Многофазный выключатель переменного тока

Союз Советских

Социалистических

Республик (!1) 551804 (61) Дополнительное к авт, свнд-ву(22) Заявлено23.01.75 (21) 2100210/О 7 (бц М. Кл.в

Н 03 К 17 /56 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делом изаоретеннй и открытий (23) Приоритет(43) Опубликовано25,03.77,бюллетень №11 (53) УДК 621.316 54 (088.8) (46) Дата опубликования описания 20.06.77 (72) Авторы изобретения

Г. В. Могилевский и С. В. Дикань (71) Заявитель (54) МНОГОФАЗНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к тиристорным автоматическим выключателям переменного тока, предназначенным для использования в низковольт ном аппаратостроении.

Известны многофазные тиристорные вы-ключатели переменного тока, используемые в силовых электроэнергетических системах (ЭЭС).

Из известных выключателей наиболее близким к предложенному является устройство, содержащее два основных встречнопараллельно включенных тиристора (или один симистор) и датчик тока в каждой фазе, формирователь сигналов управления основными тиристорами и узлы принудительной коммутации основных тиристоров. Формирователь сигналов управления и узелпри- нудительной коммутации представляют собой блок управления коммутацией основных тиристоров. Блок управления коммутацией обеспечивает подачу управляющих импульсов на основные тиристоры при подаче команды

Включено" и снятие их при подаче команды "Выключено", при этом осуществляется естественная коммутация основных тириоторов при переходе тока через нулевое значение. Если же в цепях ЭЭС возникает ре»

>ким короткого замыкания, выключение оо5 новных тиристоров осуществляется мгновенно с помощью принудительной коммутации.

Датчик тока формирует напряжение, пропор-. циональное.току через тиристоры. По аналогии с контактными автоматическими вы10 ключателями в бесконтактных вьислючателях имеется зашита от токов перегрузки и короткого замыкания (эта функция в бесконтактных выключателях обычно выполняется реле короткого замыкания и реле перегруз

15 ки) и.схема ИЛИ, с выхода которой посту» пает в блок управления коммутацией основ ных тиристоров команда Выключено при возникновении в ЭЭС аварийных режимов.

2О Недостаток описанного выключателяотсутствие селективности отключения тока короткого замыкания при работе с нижестоящими установочными контактами автомати» ческими выклюЧателями (в дальнейшем про-

25 сто контактные .выключатели).

551804

ЦЕЛЬ ИЗО > . > "Е 1ИЯ вЂ” тивности отключения -;.Ока короткого замыкания при работе совместно с контактны1. .и выключателями.

Это достигается тем, что в многофазный выключатель переменного тока, содержащий основные встречно-параллельно вклкг ченнь1е тиристоры и датчики тока в каждой фазе, блок управления коммутацией основных тиристоров, реле короткого замыкания, 10 реле перегрузки, схему "ИЛИ", при этом выходы датчика тока всех фаз подключены к входам реле короткого замыкания и реле перегрузки, а выход реле перегрузки подключен к одному из входов схемы ИЛИ, 15 выход которой соединен с первым входом блока коммутации основных тиристоров, введены последовательно соединенные вспомогательные встречно-параллельно включенные тиристоры и токоограничивающий элемент, 20 подключенные параллельно основным тиристорам в каждой фазе, а также два реле времени, две схемы "И", триггер и блок коммутации вспомогательных тиристоров так, что выходы реле короткого замыкания под- 25 ключены к входу одного реле времени и входу одной схемы И, а выходы указанного реле времени подключены: один — к входу блока коммутации вспомогательных тиристоров и к другому входу блока коммутации >О основных тиристоров, а другой выход — ко входу другого реле времени, один выход которого подключен ко входу первой схемы И и другому входу второй схемы И, выход первой схемы И подключен к другому входу схемы ИЛИ и через триггер - к другому входу второй схемы И, выход которой подкйючен к оставшемуся свободным входу блока коммутации основных тиристоров.

На фиг. 1 изображена принципиальная 40 схема многофазного выключателя переменного тока (однополюсное исполнение); на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжений и тока на входах и выходах функциональных элементов выключателя при возникновении короткого замыкания соответственно в одной из нагрузок и при возникновении короткого замыкания на участке: выход бесконтактного выключателя - входы контактных выключателей. 50

В исходном состоянии питание нагрузки осуществляется через основные встречнопараллельно включенные тиристоры 1. Вспомогательные встречно-параллельно включен- ные тиристоры 2 и резистор 3, осуществляющий ограничение тока короткого замыкания, включены параллельно основным тиристорам. Выход датчика тока 4 подключен к входу реле короткого замыкания 5 и реле 60 перогрjÇêè 3, В . 1хо, „ реле корОтксго зам:> ."..анИя ) СО.=. 1 ".11е11 < ". входам11 Одного:М. .11 О

a»";ìåHH 7 и Одной схе. 1И1 !:: ".. В11ход1:;p.:-. гого Реле Ц:мо1111 9 . -. тР::.1 гОРа IQ 11oä-1 ;, ЮЧО11bl K ВХОГ. У ДР Гой;1 О . "ЧО;. и ХО1 11.1.

1 1, вь1ход которой вмес-.е с: ь1:17 Ggo 1;»o= гической схе1»1ы ИЛИ 2 соедин;-=и::ход "м блока коммутации 33 oo".:GüHb1õ ТН! "1сто О=.

Управление вспомогательными тиристора, осуществляется блоком коммутаци11 1 4. 1(онтакные выключатели 15» 17 осущест= вляют коммутацию нагрузок к питаюшейсьти. Общими элементами для однополюсного и многополюсного выключателя являются элементы 5-14.

Порядок следования операций в выключателе при работе его в режиме селективного отключения тока короткого замыкания следующий:

1. Включается ограничительный резистор 3, с помощью блоков 13 и 14 сооТ ветственно снимаются сигналы управления с основных тиристоров 1 и подаются на вспомогательные тиристоры 2. контроль тока короткого замыкания осуществляется с помощью реле короткого замыкания 5, на вход которого с выхода датчика тока 4 (например трансформатора тока) поступает через тиристоры сигнал, пропорциональный току. При срабатывании реле 5 запускается реле времени 7 и начинается отсчет времени включения вспомогательных тиристоров 2.

Передним фронтом импульса реле времени снимаются сигналы управления с основных тиристоров и подаются сигналы управления на вспомогательные тиристоры 2.

Задним фронтом импульса реле времени 7 снимаются сигналы управления с вспомогательных тиристоров 2. Длительность импульса реле времени 7 превышает время срабатывания контактных выключателей 15, 16, 17. При включении резистора 3 амплитуда тока в цепи ограничивается до уровня огр где Е - амплитуда сетевого напряжения;

К L „ - параметры контура короткого замыкания;

Яо — параметр резистора 3;

Ш вЂ” круговая частота сети.

Величина этого тока 3 превышает веотр личину тока срабатывания любого из контактных выключателей 15, 16> 17.

2. Через определенный промежуток времени, превышающий время срабатывания контактного выключателя, измеряется ве личина тока вспомогательных тиристоров.

1с э «ится

Т ние де, :.--;-и и;;-: поминается с . у,: р-. превышение возможно ..." короткого замыкания на учао . .:-. контактного выключателя - вход конт. : -1 выключателей).

29

3 ° Автоматическое повторное включение.

Повторное включение осуществляется, если аварийный режим устранен, т.е. когда сработал контактный выключатель, в цепи нагрузки которого возникло короткое за- р мыкание. Эта операция выполняется с помощью схемы И 11, на выходы которой поступает импульс, являющийся алгебраической суммой заднего фронта импульса реле времени 9 и сигнала логической "1" триггера 10. Триггер будет находиться в состоянии логической "1", если за время действия импульса реле времени 9 произошло снижение тока тиристоров 2 ниже порога срабатывания при коротком замыкании контактных выключателей, т.е. если с выхода схемы И 8 на выход триггера 10 не поступил сигнал логической "1". При совпадении во времени заднего фронта импульса реле времени 9 и сигнала триггера 4О

10 с выхода схемы И 11 в блок 13 поотупает сигнал автоматического повторного включения.

Если короткое замыкание произойдет на участке". выход бесконтактного выключате- 4$ лч - вход контактных выключателей, -.o за время действия импульса реле времени 9 на вход схемы И 8 с выхода реле короткого замыкания 5 поступит сигнал, соответствующий логической "1", и триггер 10 д> перейдет в состояние, соответствующее логическому "О". Этот сигнал будет являться сигналом запрета автоматического повторного включения.

Такая последовательность работы функциональных узлов бесконтактного выключателя при возникновении короткого замыкания в нагрузке контактного выключателя

15 иллюстрируется с помощью диаграмм напряжений U U Е и токов J представ- 60

:. 2. При возникновении коротз: ... ия в нагрузке в момент я полуволна тока короткогозанимаются сигналы управления с иристоров 1 (см. диаграмму на; ж.:: U2 на фиг. 2) и подаются на тельные тиристоры 2 (диаграмма .ий U),,длительность интервалов (1 + 4 ) — длительность импульса

;.э- емени 7. Длительность „должна бк..: юльше времени срабатывания контакт.:.,:. выключателей 15, 16, 17 при протетока с амплитудой и „ Д, где но — уставка по току короткого замы "- кс

-.," ля контактного выключателя с наиболь.:: л номинальным током, которая не должпревышать номинальный ток 2„„ бес " нтактного выключателя.

Длительность 2 соответствует времени измерения тока через вспомогательный тиристор, т.е. длительности импульса реле времени 9 (см. диаграмму напряжений 0+ ) .

Как видно из диаграммы тока g в момент t срабатывает контактный выключа3 тель в цепи короткого замыкания, и за интервал времени 2 реле короткого замыкания (см. диаграмму напряжений U< ) не срабатывает. Поэтому выходным импульсом схемы ИЛИ 12 (диаграмма напряжений Ц.), 6 э совпадающим во времени с задним фронтом импульса реле времени 9 (диаграмма напряжений U < ), осуществляется автоматическое повторное включение бесконтактного выключателя.

В представленных на фиг, 3 диаграммах, как и в рассмотренном случае, в момент сигналы управления поступают на входы управления вспомогательных тиристоров 2, но во время действия импульса реле времени

9 (диаграмма напряжений U4 на фиг, 3) будет наблюдаться срабатывание реле короткого замыкания 5 (см. момент 4 на фиг.3), вследствие чего с помощью выходного сигнала схемы И 8 (см. диаграмму напряжений U> на фиг. 3) триггер 10 переводится в состояние, соответствующее логическому 0 (см. диаграмму напряжений U 6 на фиг. 3), и автоматического повторного включения бесконтактного выключателя не происходит. Импульсом напряжения 0>, поступаюшим на вход схемы ИЛИ 12, осуществляется полное выключение бесконтактного выключ ателя.

Использование предложенного изобретения позволяет обеспечить селективную защиту от токов короткого замыкания при работе совместно с контактными автоматическими выключателями, чем достигается повышение эффективности схем электротехники, предназ551804

К нагрузкам наченных для зашиты электроэнергетических систем.

Ф о р м у л а и з о б р е .т е н и я

Многофазный выключатель переменного тока, содержаший основные встречно-цараллельно включенные тиристОры и датчики тока в каждой фазе, блок коммутации основ» ц} ных тиристоров, реле короткого замыкания, реле перегрузки и логйческую схему ИЛИ, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью обеспечения селективности отключения тока короткого замыкания при работе сов- }в местно с контактными автоматическими выключателями, в устройство введены по следовательно соединенные вспомогательные встречно-параллельно включенные тиристоры и токоо раничивающий элемент, а также 20

8 два реле времени, две схемы И, триггер и блок коммутации вспомогательных тиристоров, указанные вспомогательные тиристоры и токоограничивающий элемент включены параллельно основным тиристорам в каждой фазе, причем выходы реле короткого замыкания подключены к входу одного реле времени и одному иэ входов схемы И, а один выход реле времени подключен к входу блока коммутации вспомогательных тиристоров и к другому входу блока коммутации основных тиристоров, а другой выход - ко входу другого реле времени,.один выход которого подключен к другому входу упомянутой схемы И и к входу другой схемы И, в свою очередь первый выход схемы И подключен к входу схемы ИЛИ и через триггер к входу другой схемы И, выход которой подключен к оставшемуся свободным входу блока коммутации основных тирнсторов.

551804

° f ! (.7ном

Составитель А. Андреев

Редактор Т. Загребельная Техред A. Богдан Корректор А. Власенко

Заказ 136/32 Тираж 1 052 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4l5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4