Электронный пускатель для трансформаторных подстанций
Предлагается техническое решение для пуска высоковольтных трансформаторных подстанций. Пуск тиристорных ключей с помощью предлагаемой системой управления позволит значительно снизить влияние переходных процессов на оборудование при включении промышленных нагрузок, с ограничением пусковых токов, которые не будут превышать установившихся значений. Применение электронных аппаратов для пуска и для АПВ в сочетании с быстродействующими предохранителями, которые срабатывают быстрей, чем перегорят p-n переходы и не дают току КЗ, достичь ударного значения, предопределяет снижение электродинамических усилий на электрооборудование и, следовательно, снижение его материалоемкости и упрощение технологии изготовления.
Заявленное техническое решение относится к электротехнике, а именно к системе пуска высоковольтных трехфазных промышленных нагрузок.
За прототип выбран тиристорный пускатель, выполненный в виде ключа с двухсторонней проводимостью тока, в состав которого входят два встречно параллельно включенных тиристора, а в их цепи управления включены два диода, резистор и контакт реле (см. под ред. Чиженко И.М. Справочник по преобразовательной технике,- Киев: «Технiка», 1978, с.199, рис.4.25).
Известное техническое решение не обеспечивает управляемый пуск, т.к. от момента замыкания контакта реле в трех фазах зависят пусковые переходные процессы. Они могут сопровождаться большими бросками токов и просадкой напряжения, которые достигают своих максимальных значений при одновременном включении контакта реле трех фаз в момент перехода одного из фазных напряжений через ноль (см. приложение).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является ограничение пускового и ударного тока до значения, не превышающего его установившегося значения и снижение электродинамических нагрузок на силовой трансформатор и включаемое в работу электрооборудование.
Данная задача решается за счет того, что введены синхронизирующий трансформатор с выключателем и в каждый фазный блок введены быстродействующий предохранитель, оптопара и двухполупериодный выпрямитель, а в систему управления введены первый и второй компараторы, первый и второй триггеры, дифференциатор, логический элемент НЕ и логический элемент ЗАПРЕТ - НЕ, причем синхронизирующий трансформатор с первичной обмоткой соединенной в звезду и вторичной обмоткой в звезду с нулевым проводом через выключатель подключен к сети непосредственно или через измерительный трансформатор напряжения трансформаторной подстанции, при этом вход первого компаратора системы управления подключен к фазному напряжению одной из фаз синхронизирующего трансформатора, выход первого компаратора подключен к первому триггеру, вход второго компаратора системы управления подключен к линейному напряжению двух других фаз вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и выход второго компаратора через дифференциатор и логический элемент НЕ подключен к первому входу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ, а ко второму входу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ подключен выход второго триггера, к выходу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ подключен вход второго триггера, при этом вход оптопары фазного блока, относящегося к одной из фаз, подключен к выходу второго триггера системы управления, а входы оптопар фазных блоков, относящимся к двум другим фазам, подключены к выходу первого триггера системы управления, причем каждый фазный блок подключен параллельно соответствующему контакту автомата и выполнен в виде последовательно соединенного быстродействующего предохранителя и тиристорного ключа с двухсторонней проводимостью тока, цепь управления которого через выход оптопары подключена к выходу двухполупериодного диодного выпрямителя, а вход двухполупериодного диодного выпрямителя подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора.
Техническим результатом, обеспечиваемым предлагаемым техническим решением, является ограничение пускового и ударного тока до значения, не превышающего его установившегося значения и снижение электродинамических нагрузок на силовой трансформатор и включаемое в работу электрооборудование.
Устройство приведено на фиг.1 и состоит из следующих элементов: силовой трансформатор (1), автомат (2), сеть (3), нагрузка с коммутирующей аппаратурой (4), синхронизирующий трансформатор (5), выключатель (6), тиристорный ключ с двухсторонней проводимостью тока (7, 8, 9), быстродействующий предохранитель (10, 11, 12), двухполупериодный выпрямитель со средней точкой (13, 14, 15), оптопара (16, 17, 18), система управления (19), первый и второй компаратор (20, 21), дифференциатор (22), логический элемент НЕ (23), логический элемент ЗАПРЕТ - НЕ (24), первый и второй триггеры (25,26).
Элементы устройства (фиг.1) соединены следующим образом.
Трансформатор (1) с нагрузкой (4) через автомат (2), быстродействующие предохранители (10,11,12) и фазные блоки подключены к сети (3), причем в каждый фазный блок подключен соответствующему фазному контакту автомата (2). Фазные блоки состоят из тиристорного ключа с двухсторонней проводимостью тока (7, 8, 9) и последовательно соединенным с ним быстродействующим предохранителем (10, 11, 12) В цепь управления тиристоров ключа включен выход оптопары (16, 17, 18) и двухполупериодный выпрямитель (13, 14. 15), который подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора (5). Синхронизирующий трансформатор (5) через выключатель (6) подключен к сети. Вход первого компаратора (20) системы управления (19) подключен к фазному напряжению одной из фаз синхронизирующего трансформатора (5), выход первого компаратора (20) подключен к первому триггеру (25), вход второго компаратора (21) системы управления (19) подключен к линейному напряжению двух других фаз вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора (5) и выход второго компаратора (21) через дифференциатор (22) и логический элемент НЕ (23) подключен к первому входу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ (24), а ко второму входу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ (24) подключен выход второго триггера (26), к выходу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ (24) подключен вход второго триггера (26), при этом вход оптопары (16) фазного блока, относящегося к одной из фаз, подключен к выходу второго триггера системы управления (26). Входы оптопар (17, 18) фазных блоков, относящимся к двум другим фазам, подключены к выходу первого триггера (25) системы управления (19).
Устройство согласно описанию и прилагаемому к нему чертежу (фиг.1) работает следующим образом.
Сначала через выключатель (6) происходит подключение синхронизирующего трансформатора (5). Запускается система управления (19): первый компаратор (20) при переходе фазного напряжения одной из фаз (например фазы А) через ноль подает импульс на первый триггер (25), который через оптопары (17, 18) открывает тиристорные ключи (8, 9) в фазных блоках двух других фаз (например B и C) и производит их пуск. Далее при переходе линейного напряжения двух других фаз (например B и C) второй компаратор (21) через дифференциатор (22), логический элемент НЕ (24) и логический элемент ЗАПРЕТ - НЕ (24) подает импульс на второй триггер (26), который через оптопару (16) открывает тиристорный ключ (7) в фазном блоке одной из фаз (например фазы А) и производит ее пуск. В случае того, если первым через ноль проходит напряжение двух других фаз (например фаз B и C) логичекий элемент ЗАПРЕТ - НЕ (24) запретит подачу импульса на второй триггер (26) и разрешит его только когда на выходе первого триггера (25) появится положительный импульс.
В случае короткого замыкания автомат (2) отключается и после включения синхронизирующего трансформатора от автомата повторного включения, входящего в состав комплектной трансформаторной подстанции, система управления (19) вновь производит пуск. Если короткое замыкание не устранилось, то быстродействующие предохранители срабатывают раньше, чем перегорят p-n переходы тиристоров и предотвратят процесс нарастания тока до ударного значения.
Предлагаемое техническое решение, как более технически совершенное, может быть использовано для улучшения качества пуска силовых трансформаторных подстанций и других высоковольтных трехфазных промышленных нагрузок. В будущем позволит значительно удешевить технологию производства.
Электронный пускатель для трансформаторной подстанции, содержащей силовой трансформатор, автомат и фазные блоки в цепи первичной обмотки силового трансформатора с системой управления, причем каждый фазный блок выполнен в виде тиристорного ключа с двухсторонней проводимостью тока, отличающийся тем, что введены синхронизирующий трансформатор с выключателем, и в каждый фазный блок введены быстродействующий предохранитель, оптопара и двухполупериодный выпрямитель, а в систему управления введены первый и второй компараторы, первый и второй триггеры, дифференциатор, логический элемент НЕ и логический элемент ЗАПРЕТ - НЕ, причем синхронизирующий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду, и вторичной обмоткой, соединенной в звезду с нулевым проводом, через выключатель подключен к сети непосредственно или через измерительный трансформатор напряжения трансформаторной подстанции, при этом вход первого компаратора системы управления подключен к фазному напряжению одной из фаз синхронизирующего трансформатора, выход первого компаратора подключен к первому триггеру, вход второго компаратора системы управления подключен к линейному напряжению двух других фаз вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора и выход второго компаратора через дифференциатор и логический элемент НЕ подключен к первому входу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ, а ко второму входу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ подключен выход второго триггера, к выходу логического элемента ЗАПРЕТ - НЕ подключен вход второго триггера, при этом вход оптопары фазного блока, относящегося к одной из фаз, подключен к выходу второго триггера системы управления, а входы оптопар фазных блоков, относящихся к двум другим фазам, подключены к выходу первого триггера системы управления, причем каждый фазный блок подключен параллельно соответствующему контакту автомата и выполнен в виде последовательно соединенного быстродействующего предохранителя и тиристорного ключа с двухсторонней проводимостью тока, цепь управления которого через выход оптопары подключена к выходу двухполупериодного диодного выпрямителя, а вход двухполупериодного диодного выпрямителя подключен к соответствующей фазе вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора.
