CS250184B1 - Zapojení tyristorové měnírny městské hromadné dopravy - Google Patents

Abstract

Celková zapojeni měnírny umožňuje automatizaci jejího řídicího systému a unifikovatelnost její konstrukce při snížení dimenzace rezerv a zmenšení stávajícího zastavěného prostoru. Podstatou zapojení je nesymetrické uspořádání tyristorů v celořízenám trojfázovém můstku, kde ke stejnosměrným vývodům tyristorových bloků napájecí větve, spojených s trojicemi úsekových odpojovačů vývodních,kabelů, jsou zároveň připojeny jedněmi póly zálohovací odpojovače se vzájemně spojenými druhými póly, zatímco stejnosměrné vývody tyristorových bloků zpětné větve jsou s úsekovými odpojojovači přívodních kabelů spojeny přes reaktanci. Měnírna je řízena prostřednictvím řídicího obvodu, kde na základě informací o proudových a napěťových stavech stejnosměrné strany můstku je řízen systém ochran, jištění či zálohování jednotlivých napáječů. V závislosti na odebíraném výkonu Je řídicím obvodem zajišťován dostatečný napájecí příkon ze střídavé sítě, prostřednictvím dálkově ovládaných střídavých vypínačů a odpojovačů, která tuto sít propojují přes jeden nebo více transformátorů se střídavými sběrnicemi trojfázového můstku.

Description

Vynález se týká zapojení tyrlstorové měnírny městské hromadné dopravy. Dosud známé měnírny městské hromadné dopravy mají rozvod energie řeěen stejnosměrným proudem, pomocí stejnosměrné sběrnice, která je napájena pomocí polovodičových diod. Rozvod proudu k jednotlivým kabelovým vývodům je veden přes přísluěné stejnosměrné vypínače a odpojovače

Jiětění napáječů je provedeno elektromagnetickými ochranami vypínačů. Každý napaječ má měření proudu a napětí pomocí ručkových přístrojů. Napětí je snímáno z odporových děličů a proud z bočníků. Měnírny jsou vybaveny pomocnou stejnosměrnou sběrnicí, která slouží k zajiětění chodu měnírny v případě poruchy stejnosměrného vypínače, odpojovače, eventuálně dalěích součástí rozvodu proudu.

K pomocné stejnosměrná sběrnici jsou přes odpojovače paralelně napojeny jednotlivé napáječe. V přípedě poruchy se ručně odpojí stejnosměrný vypínač a tím se přeruší obvod mezi stejnosměrnou sběrnicí a kabelovým vývodem.

Ručně se zapojí odpojovač pomocná sběrnice a paralelně k odepnutému obvodu stejnosměrného vypínače se připojí nepaječ na pomocnou stejnosměrnou sběrnici. Kabelový vývod poěkozeného napeječového vypínače je přes záložní stejnosměrný vypínač a odpojovač pomocné stejnosměrné sběrnice připojen ke stejnosměrné sběrnici. Tato manipulace se provádí ručně.

Nevýhodou těchto známých zapojení je stávající rozvod stejnosměrného proudu v měnírně, který má dvě sběrnice a vývody napáječů musí být vybaveny stejnosměrnými vypínači s výkonovými kontakty. Tato zapojení mají značný nárok na rezervy v dimenzování celá proudová soustavy a lze je obtížně napojovat na automatizaci a obtížně unifikovat. Rovněž mají značná nároky na obsluhu a prostory v měnírně.

Konkrétním příkladem známých řešení je zapojení popsaná v patentovém spise SU 660864, kde je popsán trakční blok měnírny, sestávající z transformátoru připojeného p*es olejové spínače ke sběrnicím střídavé sítě. K sekundárním vinutím transformátoru je připojen jednak diodový, jednak tyristorový můstek.

Anodový vývod tyristorového můstku je ke kladné sběrnici měnírny připojen p«es reaktanci omezující přechodové jevy, další omezovači reaktanci a kontakt prvního rychlého odpojovače a k záporné sběrnici měnírny přes kontakt druhého rychlého odpojovače.

Katodový vývod tyristorového můstku je p*es kontakt třetího rychlého odpojovače připojen ke kladné sběrnici měnírny a přes reaktanci a kontakt čtvrtého rychlého odpojovače k záporné sběrnici měnírny.

Katodový vývod diodového můstku je přes kontakt pátého rychlého odpojovače připojen ke kladné sběrnici měnírny s anodový vývod a přes kontakt šestého rychlého odpojovače k záporné sběrnici měnírny. Zapojení může pracovat v režimu normálního napájení a také v režimu rekuperace.

Přechod z jednoho režimu do druhého se provádí přepínáním zmíněných rychlých odpojovačů. Nedostatkem tohoto konkrétního zapojeni je již zmíněné kontaktní spínání a přepínání velkých stejnosměrných proudů a nevýhody s tím související, to jest zejména stižená slučitelnost s elektronickými systémy řízení, značná náročnost na zastavěnou plochu a prostor a obtížně unifIkovatelnost.

Nedostatky známých zapojení odstraňuje zapojení tyrlstorové měnírny městské hromadná dopravy, sestávající z víoe nebo jen jednoho transformátoru, připojeného primárním vinutím přes střídavý vypínač ke trojfázové síti a sekundárním vinutím přes střídavý motorický odpojovač, případně i přes ruční odpojovač ke střídavým sběrnicím, ke kterým jeou připojeny střídavé vývody tyristorových bloků, z nichž každý je tvořen trojicí tyristorů nebo Jejím násobkem v paralelním zapojení, jejichž řídicí elektrody jsou spojeny s řídicím obvodem, zatímco stejnosměrné vývody tyristorových bloků jsou přes úsekové odpojovače spojeny s konci kabelů spojujících měnírnu s trolejovou síti.

Podstatou vynálezu je, že tyristorové bloky jsou rozděleny do dvou větví celořízeného můstku, jehož napájecí větev je tvořena první skupinou tyristorových bloků, čili napáječů a zpětná větev druhou skupinou s nižším počtem tyristorových bloků zapojených v opačné polaritě, přičemž vzájemný.poměr počtu tyristorů či tyristorových bloků napájecí a zpětné větve je v rozmezí 3 : 1 až 3 : 2.

Ke stejnosměrnému vývodu každého napáječe je jeětě připojen jeden pól motoricky ovládaného zálohovacího odpojovače, zatímco druhé póly věech těchto odpojovačů jsou vzájemně propojeny a motorické ovládání každého z nich je samostatně zapojeno do rozčleněného zálohovacího výstupu řídicího obvodu, do jehož rozčleněných vstupů snímaných proudů a snímaných napětí jsou zapojeny jednotlivé snímací výstupy odpovídajících proudových a nepšlových převodníků tyristorových bloků obou větví můstku.

Z hlediska usnadnění komutace tyristorů a potlačení přechodových jevů, zejména při vypínání nebp Zkratu, je výhodné, jestliže je mezi stejnosměrnými vývody tyristorových bloků ve zpětné větvi a úsekovými odpojovači přívodních kabelů zařazena reaktance.

Prokontrolu vytíženosti jednotlivých vývodních i přívodních kabelů Je výhodné, jestliže jsou jejich konce opatřeny indikátory proudu, jejichž výstupy Jsou zapojeny do rozčleněného indikačního vstupu jednotlivých kabelových proudů řídicího obvodu.

Z důvodu automatizace řfzení měnírny je výhodné, jestliže ovládací zařízení každého ze střídavých vypínačů a střídavých motorických odpojovačů je spojeno s vlastním odpovídajícím ovládacím výstupem řídicího obvodu, jehož centrální řídící vstup i výstup je propojen s neznázorněným centrálním řídicím systémem.

Nový a vyáěí účinek vynálezu spočívá ve srovnání se známými řeěeními v tom, že pomocí tyristorů se střídavé napětí nejen usměrňuje, ale také současně zapíná, vypíná a jistí. K jednotlivým napáječům jsou jedním pólem připojeny motorické odpojovače, jejichž druhé póly jsou vzájemně propojeny*

Toto spojení umožňuje pomocí dálkového ovládání propojit dva napáječe navzájem a tím provést zálohování kteréhokoli napáječe v případě poruchy některé části rozvodu stejnosměrného proudu. Nové zapojení umožňuje vypuštění kontaktních spínačů velkých stejnosměrných proudů, čímž odpadnou značné energetické ztráty, které vznikaly zejména při jejich rozepínání a odpadnou jejich časté a nutné repase.

Další výhodou je, že se sníží nároky ne zastavěnou plochu a prostor v měnírně, které byly doposud značné, vzhledem k bezpečnému zajištění vypínání velkých proudů. Zařízení měnírny je spojeno s řídicím obvodem, jehož pomocí je umožněno řízení celé měnírny, včetně zajiělování potřebných ochran ve spojitosti se získanými informacemi ze snímacích výstupů měřicích β indikačních přístrojů.

Podstatně Jsou sníženy potřeby rezerv v proudovém dimenzování částí zařízení, které lze snadno unifikovat a celý systém automatizovat. Pomocí propojení «idicího obvodu s centrálním řídicím systémem lze dálkově řídit i více měníren napájejících společnou; tro lejovou sil. Tímto zapojením měnírny je také podstatně snížena pracnost její obsluhy.'

Vynález je objasněn na příkladu provedení, který je popsán ηβ základě připojeného výkresu, na kterém je schematicky znázorněno celkové zapojení tyristorové měnírny městské hromadné dopravy, které sestává ze dvou transformátorů 221. 22n připojených přes střídavé vypínače 211. 21n ke střídavé trojfázové síti, k jejichž sekundárním vinutím Jsou přes motorické odpojovače 231. -23n a ručné ovládané odpojovače 41 . 42 připojeny tři střídavé sběrnice 20. K těmto střídavým sběrnicím 20 jsou přes pojistky 191 . 192. 193. 19n. 201. 2n připojeny střídavé vývody tyristorových bloků 51 .52.53.5n. 121 . 12n. z nichž každý ja tvořen trojicí tyristorů, eventuálně jejím násobkem v paralelním zapojení,

Jsou rozděleny do dvou větví celořízeného můstku, jehož napájecí větev je tvořena první skupinou tyristorových bloků 51 . 52. 53. 5n. tak zvaných napáječů, zatímco zpětná větev můstku je tvořena druhou skupinou a nižším počtem tyristorových bloků 121. 12n. připojených ke střídovým sběrnicím 20 v opačné polaritě.

Vzájemný poměr jejich počtu v napájecí a zpětné větvi je v popisovaném příkladu 2:1, ale může být v rozmezí 3 : 1 >ž 3 : 2. Jejich řídicí elektrody jsou zapojeny do rozčleněného řídícího výstupu 183 řídicího obvodu £8, příkladně pomocí vícekontaktního kabelového konektoru.

Stejnosměrný výstup každého napáječe je spojen jednak a prvními póly přísluěné trojice 21» 2jL> 93. 9n ručně ovládaných úsekových odpojovačů vývodních kabelů 11 . £2, 13.

. 22. 23. 31 . 32. 33. nl. n2. n3 a jednak a prvním pólem jednoho z motoricky ovládaných zálohovacích odpojovačů 81. 82. 83. 8n. jejichž druhé póly jsou vzájemně propojeny a jejichž ovládací zařízení jsou jednotlivě zapojena do rozčleněného zálohovacího výstupu 186 řídicího ebvodu £S, da jehaž rozčleněného vstupu 185 snímaných napětí jsau jednotlivě zapojeny animaci výstupy napělevých převodníků 21, 22, 22» 2a 141. 14n. jimiž jsou opatřeny stejnosměrné vývody věech tyriaterevých bloků 2ít ϋι 22» 2n> 121. 42a.

Tyto vývody jeou zároveň opatřeny proudovými přivodníky 61. 62, 63. 6n. 131 . 13n. jejichž snímací výstupy jsou opět jednotlivě zapojeny do obdobně rozčleněného vstupu 184 snímaných proudů řídicího obvodu 18.

Stejnosměrné vývody tyristorových bloků 121. 12n zpětné větve jsou vzájemně spojeny a přes reektanci 15 připojeny ke spojeným prvním pólům ručně ovládaných úsekových odpojovačů 161 . 16n jednotlivých přívodních kabelů £, 2, £, £, £, 6, n, jejichž všechny konce stejně tek jako konce věech vývodních kabelů ££, 12. £2, 21 . 22. 23. 11» 32. 11» S£, n2. n3 jeou opatřeny indikátory 101. 102. 103. IQn proudu, z nichž každý vstup je zapojen do rozčleněného indikačního vstupu 187 jednotlivých kabelových proudů řídicího obvodu 18.

Ovládací zeřízení každého z obou střídavých vypínačů 211. 21 n i každého z obou motorických odpojovačů 231. 23n jsou samostatně spojena s vlastním ovládacím výstupem 182

181 řídicího obvodu 18. jehož centrální řídicí vstup 189 a centrální řídicí výstup 188 jaou napojeny na neznázorněný centrální řídicí systém napájení trolejové sítě.

Činnost elektrického zapojení tyriatorové měnírny je v souladu a popsaným příkladem následující:

Napájení st*ídevé strany měnírny z trojfázové sítě je řízeno v závislosti na odebíraný výkon prostřednictvím řídicího obvodu £8, který zsjiěluje připínání eventuálně odpínánl primárního vinutí jednoho nebo více transformátorů 221. 22n k trojfázové síti příslušným střídavým vypínačem 211. 21n a současně zajiěluje příslušným motorickým odpojovačem 231. 23n p^ses ruční odpojovače 41 4n spojení jejich.sekundárních vinutí se střídavými sběrnicemi 20.

Pomocí těchto sběrnic 20 je pak střídavý proud rozváděn do jednotlivých nepaječů, v tomto případě přea jSojisiky 191 192. £22» 12c ne anody tyristorových bloků ££, £2, 22, 2a “ po usměrnění je veden přes trojice 91 . 22» 22» 2a úsekových odpojovačů do jednotlivých vývodních kabelů 11 až Μ. kterými je napájen jeden pól trolejové sítě.

Z jejího druhého pólu je pak proud přiváděn přívodními kabely £ až n'zpšt do měnírny kde je přes úsekové odpojovače 161 až 16n zpětné větve můstku a přes reaktanci 15 veden na vzájemně spojené anodové strany tyristorových bloků 121. 12n zpětné větve, z jejichž katod je pak přes pojistky 201. 20n přiváděn ke střídavým sběrnicím 20 čímž je obvod můstku uzavřen.

Na stejnosměrné straně jsou proudové a napěťové stavy jednotlivých tyristorových bloků 51. 52. 53. 54. 5n. 121, £2n obou větví můstku průběžně měřeny pomocí proudových převodníků 61 . 62. 62, 6n, 131 . 13n. tvořených transduktory a pomocí napěťových převodníků IL, 22, 22, la tvořených napěťovými děliči s izolačním přenosem snímaných hodnot, jejichž snímané signály jsou jednotlivě předávány do řídicího obvodu £8, z něhož jsou rovněž jednotlivě řízeny řídicí elektrody všech tyristorových bloků 21, 22, 22, 5n. 121 12n.

Informace o proudových stavech jsou v řídicím obvodu 18 využity zejména k automatické působnosti ochran a jištění řídicího systému měnírny. Snímáním napěťových stavů je zajištěna kontrola, zdali je jejich úroveň v dovolené toleranci.

V případě poruchy například prvního tyristorového bloku 51 lze zátěž tohoto napáječe přivést na kterýkoli dalěí napaječ, na základě vyhodnocení jejich současného zatíženi pomocí řídicího obvodu 18.

Ten příkladně zvolí třetí tyristorový blok 53 a ze svého zálohovacího výstupu 186 vyšle signály k sepnutí prmlho a třetího zálohovacího odpojovače 81 . 83 přes jejichž spojené druhé póly se pak zátěž porušeného napáječe převede na stejnosměrný vývod třetího tyristorového bloku 53.

Indikátory 101 až 10n. 171 až 17n proudu, jimiž je opatřen každý z konců vývodních a přívodních kabelů 11 až n3 i až n jsou tvořeny elektromagnetickými jazýčkovým! relé. Jejich výstupy zavedené do řídicího obvodu 18 signalizují, zdali protékající proud jednotlivým kabelem je p’i zatížení odpovídajícího tyristorového bloku 51 . 22, 22, 5n. 121

12n v nastaveném minimu.

Reaktance 15 ve zpětné větvi můstku zlepšuje komutační poměry všech tyristorových bloků 51 . 22, 22, 5n. 121, £2n ⁸ tlumí přechodové jevy při vypínání, zapínání nebo zkratu. V určitých podmínkách je možno reaktanci 15 z obvodu vypustit, například při dostatečně dlouhých přívodních kabelech £ až n z trolejové sítě apod.

Zapojení tyristorové měnírny lze v rámci vynálezu různě obměňovat, například při splnění určitých podmínek vypustit ručně ovládané odpojovače 41 . 42 a pojistky 191. 192. £22, 12a, 201. 20n. Při požadavku na opačnou polaritu napájení se může obrátit polarita tyristorových bloků 21, 22, 22, 2a, 121» £2n ep°d. Zapojení podle vynálezu lze využít zejména pro tramvajovou a trolejbusovou dopravu.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení tyristorové měnírny městské hromadné dopravy, sestávající z více nebo jednoho transformátoru připojeného primárním vinutím přes střídavý vypínač ke trojfázové aíti a sekundárním vinutím přes střídavý motorický odpojovač, případně ještě přes ruční odpojovač ke střídavým sběrnicím, ke kterým jsou připojeny střídavé vývody tyristorových bloků, z nichž každý je tvořen trojici tyristorů nebo jejím násobkem v paralelním zapojení, jejichž řídicí elektrody jsou spojeny s řídicím obvodem, zatímco stejnosměrné vývody tyristorových bloků jsou přes úsekové odpojovače spojeny s konci kabelů spojujících měnírnu s trolejovou sítí, vyznačené tím, že tyristorové bloky (51 , 52, 53, ...5n·, 121,...Ί2η)

   250184 ° jsou rozděleny do dvou větví celořízeného usměrňovacího můstku, jehož napájecí větev je tvořena první skupinou tyristorových bloků (51, 52, 53,...5n), tak zvaných napáječů a jehož zpětná větev je tvořena druhou skupinou s nižším počtem tyristorových bloků (121,. ...12n) a to tak, že vzájemný poměr počtu tyristorů v napájecí a zpětné větvi je v rozmezí 3 : 1 až 3 : 2, přičemž ke stejnosměrným vývodům tyristorových bloků (51, 52, 53,

   ...5n) napájecí větve jsou současně připojeny první póly příslušných zálohovacích odpojovačů (81, 82, 83,,·.θη), jejichž druhé póly jsou vzájemně propojeny a jejichž motorická ovládací zařízení jaou jednotlivě spojena β rozčleněným zálohovacím výstupem (186j řídicího obvodu (18).
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi spojenými stejnosměrnými vývody tyristorových bloků (121,...12n) zpětné větve a vzájemně spojenými prvními póly úsekových odpojovačů (161,..,16n) přívodních kabelů (1, 2, 3, 4, 5, 6,...n) je vřazena reaktance (15).
3. 3. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že každý konec vývodních a přívodních kabelů (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31 , 32, 33,...ni, n2, n3J 1-, 2, 3, 4, 5, 6,...n) je opatřen indikátorem (101, 102, 103,...10ni 171,...17n) proudu, jenž je svým výstupem spojen s rozčleněným indikačním vstupem (187) jednotlivých kabelových proudů řídicího obvodu (18).
4. 4. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že ovládací zařízení každého střídavého vypínače (211,...21n) je samostatně spojeno s rozčleněným prvním ovládacím výstupem (182) řídicího obvodu (18), jehož rozčleněný druhý ovládací výstup (181) je obdobně spojen a ovládacím zařízením každého střídavého motorického odpojovače (231, 23n), přičemž řídicí obvod (18) ja jeětě opatřen centrálním řídicím vstupem (189) a centrálním řídicím výstupem (188), kterými je napojen na centrální řídicí systém napájení trolejové sítě.