SU1265910A1 - Устройство дл дифференциальной защиты преобразовател - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ , содержащее предназначенные дл  включени  во входные шины преобразовател  датчики переменного тока, подключенные к входу выпр мител , нелинейный элемент , подключенный к его выходным выводам , первый из которых подключен к цепи, состо щей из последовательно соединенных управл ющих обмоток первого геркона, предназначенного дл  размещени  вблизи от шины посто нного тока преобразовател , второго геркона и резистора, причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  функциональных возможностей путем использовани  в ревер.сивном преобразователе, снабженном блоками управлени  и задани  режима, в него введены датчик нулевого тока преобразовател , предназначенный дл  включени  в щину посто нного тока преобразовател , блок переключени  управл ющих обмоток и блок управлени  переключением, а первй геркон снабжен второй управл ющей обмоткой, начало которой соединено с концом его первой управл ющей обмотки и одним из выводов управл ющей обмотки второго геркона, при этом блок переключени  управл ющих обмоток включен между вторым выходным выводом выпр мител  и разобщенными выводами управл ющих обмоток первого геркона , управл ющий вход блока переключени  управл ющих обмоток соединен с выходом блока управлени  переключением, первый вход которого соединен с выходом датчика нулевого тока и преобразовател , а второй вход предназначен дл  подключени  к выходу блока задани  режима преобразовател . 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок переключени  управл ющих обмо ток выполнен в виде герконового , под (Л вижный контакт которого предназначен дл  подключени  к второму выходному выводу выпр мител , замыкающий и размыкающий неподвижные контакты - к разобщенным выводам управл ющих обмоток первого геркона, а управл юща  обмотка - к выходу блока управлени  переключением. tc 3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, О5 что блок переключени  управл ющих обел моток выполнен в виде двух транзисторов, ;о коллекторы которых предназначены дл  подключени  к второму выходному выводу выпр мител , эмиттеры - к разобщенным выводам управл ющих обмоток первого геркона , а базы - к выходу блока управлени  переключением. 4.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок переключени  управл ющих обмоток выполнен в виде двух запираемых тиристоров , аноды которых предназначены дл  подключени  к второму выходному выводу выпр мител , катоды - к разобщенным выводам управл ющих обмоток первого геркона , а управл ющие электроды - к выходу блока управлени  переключением.

Description

5. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок управлени  переключением выполнен в виде элемента И, входы которого предназначены дл  подключени  соответственно к выходам блока задани  режима преобразовател  и датчика нулевого тока, выход соединен с входом триггера, выходы которого предназначены дл  подключени  к управл ющему входу блока переключени  управл ющих обмоток.

6. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что датчик нулевого тока преобразовател  выполнен в виде геркона, предназначенного дл  размещени  вблизи от щины посто нного тока преобразовател .

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, а именно к устройствам защиты полупроводниковых преобразователей , в частности реверсивных преобразователей дл  электролиза цветных металлов, автоматизированных электроприводов, линий передач электроэнергии посто нным током.

Известно устройство дл  дифференциальной защиты преобразовател , содержащее исполнительный орган, блок задани  режима , выход которого через блок управлени  преобразователем подключен к управл ющему входу преобразовател , датчики переменного тока, выход которых подключен

к входу выпр мител , к выходу которого

подключен нелинейный элемент, к отрицательной клемме выпр мител  подключен один вывод резистора 1.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность защиты реверсивного преобразовател  и мала  надежность из-за наличи  трансформатора посто нного тока и возможность ложного срабатывани  при изменении направлени  тока в нагрузке и при обрыве цепей, соедин ющих выпр митель с нелинейным элементом и при обрыве в обмотках датчиков переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство дл  дифференциальной защиты преобразовател , содержащее предназначенные дл  включени  во входные щины преобразовател  датчики переменного тока, подключенные к входу выпр мител , нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам, первый из которых подключен к цепи, состо щей из последовательно соединенных управл ющих обмоток первого геркона, предназначенного дл  размещени  вблизи от щины посто нного тока преобразовател , второго геркона и резистора, причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации.

Такое устройство по сравнению с рассмотренным обладает более высокой надежностью из-за отсутстви  трансформатора посто нного тока и из-за исключени  ложных срабатываний при обрыве цепей, соедин ющих выпр митель с нелинейным элементом и с обмоткой управлени  и при обрыве в обмотках датчиков переменного тока 2.

Недостатки известного устройства - невозможность защиты реверсивного преобразовател  и мала  надежность при изменении направлени  тока в нагрузке.

Цель изобретени  - повыщение надежности и расщирение функциональных возможностей путем использовани  в реверсивном преобразователе, снабженном блоками управлени  и задани  режима.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  дифференциальной защиты преобразовател , содержащее предназначенные дл  включени  во входные шины преобразовател  датчики переменного тока, подключенные к входу выпр мител , нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам, первый из которых подключен к цепи, состо щей из последовательно соединенных управл ющих обмоток первого геркона , предназначенного дл  размещени  вблизи от щины посто нного тока преобразовател , второго геркона и резистора, причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты , а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации , введены датчик нулевого тока преобразовател , предназначенный дл  включени  в шину посто нного тока преобразовател , блок переключени  управл ющих обмоток и блок управлени  переключением, а первый геркон снабжен второй управл ющей обмоткой , начало которой соединено с концом его первой управл ющей обмотки и одним из выводов управл ющей обмотки второго геркона, при этом блок переключени  управл ющих обмоток включен между вторым выходным выводом выпр мител  и разобщенными выводами управл ющих обмоток первого геркона, управл ющий вход блока переключени  управл ющих обмоток соединен с выходом блока управлени  переключением , первый вход которого соединен с выходом датчика нулевого тока преобразовател , а второй вход предназначен дл  подключени  к выходу блока задани  режима преобразовател . Блок переключени  управл ющих обмоток может быть выполнен в виде герконоврго реле, подвижный контакт которого предназначен дл  подключени  к второму выходному выводу выпр мител , замыкающий и размыкающий неподвижные контакты - к разобщенным выводам управл ющих обмоток первого геркона, а управл юща  обмотка - к выходу блока управлени  переключением , в виде двух транзисторов, коллекторы которых, предназначены дл  подключени  к второму выходному выводу выпр мител , эмиттеры - к разобщенным выводам управл ющих обмоток первого геркона , а базы - к выходу блока управлени  переключением, а также в виде двух запираемых тиристоров, аноды которых предназначены дл  подключени  к второму выходному выводу выпр мител , катоды - к разобщенным выводам управл ющих обмоток первого геркона, а управл ющие электроды - к выходу блока управлени  переключением . Блок управлени  переключением может быть выполнен в виде элемента И, входы которого предназначены дл  подключени , соответственно, к выходам блока задани  режима преобразовател  и датчика нулевого тока, выход соединен с входом триггера, выходы которого предназначены дл  подключени  к управл ющему входу блока переключени  управл ющих обмоток. Датчик нулевого тока преобразовател  может быть выполнен в виде геркона, предназначенного дл  размещени  вблизи от щины посто нного тока преобразовател . На фиг. 1 представлено устройство дл  дифференциальной защиты преобразовател ; на фиг. 2-4 - три схемы выполнени  блока переключени  управл ющих обмоток; на фиг. 5 - схема управлени  переключением . К преобразователю 1 (фиг. 1) посредством щин 2 и 3 посто нного тока подключена нагрузка 4. Выход датчиков 5 переменного тока, установленных на входе силового транс форматора 6, к выходу которого подключен вход преобразовател  1, подключен к выпр мителю 7, к выходу которого подключен нелинейный элементе. Первый выход блока 9 задани  режима подключен к входу блока 10 управлени  преобразовател , выход блока 10 подключен к управл ющему входу преобразовател  1. Замыкающие контакты первого 11 и второго 12 герконов соединены последовательно и подключены к исполнительному органу 13. Отрицательный вывод выпр мител  7 через резистор 14, управл ющую обмотку второго геркона 12 подключен к концу первой и началу второй управл ющих обмоток первого геркона 11. Выход датчика 15 нулевого тока подключен к первому входу блока управлени  перек-тючением управл ющих обмоток 16, к второму входу которого подключен второй выход блока 9 задани  режима, а выход блока 16 управлени  переключением подключен к управл ющему входу блока 17 переключени . Первый вывод последнего подключен к положительной клемме выпр мител  7, второй и третий выводы - соответственно к началам первой и второй управл ющих обмоток первого геркона 11. К размыкающему контакту второго геркона 12 подключен блок 18 сигнализации . Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы преобразовател  1 с первого выхода блока 9 задани  режима поступает сигнал на вход блока 10 управлени  преобразователем 1, который задает требуемые величину и направление тока в нагрузке 4. С второго выхода блока 9 задани  режима на второй вход блока 16 управлени  переключением поступает сигнал, соответствующий заданному направлению протекани  тока в нагрузке 4. Сигнал с выхода блока 16 управлени  переключением поступает на вход блока 17 переключени , который, в зависимости от величины или знака управл ющего сигнала с выхода блока 16 и, следовательно, в зависимости от направлени  протекани  тока в нагрузке 4 (по щинам 2 и 3 посто нного тока), подключает к положительному выводу выпр мител  7 начало первой или конец второй обмоток управлени  первым герконом П. Блок 17 переключени  может быть выполнен, например, в виде герконового реле (фиг. 2), двух транзисторов (фиг. 3) или двух запираемых тиристоров (фиг. 4). Приведенные схемы работают следующим образом. При задании одного направлени  тока в нагрузке управл юща  обмотка 19 обесточена (фиг. 2), размыкающий контакт геркона 20 замкнут и в цепи выпр мител  7 подключена перва  управл юща  обмотка первого геркона 11. При задании противоположного направлени  тока в нагрузке с выхода блока управлени  переключением поступает напр жение на управл ющую обмотку 19, геркон 20 срабатывает, размыкаетс  его размыкающий контакт и замыкаетс  замыкающий, отключа  первую управл ющую обмотку и подКлюча  вторую управл ющую обмотку геркона 11. Аналогично работает блок переключени , выполненный на транзисторах (фиг. 3) или тиристорах (фиг. 4). При поступлении сигнала с блока 17 управлени  переключением на базу транзистора 21 (фиг. 3) или на управл ющий электрод тиристора 22 (фиг. 4) подключаетс  перва  управл юща  обмотка геркона II. Втора  управл юща  обмотка геркона 11 подключаетс  при поступлении сигнала на базу транзистора 23 или на управл ющий электрод тиристора 24. При этом по одной из управл ющих обмоток первого геркопа 11 и управл ющей обмотке второго геркона 12 протекает выпр мленный ток от датчиков 5 переменного тока, величина которого пропорциональна току на входе преобразовател  1.

На контакт первого геркона 11 действуют два потока, направленных встречно. Причем они создают силы, действующие на контакты геркона и направленные противоположно. Одна сила создаетс  потоком с щины 3 посто нного тока, друга  - одной из управл ющих обмоток первого геркона 11. В нормальном режиме работы преобразовател  1 эти силы равны и регулируютс : перва  - изменением рассто ни  геркона 11 от щины 3 или изменением угла между ними, втора  - изменением тока в управл ющей обмотке гер.кона 11 с помощью резистора 14. В результате действи  на контакты геркона 11 равных- и противоположных направленных сил его контакт остаетс  разомкнутым при равенстве входного и выходного токов преобразовател  1. Под действием магнитного потока управл ющей обмотки второго герккона 12 последний переключаетс  (замыкаетс  замыкающий контакт и размыкаетс  размыкающий контакт, отключа  входную цепь блока 18 сигнализации). Так как контакт первого геркона 11 разомкнут, входна  цепь исполнительного органа 13 также разомкнута и на выходе исполнительного органа 13 отсутствует сигнал на срабатывание защиты.

Дл  реверса тока в нагрузке 4 блок 9 задани  режима формирует соответствующие сигналы на выходе. Ток на выходе преобразовател  1 не может мгновенно изменить величину и направление, так как нагрузка 4, как правило, содержит индуктивность . Врем  реверса тока может измен тьс  в зависимости от начального и конечного значений тока и от изменени  характера нагрузки 4 (например, от изменени  соотнощени  индуктивности и активного сопротивлени ). Если ток в нагрузке 4 не снизилс  до нул , а блок 17 переключени  произвел переключение с одной управл ющей обмотки на другую первого геркона 11 или, наоборот, переключение произойдет позднее реверса тока, то это вызовет согласное направление потоков, следовательно и сил, действующих на геркон 11, последний замкнет свой контак и вызовет ложное срабатывание защиты. Следовательно, дл  исключени  ложного срабатывани  защиты при реверсе тока преобразовател  1 необходимо контролировать снижение тока на выходе преобразовател  до нул  и в момент равенства его нулю

производить переключение управл ющих обмоток геркона 11. Эту функцию контрол  тока и формировани  сигнала, разрещающего переключение, выполн ет датчик 15

нулевого тока. Только при равенстве тока в щине 3 нулевому значению датчик 15 нулевого тока дает разрешение на изменение сигнала на выходе блока 16 управлени  переключением несмотр  на то, что на второй вход блока 16 поступил ранее сигнал с блока

задани  режима на реверсирование тока преобразовател  1.

В качестве датчика 15 нулевого тока может быть использован любой известный датчик нулевого тока, например выполненный на базе щунта. Наиболее просто датчик 11 нулевого тока может быть реализован на основе геркона с размыкающим контактом , расположенным вблизи шины 3 посто нного тока. При протекании тока по щине 3 создаетс  поток и усилие, размыкающее

0 контакт геркона, что соответствует запрету прохождени  сигнала через блок 16 управлени  переключением. При отсутствии тока в щине 3 контакт геркона замкнут, что соответствует разрещению на переключение управл ющих обмоток геркона 11.

Блок управлени  переключением может быть выполнен (фиг. 5) в виде логического элемента И 25, на один вход которого поступает-си гнал от блока 9 задани  режима, а на второй - от датчика 15 нулевого тока. Выход элемента И подключен к входу триггера .26, имеющего пр мой и инверсный выходы , подключаемые к блоку 17 переключени .

При внутренних повреждени х в преобразователе 1, работающем в режиме выпр мител , коротких замыкани х на входе или непосредственно на выходе преобразовател  1 увеличиваетс  ток на его входе, что приводит к увеличению напр жени  на выходах датчиков 5 переменного тока и выпр мител  7, а следовательно, тока и магнитного потока в управл ющих обмотках герконов 11 и 12. При этом ток на выходе преобразовател  1, в щинах 2 и 3 и нагрузке 4 уменьшаетс . Нарущаетс  пропорциональна  зависимость между входным и выходным токами преобразовател . Нарушает5 с  и равенство сил, действующих на контакт первого геркона 11, последний замыкаетс . Поскольку замыкающий контакт второго геркона 12 остаетс  в замкнутом состо нии, то исполнительный орган после срабатывани  геркона 11 запускаетс . На его выходе по вл етс  сигнал на сн тие управл ющих импульсов с тиристоров преобразовател  1 и сигнал на отключение преобразовател  от сети.

Устройство работает аналогично при рас5 смотренных аварийных режимах преобразовател , работающего в режиме .инвертора. Срабатывание геркона 11 также происходит из-за неравенства сил, действующих на его пластины, причем усилие, создаваемое при протекании тока по шине 3, как правило, больше усили , создаваемого управл юш,ей обмоткой. В этих аварийных режимах исполнительный орган 13 должен формировать управл ющий импульс на отключение преобразовател  1 от нагрузки 4. Устройство заш.иты срабатывает также при перегрузках или коротких замыкани х в нагрузке 4, на ее входе или между шинами 2 и 3. Рассмотрим, например, указанные аварийные режимы преобразовател  1 в режиме выпр мител . Токи на входе и выходе преобразовател  1 увеличиваютс  пропорционально . Однако усили , действующие на контакт первого геркона 11, увеличиваютс  пропорционально только до тока срабатывани  защиты, при котором вступает Б действие нелинейный элемент 8. После этого усилие, создаваемое током шины 3, становитс  больше ограниченного усили , создаваемого потоками управл ющей обмотки геркона 11. Геркон 11 срабатывает, запуска  исполнительный орган 13. При обрыве проводов, соедин ющих выпр митель 7 и нелинейный элемент 8 с управл ющими обмотками геркоков 11 и 12 и с блоком 17 переключени , управл ющие обмотки герконов обесточиваютс . Замыкающий контакт геркона 12 в цепи пуска исполнительного органа 13 размыкаетс  и защита выводитс  из работы. При этом замыкаетс  размыкающий контакт геркона 12 в цепи блока 18 сигнализации и подаетс  сигнал о неисправности устройства защиты. Устройство обеспечивает защиту реверсивных преобразователей автоматизированных электроприводов, электролизеров цветной металлургии,т говых подстанций, а также силовых трансформаторов, если они устанавливаютс  в цепи переменного тока преобразовател . Устройство дл  дифференциальной защиты реверсивных преобразователей не содержит громоздких аппаратов, таких как трансформаторы посто нного тока, и не требует изготовлени  нестандартных элементов. Это позвол ет уменьшить массогабаритные показатели и стоимость устройства, снизить потери, упростить наладку и обслуживание. Экономический эффект от применени  устройства обуславливаетс  также повышением надежности срабатывани  защиты, что можно оценить в каждом конкретном случае уменьшением ущерба от выхода из стро  элементов преобразовател  и от прерывани  технологического процесса.

фиг.З

Фиг 2

От

Заданий

}ежима

От damvu/ a

Н-у ево&о

mo/fo

фиг. Л

К о/су

п epe/c M)veffuff

фиг 5

Claims (6)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее предназначенные для включения во входные шины преобразователя датчики переменного тока, подключенные к входу выпрямителя, нелинейный элемент, подключенный к его выходным выводам, первый из которых подключен к цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющих обмоток первого геркона, предназначенного для размещения вблизи от шины постоянного тока преобразователя, второго геркона и резистора, причем замыкающие контакты обоих герконов включены последовательно и присоединены к входу исполнительного органа защиты, а размыкающие контакты второго геркона подключены к входу блока сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей путем использования в реверсивном преобразователе, снабженном блоками управления и задания режима, в него введены датчик нулевого тока преобразователя, предназначенный для включения в шину постоянного тока преобразователя, блок переключения управляющих обмоток и блок управления переключением, а первй геркон снабжен второй управляющей обмоткой, начало которой соединено с концом его пер вой управляющей обмотки и одним из выводов управляющей обмотки второго геркона, при этом блок переключения управля'ющих обмоток включен между вторым выходным выводом выпрямителя и разобщенными выводами управляющих обмоток первого геркона, управляющий вход блока переключения управляющих обмоток соединен с выходом блока управления переключением, первый вход которого соединен с выходом датчика нулевого тока и преобразователя, а второй вход предназначен для подключения к выходу блока задания режима преобразователя.

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, _л что блок переключения управляющих обмо- § ток выполнен в виде герконового реле, подвижный контакт которого предназначен для подключения к второму выходному выводу выпрямителя, замыкающий и размыкающий неподвижные контакты — к разобщенным выводам управляющих обмоток первого геркона, а управляющая обмотка — к выходу блока управления переключением.

3. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что блок переключения управляющих обмоток выполнен в виде двух транзисторов, коллекторы которых предназначены для подключения к второму выходному выводу выпрямителя, эмиттеры — к разобщенным выводам управляющих обмоток первого геркона, а базы — к выходу блока управления переключением.

4. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что блок переключения управляющих обмоток выполнен в виде двух запираемых тиристоров, аноды которых предназначены для подключения к второму выходному выводу выпрямителя, катоды — к разобщенным выводам управляющих обмоток первого геркона, а управляющие электроды — к выходу блока управления переключением.

5. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что блок управления переключением выполнен в виде элемента И, входы которого предназначены для подключения соответственно к выходам блока задания режима преобразователя и датчика нулевого тока, выход соединен с входом триггера, выходы которого предназначены для подключения к управляющему входу блока переключения управляющих обмоток.

6. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что датчик нулевого тока преобразователя выполнен в виде геркона, предназначенного для размещения вблизи от шины постоянного тока преобразователя.