Устройство для защиты от коротких замыканий распределительных ших с выпрямительным агрегатом и фильтром подстанции постоянного тока электрических желегных дорог

 

)по..);, Г

О П И С А Н И Е <1) 562 03l

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцмалистимескиет

Респубпин

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕПЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.05.75 (21) 2136312/07 (51) М, Кл. - H 02Н 3/08

Н 02Н 7/04

В бОМ 1/04 с присоединением заявки №

Государствеииый комитет

Совета Министров СССР оо делам иаобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,06.77. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 14.07.77 (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Г. Бобров, С, Д. Соколов и Ю. В. Соболев (71) Заявитель Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРОТКИХ

ЗАМЫКАНИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЪНЪ|Х ШИН

С ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫМ АГРЕГАТОМ И ФИЛЬТРОМ

ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Изобретение относится к области защиты электротехнических установок от аварийных режимов, а точнее к устройствам защиты тяговых преобразовательных подстанций с полупроводниковыми выпрямителями.

В настоящее время защита распределительных шин с выпрямительным агрегатом осуществляется фидерными электромагнитными быстродействующими выключателями постоянного тока, датчиками аварийных режимов и масляными выключателями на вводах преобразователей и защитой от замыкания на землю в распределительном устройстве (РУ) постоянного тока. Селективность защиты при коротких замыканиях (к. з.) в тяговой сети обеспечивается соответствующим выбором уставок таким образом, что во всех случаях первыми отключаются фидерные выключатели постоянного тока, а масляные — лишь в случае отказа последних при близких к. з. и при аварийных режимах преобразователя. При замыканиях на землю в РУ постоянного тока команда на отключение всех выключателей дается защитой одновременно. Недостатками существующих решений являются частые огказы быстродействующих выключателей постоянного тока из-за ограниченной разрывной мощности и недостаточное быстродействие защиты на стороне переменного тока преобразователей.

Известно применение тиристорных выключателей переменного тока как на вводе преобразователя, так и совмещенного с ним с целью повышения быстродействия защиты выпрямителя, уменьшения в нем числа вентилей и обеспечения «синхронного» включения трансформатора на холостом ходу (1, 2).

10 Полное отключение выпрямительного агрегата такими выключателями осуществляется с помощью быстродействующей максимальнотоковой или дифференциальной защиты преобразователя за время не более 20 мс. Одна15 ко подобное применение тиристорных выключателей не решает проблемы защиты тягового блока в целом и контактной сети. Известны также защиты управляемых ионных выпрямителей, реагирующие на к. з. тяговой

20 сети и облегчающие работу фидерных выключателей.

Из этих защит наиболее близкой по технической сущности является сеточная быстродействующая защита ртутных выпрямителей, 25 содержащая датчики коротких замыканий и обратных зажиганий, запирающая вентили выпрямителя как при его аварийных режимах, так и при коротких замыканиях в тяго56203!

10 вой сети с последующим автоматическим повторным включением (АПВ) через 0,2—

0,3 с (3).

Однако применение такой защиты на подстанциях с неуправляемыми преобразователями невозможно. Кроме того, не предусмотрено принудительное отключение фидерных выключателей от быстродействующих датчиков, что в ряде случаев может привести к их неотключению после запирания вентилей несмотря на наличие к. з. тяговой сети. АПВ осуществляется без проверки схемой при коротких замыканиях в тяговой сети отключенного положения фидерного выключателя, что снижает достоинства защиты, так как возможен отказ последнего.

Для повышения надежности и быстродействия защиты предлагаемое устройство защиты дополнительно снабжено датчиком тока короткого замыкания фидера, подключенным за выключателем постоянного тока и датчиком напряжения, подключенным к фильтру, один выход которого присоединен к цепи управления выключателем переменного тока, а другой выход вместе с выходом датчика тока короткого замыкания фидера связан через логическую схему совпадения И с цепью управления выключателем постоянного тока.

На чертеже представлена блок-схема описываемого устройства для защиты совместно с принципиальной схемой соединений основных силовых цепей тягового блока.

Защита содержит на вводах выпрямительного агрегата 1 датчики 2 аварийных режимов его работы, быстродействующий выключатель 3 переменного тока (например, тиристорный) со схемой 4 управления, датчик 5 замыкания на землю, выключатели 6 со схемой 7 их управления на фидерах контактной сети, датчика 8 напряжения, подключенного к фильтру 9, датчиков короткого замыкания фидера 10 и элемент И 11.

Во всех аварийных режимах сигнал на запирание тиристорного выключателя 3 поступает через схему 4 его управления непосредственно от соответствующих датчиков 2, 5 и 8, чем обеспечиваются быстродействие защиты и эффективная локализация всех повреждений.

Датчик 8, включаемый на напряжение или ток фильтра 9 с высокой чувствительностью и быстродействием (около 1 мс), реагирует на факт короткого замыкания тяговой сети, чем гарантируется опережающее запирание тиристорного выключателя по отношению к моменту начала расхождения контактов фидерных выключателей постоянного тока (обычно пе менее 15 — 20 мс после возникновения к. з.)

В этих условиях фидерный выключатель разрывает лишь небольшой ток подпитки короткого замыкания от смежной подстанции, величина которого, как правило, меньше рабочего тока.

Выключатель б представляет собой максимальный автомат косвенного или прямого

J.EHcTBHH. В последнем cJI) чае он может 0Тключаться и без дополнительного воздействия на его схему отключения какими-либо реле или датчиками. Однако нри определенных условиях тиристорные выключатели могут отключить ток короткого замыкания еще до того, как он достигает уставки электромагнитного выключателя фидера и последний не отключится. В связи с этим вне зависимости от типа выключателя постоянного тока импульс на его отключение при коротких замыканиях на фидере поступает от датчика к. з. фидера 10 и датчика напряжения фильтра через элемент И в схему управления выключателем. Повышение чувствительности этого узла достигается тем, что датчик 10 и. з. филера действует па отключение его выключателя непосредственно, а чсрсз элемент И 11 совместно с общим датчиком 8 к. з. тяговой ссТН.

Это исключает вероятность ложного отключения фидерного выключателя при резких изменениях рабочего тока и позволяет снизить уставку датчика 10. Кроме того, дополнитсльное увеличение чувствительности и селективности этого узла защиты может быть получено, если датчик 10 будет реагировать нс на скорость изменения, а на приращение тока фидера.

При запирании тиристорного выключателя от датчика 8 в связи с к. з. тяговой сети осуществляется его АПВ после подтверждения отключенного положения одного или нескольких фидерных выключателей. Разрешение на

АПВ схема 4 управления тиристорным выключателем получает от схем 7 управления выключателями постоянного тока. Если же после сигнала о к. з. тяговой сети от датчика

8 ни один фидерный выключатель не отклю. чится, АПВ блокируется и выключатель 3 остается запертым до ручной деблокировки.

При запирании тиристорного выключателя от датчиков 2 или 5 в связи с аварийным режимом выпрямительного агрегата или замыканием на землю в цепи постоянного тока во всех случаях вводится запрет АПВ и требуется ручная деблокировка.

Применение предлагаемой защиты тягового блока подстанций, питающих электротяговые нагрузки постоянного тока, и в частности на электрифицированных участках железных дорог прежде всего позволит повысить надежность защиты контактной сети от коротких замыканий, обеспечит нормальную работу электромагнитных фидерных выключателей с ограниченной разрывной способностью в условиях частых аварийных отключений и непрерывного роста мощностей энергосистем и подстанций, снизит вероятность пережога контактных проводов. Кроме того, увеличение быстродействия и чувствительности защиты от коротких замыканий на стороне выпрямленного напряжения в целом создает предпосылки для улучшения защиты от замыкания на землю в РУ постоянного тока, несовершенство которой в насто562031

1 оставите тв В Знмс1ков

Техред Е. Хмелева

Редактор И. Шейкин

Корректор Л. Брахнина

3 а кап 1474/ I 4 Изд. ¹ 515 Тираж 914 Подпиеное

ЦПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Рачинская паб., д 415

Типография, пр, Сапунова, 2 ящее время является причиной многих серьезных повреждений тяговых подстанций.

Формула изобретения

Устройство для защиты от коротких замыканий распределительных шин с выпрямительным агрегатом и фильтром подстанции постоянного тока электрических железных дорог, содержащее датчик аварийного режима работы выпрямителя, подключенный в цепь управления выключателем переменного тока, датчик замыкания на землю на стороне постоянного тока, подключенный в цепь управления выключателями переменного и постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, оно дополнительно снабжено датчиком тока короткого замыкания фидера, подключенным за выключателем постоянного тока и датчиком напряжения, подключенным к фильтру, Один выход которого присоединен и цепи управления выключателем переменного тока, а другой его выход вместе с выходом

5 датчика тока короткого замыкания фидера связан через элемент И с цепью управления выключателем постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

IO 1. Журнал «Электротехника», вып. 1974, ¹ 6, стр. 18 — 20.

2. Сборник трудов ЛИИЖТ, вып. 318, 1970, «Электроснабжение и автоматизация устройств электрической тяги», стр. 3 — 12.

15 3. С. Д. Сколов. «Повышение надежности преобразовательных агрегатов тяговых подстанций». Труды ВНИИЖТ, вып. 290, стр.

138 — 156, изд-во «Транспорт», М., 1965 (прототип) .