SU882791A1 - Способ формировани импульсного цикличного питани нагрузки секционированной контактной сети с контролем сопротивлени утечки - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МШУЛЬСНОГО ЦИКЛШНОГО

ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ СЕКЦИОНИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ С КОНТРОЛЕМ СОПРОТИВЛЕНИЯ УТЕЧКИ

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в системе защиты от утечек тока шахтной г онгактной сети электро возного транспорта с периодическим (цикличным) прерыванием цепи нагрузки . Известен способ питани  нагрузки контактной сети посто нного тока с контролем сопротивлени  утечки, осно ванный на цикличном формировании импульсов тока и бестоковых пауз СО . К недостаткам этого способа относитс  . наличие крутого переднего фронта импульсов силового тока сети содержащих повьшенный спектр высоко частотных гармонических составл ющих , что вносит повышенные помехи дл  средств св зи, кроме того, боль шие скорости нарастани  напр жени  тока в питании сети создают,значительные нескомпенсированные импульс магнит1л 1Х и электрических полей, ко тррые в свою очередь навод т ЭДС в жилах кабелей другого подземного электрооборудовани , проложенных вбли зи элементов силовой цепи тока контактной сети. Наводимые ЭДС  вл ютс  не только опасными с точки зрени , требований злектробезопасности, но и опасными с .точки зрени  ложных срабатываний элементов цепей управлени , контрол  и электрооборудовани , особенно полупроводниковых приборов (транзисторов, тиристоров, динисторов и др.). Надежность работы управл емых полупроводниковых вентилей , вход щих в состав электрооборудовани  сети, в режиме отпирани  их дл  тока с высокой скоростью его нарастани  зависит от скорости насыщени  управл ющих переходов, котора , в свою очередь, зависит от крутизны и величины амплитуды импульса тока управлени . ОднакЪ скорость насыщени  управл ющего перехода ограничена р дом факторов (величиной площади управл ющего перехода, его объемиьП сопротивлением и др.) и увеличение тока управлени  вьше 1 ,5-2.А уже не оказывает заметного вли ни  на увеличение ширины первоначально включенной зоны управл югощего перехода тиристора . Таким образом, даже при максимальных значени х тока управлени  необходимо ограничение скорости нарастани  пр мого тока не только критического значени , но и ограничени  токов больших некоторого уровн , при котором эффект скорости нарастани  силового тока никак не вли ет на ресурс прибора, но приводит к повреждению, которое носит усталостный характер и в результате чего происходит повреждение его управл ю1 его перехода и вентиль тер ет запирающее свойство.

Все это снижает надежность и качество питани  сети с контролем сопротивлени  утечки.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ формировани  импульсного цикличного питани  нагрузки секционированной контактной сети с контролем сопротивлени  утечки, основанный на преобразовании переменного тока в посто нный и создании в нем контрольных бестоковых пауз путем jioceKионного прерывани  питани  сети и разделени  ее на отдельные изолированные друг от друга секции 2,

Использование этого способа в системе защиты от утечек тока позвол ет повыс.ить надежность работы защиты за счет разделени  сети на р д изолированных друг от друга секций и измерени  величины сопротивлени  утечки на каждой секции независимо от других, Это объ сн етс  тем, что при реализации этого способа есть возможность обеспечени  селективности отключени  секции сети на которой возникло неопустимое сопротивление утечки без отключени  неповрежденных секций. роме того, в услови х раздельного контрол  сопротивлени  утечки на кажой секций отдельным защитным устройством , облегчаетс  работа защиты за чет того, что суммарна  величина сопротивлени  изол ции и емкости сети также раздел ютс  секционными выключател ми , и, следовательно, облегчают6  услови  контрол  сопротивлени  течки в целом (поскольку дл  каждого отдельного защитного устройства а каждой секпии сети величина емКОСТИ и ее вли ние на уставку срабатьгоани  значительно уменьшаетс  по сравнению с вли ниемемкости всей сети, и, кроме того, по аналогичным причинам, есть возможность дл  повыщеьш  уровн  минимально допустимого значени  сопротивлени  изол ции сети.

К недостаткам этого способа относитс  то, что дл  его реализации необходимо формирование импульсов силового тока на каждой секции сети, лри этом производитс  двойное преобразование электрической энергии - преобразование переменного тока в посто нный на шинах сети (или на магистральной секции), а затем преобразование посто нного тока в импульсный с крутым передним и задним фронтом, его импульсов на отход щих секци х сети. Кроме того, при реализации способа нельз  выполнить защиту от утечек тока на шинах сети (или на магистральной секции).

Все это снижает надежность и качество питани  сети с контролем сопротивлени  утечки.

Цель изобретени  - повышение надежности н качества питани .

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу питани  нагрузки секционированной контактной сети посто нного тока с контролем сопротивлени  утечки, основанному на преобразовании переменного тока и создании контрольных бестоковых пауз путем посекционного прерывани  питани  сети н разделени  ее на отдельные изолированные друг от друга секции, переменный ток преобразуют в цикличньш импульсный путем формирова1ш  импульса с синусоидальным передним и задним фронтом при помощи раздельной коммутации фаз силового питаш  , а упо-. м нутое разделение сети производ т синхронного с началом бестоковой паузы , при этом длительность разделени  обеспечивают равной длительности бестоковой паузы.

На чертеже изображена блок-схема питани  сети с контролем сопротивлени  утечки, реализующей данный способ .

Управл ющие электроды вентилей управл емого преобразовател  посто нного тока 1 подключены к системе 2 пита1-1и  управл ющих электродов т гового преобразовател . Нагрузка 3 и 4

подключаетс  к секци м 5, 6 и 7 контактного провода сети (нагрузка на секции 7 и ее выключатель не показаны ) с помощью вентильных заградителей 8 и 9, в качестве которых использованы обычные неуправл емые вентили. Секци  6 контактного провода подключена к магистральной секции 5 через секционный выключатель 10, управл ющие электроды вентилей которого подключены к системе 11 питани  управл ющих электродов, вход которой подключен к датчику 12 силового питани , который, в свою очередь, подключен к сети через вентильный заградитель 13. Защитные устройства 14 и 15 подключены между пр мыми и обратными проводами секций т говой сети и выходы их соединены соответственно с системой 2 питани  управл ющих электродов т гового преобразовател  и системой 1J екционнрго выключател  10. Сопротивление утечки секции контактной сети (сниженное сопротивление изол ции или сопротивление тела прикоснувшегос  к контактному проводу человека) показано в виде сопротивлени  16. Распределенна  емкость секции контактной сети показана в виде емкости 17. Источники 18 оперативного тока защитных устройств 14 и 15 подключены через датчики 19 оперативного тока между пр мыми и обратными проводами контактной сети. Чувствительный орган отдельного защитного стройства состоит из источника 20 питани , выход которого соединен со входами питани  формировател  21 селекторных импульсов, селектора 22 рперативного тока и релейного элемента 23. Первый вход селектора 22 оперативного тока соединен с датчиком 19 оперативного тока, второй его вход соединен через формирователь 21 селекторных импульсов с датчиком наличи  паузы в силовом питании сети, в качестве которого используетс  система 2 питани  управл ющих электродов (или 1 1).

Работа осуществл етс  следующим образом.

Система 2 управлени  силового выпр мител  1 осуществл ет цикличное прерьшистое питание управл ющих электродов его вентилей, в моменты отсутстви  тока в цеп х управлени  этих вентилей они запираютс  и, следовательно , источник рабочего посто нного тока также оказываетс  запертым.

Таким образом производитс  форма- рование цикличного прерывистого электроснабжени  контактной сети. Причем формирование силовых импульсов напр жени  дл  цикличного прерьшистого электроснабжени  контактной сети осуществл етс  с синусоидальным передним и задним фронтом этих импульсов. Это достигаетс  тем, что во врем 

формировани  импульса система 2 управлени  обеспечивает подачу управл ющих сигналов на управл ющие электроды первой провод щей пары венти лей силового преобразовател  1 в моS мент начального нулевого значени  открывающей полуволны напр жени  питающей сети переменного тока, а подача управл ющих сигналов на управл ющие электроды остальных вентилей

0 силового преобразовател  осуществл етс  с начальной задержкой времени до момента когда угол проводимости первой провод щей пары достигнет значени  угла естественной коммутации

S вентилей. Таким образом, в начальный момент формировани  импульса силового напр жени  проводит ток только одна, перва  провод ща  пара вентилей силового преобразовател , а остальо ные его вентили остаютс  закрытыми. Поскольку перва  провод ща  пара вентилей проводит ток с нулевого значени  фазы напр жени  питающей пары переменного тока, то и напр жение на

5 выходе преобразовател  имеет синусоидальную форму. После истечени  процесса формировани  синусоидального переднего фронта импульса сигналы управлени  подаютс  на управл ющие :.

0 электроды остальных вентилей преобразовател  по обычным принципам управлени  вентильными преобразовател ми, однако отпирание вентилей производит.с  в моменты их естественной коммутации . После сн ти  сигналов упS равлени  с преобразовател  последн   провод ща  пара его вентилей проводит ток до момента перехода тока питающей сети через нулевое значение и запираетс  при уменьшении этого тока, ниO же значени  тока удержани  тиристоров этой пары, при этом напр жение (задний фронт импульса) на выходе преобразовател  также имеет синусоидальную форму.

5

Силовое импульсное натгр жение сети поступает на нагрузку А секции 6 контактного провода через секционный выключатель 10. При этом открьшание

и закрьтание вентилей этого выключател  производитс  от системы I1 питающих электродов по команде датчика 12 силового напр жени . Таким образом, открытое и закрытое состо ние вентилей секционного выключател  10 синхронизировано с аналогичным сото нием силового преобразовател  1, который осуществл ет прерывание силового тока, а секционный выключатель при этом несет только функцию разделени  сети на изолированные дру от друга секции во врем  контрол  сопротивлени  утечки и блокировани  подачи силового напр жени  на секцию по сигналу защитного устройства 15, которое срабатывает при возникновении на секции недопустимого значени  сопротивлени  16 утечки. При этом электроснабжение потребителей на секци х 5 и 7 контактного провода не пркращаетс , В процессе контрол  сопротивлени  утечки защитными устройствами 14 и 15 оперативный ток от оперативных источников 18 протекает через сопротивление 16 утечки и параллельно ему через емкость 17 секции контактной сети и через датчик 19 оперативного тока. Через нагрузку 3 и 4, а также через датчик 12 напр жени  оперативньш ток не протекает, 1|оскольку в их цепи сто т вентильные заградители 8, 9 и 13. Вьщеление и измерение оперативного тока производитс  чувствительным органом защитных устройств. В процессе вьщелени  оперативного тока исполнительньй релейный элемент 23, селектор 22 оперативного тока и формирователь 21 селекторных импульсов, получа  пита1ше от вспомогательного источника 20, реагируют на поступающие сигналы. Селектор 22 оперативного тока выполненный на логическом элементе И, подает на вход релейного элемента 23 сигнал управлени  только при наличии открывающих сигналов на обоих его входах. При этом на один его вход подаетс  открывающий сигнал с формировател  21 селекторных импульсов, вьтолненного в виде последовательно соединенных дифференцирующей цепи с детектором однопол рных импульсов и блока ззадержки , - на его вход поступают сигналы с системы 2 (или 11) управлени  с крутым передним и задним фронтом . Дифференцирующа  цепь формирует на выходе импульс напр жени  пропорциональный производной от входной величины сигнала. На выходе дифференцирующей цепи с помощью детектора выдел ютс  однопол рные импульсы, полученные в результате дифференцировани 

крутого фронта импульса входного сигнала , который определ ет момент начала протекани  оперативного тока по контролируемой цепи (момент начала пйузы силового питани  нагрузки).

Блок задержки задерживает выход сформированного короткого сигнала на врем , необходимое дл  его синхрониз: ции с моментом окончани  импульса оперативного тока (с моментом окончани  паузы силового питани  нагрузки ) (эта синхронизаци  необходима дл  того, чтобы емкость сети 17 зар дить до величины напр жени  источника оперативного тока в начале паузы сило-вого питани  нагрузки к моменту контрол  оперативного тока, т.е. исключить вли ние ее на уставку срабатывани  защитного устройства).

На второй вход селектора 22 оперативного тока поступают сигналы суммарного напр жени  от силового источника 1 и оперативного источника 18, содержащие, в момент прерывани  силового питани  сети сигналы источника оперативного тока, протекающего через сопротивление утечки 16, так как силовой преобразователь 1, секционный выключатель 10, и вентили 8, 9 и 13, в этот момент дл  него закрыты. Таким образом на этот вход поступает открывающий сигнал на прот жении импульса силового питаьш  сети, а в момент его прерывани  этот сигнал отсутствует при условии, что в сети нет,утечки. При по влении же утечки на этот вход будет поступать открывающий сигнал и в момент прерывани  силового питани  сети (т.к. через датчик оперативного тока 19 будет протекать оперативный ток). Следовательно, при отсутствии утечки на оба входа селектора 22 оперативного тока открывающие сигналы поступают поочередно (не совпада  во времени) и на выходе его сигнал отсутствует. При по влении же утечки на оба его входа (в момент прерьгоани  силового питани ) открьюающие сигналы поступают одновременно и он

Claims (2)

1. подает сигнал управлени  на релейный элемент 23, который срабатывает и воздействует на цепь отключени  выключател  контактной сети; Использование предлагаемого спосо ба обеспечивает по сравнению с извес ными следующие преимущества: а)повьшение надежности питани  сети за счет исключени  трудностей по отключению токов перегрузки и короткого замыкани , а также повышаетс  йадежность питани  сети за -счет снижени  скорости нарастани  импульсов силового тока, которое достигает с  форьгарованием импульса силового напр жени  с синусоидальным передним и задним фронтом при помощи раздельной коммутации фаз силового пита ни , а также за счет снижени  требо вани  к системе управлени  и токоограничивающим средствам электрооборудовани  сети в услови х работы его при больших значени х скорости нарас тани  силового тока нагрузки .сети, а также за счет обеспечени  защиты от утечек распределительных шин на подстанции; б)снижение спектра высокочастотных гармонических составл ющих силового тока при цикличном питании контактной сети йутем исключени  крутог переднего и заднего фронта силового напр жени  сети со значительными импульсными перенапр жени ми за счет формировани  синусоидальной формы переднего и заднего фронта импульса силового напр жени , что позвол ет снизить уровень помех дл  телефонной св зи и высокочастотной св зи машиниста электровоза с диспетчером, а также позвол ет снизить требовани  к входным цеп м полупроводниковых приборов, работающих в схемах потребителей контактной сети и в сет х другого подземного электрооборудовани , цепи которого располагаютс  в непосредственной близости с цепью силового тока контактной сети. Формула изобретени  Способ формировани  импульсного цикличного питани  нагрузки секционированной контактной сети с контрй лем сопротивлени  утечки, основанный на преобразовании переменного тока и создании контрольных бестоковых пауз путем посекционного прерывани  питани  сети и разделени  ее на отдельные изолированные друг от друга секции, отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности и качества питани , переменный ток преобразуют в цикличный импульсный путем формировани  импульса с синусоидальным передним и задним фронтом при помощи раздельной коммутации фаз силового питани , а упом нутое разделение сети произ . вод т синхронно с началом бестоковой паузы, при этом длительность разделени  обеспечивают равной длительности бестоковой паузы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР . № 674143, кл. Н 02 Н 3/16, 1976.
2. 2.Отчет о НИР Испытание и внедрение аппаратуры защиты от поражени  электрическим током в шахтных т говых сет х. Пермский политехнический институт , инв. № Б 656184, с. 19-24, рис. 36.