, управляемый реактор с подмагничиванием слабо ограничивает ударный ток короткого замыкания.

Цель изобретения — создание управляемого токоограничивающего устройства без специального источника постоянного тока, с меньшими потерями напряжения и энергии в нормальном режиме работы и с большей эффективностью ограничения ударного тока короткого замыкания.

Это достигается благодаря тому, что обмотки управления каждой фазы соединены согласно-параллельно с соответствующей силовой обмоткой реактора и подсоединены к питающей сети посредством управляемых вентилей через блок управления и трансформатор напряжения. Вентили снабжены запирающим блоком, содержащим измерительный элемент, анализатор направления тока и накопитель электрической энергии. Вход измерительного элемента подключен к питающей сети через трансформатор тока, выходы — к блоку управления и входу анализатора направления тока, выход анализатора — к входу накопителя электрической энергии, второй вход которого подсоединен к трансформатору напряжения, а выходы соединены с- выводами обмоток управления.

На фиг. 1 показана схема трехфазного реактора.

Реактор содержит магнитопровод 1 и обмотку 2. Каждая фаза реактора имеет расщепленные стержни, на которых находятся обмотки 3 и 4 подмагничивания. Обмотки подмагничивания через управляемые вентили 5, 6 включены согласно-параллельно с обмоткой 2 реактора.

Управление тиристорами осуществляется от блока 7 управления, который питается от трансформатора 8 напряжения. Быстродействующее запирающее устройство 9 включает: трансформатор 10 тока, измерительный элемент 11, анализатор 12 направления тока и накопитель электрической энергии — конденсатор 13.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема запирающего устройства.

Запирающее устройство состоит из трансформатора с двумя обмотками (10, 10"), которые подключаются к первичным обмоткам импульсных датчиков 14 и 15 тока (каждый совмещает элементы 11, 12). Обмотки подмаг10

35 ю

60 б5 ничивания датчиков 14, 15 через дроссель 16 соединены с источником 17 постоянного тока.

Уставка тока срабатывания датчиков регулируется подмагничивающими ампер-витками.

Выходные обмотки импульсных датчиков тока через вентили 18, 19 подключаются к цепям управления тиристоров 20, 21. Конденсатор 13 заряжается от источника 17 постоянного тока через сопротивление 22. Разряд конденсатора

13 происходит при отпертом тиристоре 20 или

21 через импульсный трансформатор 23, вентили 24 или 25, конденсаторы 26 или 27 на вентили 5 или 6, в зависимости от направления тока короткого замыкания.

Для понижения напряжения, прикладываемого к вентилям 5, 6 в режиме короткого замыкания, и, следовательно, для уменьшения числа последовательно соединенных управляемых вентилей, обмотки подмагничивания 3, 4 и реактора 2 соединены согласно.

В нормальном режиме работы установки на управляемые вентили 5, 6 подаются импульсы управления от блока 7. Управляемые вентили открываются и пропускают полуволны тока нагрузки. По обмоткам подмагничивания протекает выпрямленный ток нагрузки, который создает подмагничивание стали магнитопровода. Индуктивное сопротивление токоограничивающего устройства уменьшается. Изменяя угол открытия управляемых вентилей, можно изменять индуктивное сопротивление.

В режиме короткого замыкания ток в трансформаторе 10 увеличивается до тока уставки, срабатывает измерительный элемент 11 и запускает анализатор 12 направления тока, а также снимает импульсы управления с управляемых вентилей 5, 6. Анализатор направления тока управляет полярностью разряда накопителя электроэнергии (конденсатора).

В результате разряда к тиристору, находящемуся в данный момент в открытом состоянии, прикладывается мощный импульс обратной полярности. Проводящий управляемый вентиль запирается раньше, чем ток короткого замыкания достигнет максимального значения.

Ток короткого замыкания протекает только через обмотки 2 реактора и ограничивается.

Соответственно, на принципиальной схеме запирающего устройства при превышении током короткого замыкания в обмотках 10, 10" трансформатора тока уставки срабатывают датчики 14 или 15, в зависимости от направления тока короткого замыкания. Величина тока уставки регулируется подмагничивающими ампер-витками, подключенными через дроссель 16 к источнику 17 постоянного тока. С выходных обмоток датчиков тока импульсы тока через вентили 18 или 19 подаются па тиристоры 20 или 21. При открытии тиристора 20 или

21 происходит разряд заряженной от источника постоянного тока конденсаторной батареи, через импульсный трансформатор 23, вентили

24 или 25, конденсаторы 26 или 27 на силовые управляемые вентили 5 или 6. К управляемому вентилю, находящемуся в данный мо505080 мент в открытом состоянии, прикладывается мощный импульс обратной полярности. Управляемый вентиль запирается, и ток короткого замыкания проходит только по обмотке 2 реактора.

Управляемое реакторное устройство может найти применение на электростанциях для ограничения токов короткого замыкания и регулирования напряжения.

Формула изобретения

Управляемое токоограничивающее устройство, содержащее реактор с расщепленным магнитопроводом с обмотками i;. равлепия на каждом стержне магнитопровода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цел.,ю,.мепьшсния потерь напряжения и энергии в нормальном режиме работы и увеличения эффективности ограничения токов короткого замыкания, обмотки управления каждой фазы соединены согласнопарыллельно с соответствующей силОВОЙ ООмоткой реактора и подсоединены к питающей

5 сети посредством управляемых вентилей через блок управления и трансформатор напряжения, указанные вентили снабжены запирающим блоком, содержащим измерительный элемент, анализатор направления тока и накопитель электрической энергии, причем вход измерительного элемента подсоединен к питающей сети через трансформатор тока, выходы подсоединены к блоку управления и вхoIy анализатора направления тока, выход которо го подсоедипен к входу накопителя электрической э;;ергип, второй вхоа кот -рого подсосдппен к трансформатор напря>кс11и:., а выходы подсосд. :иены к выводам обмоток упраьлення.