SU1083283A1 - Способ защиты преобразовател ,работающего на обмотку возбуждени машины переменного тока и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ защиты преобразовател , работающего на обмотку возбуждени  машины переменного тока, заключающийс  в том, что измер ют входные токи преобразовател , сравнивают их с заданным значением , при превышений которого формируют сигнал, на ограничение токг возбуждени , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надежности работы преобразовател  при потере коммутации его вентилей, дополнительно измер ют токи вентилей, сравнивают их с соответствующими входными токами преобразовател  и при превышении токами вентилей входных токов преобразовател  формируют сигнал на полное открытие вентилей . $

Description

О СХ)

СА:

оо оо

2. Устройство дл  защиты преобразовател , работающего на обмотку возбуждени  машины переменного тока, содержащее датчики переменного тока, предназначенные дл  включени  в фазные шины преобразовател , выходами подключенные к соответствующим входам выпр мител , выход которого св зан с входом порогового элемента , и автоматический регул тор возбуждени , вход которого подключен к выходу порогового элемента, а выход- предназначен дл  подключени  к входу блока управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы преобразовател  при потер.е коммутации его вентилей, оно снабжено датчиками посто нного тока вентилей преобразовател , управл емым ключом и блоком контрол  коммутации вентилей преобразовател , который содержит три двухвходовых компаратора дл  контрол  тока катодной группы вентилей преобразовател , три двухвходовых компаратора дл  контрол  тока анодной группы вентилей преобразовател , сумматор, элемент И, до-полнительный пороговый элемент и элемент НЕ, причем датчики посто нного тока вентилей преобразовател  выходами подключены к тем входным зажимам блока контрол  коммутации вентилей преобразовател , к которым подключены соответствующие первые пр мые входы всех компараторов, а датчики переменного тока подключены к тем входным зажимам блока контрол  коммутации вентилей преобразовател , к которым подключены соответствующие вторые пр мые входы компараторов катодной группы вентилей, и к вторым инверсным входам компараторов анодной группы вентилей, а выходы всех компараторов подключены к входам сумматора, выход которого подключен к одному входу элемента И, другой вход которого через дополнительный пороговый элемент подключен к входной клемме блока дл  подключени  выхода выпр мител , выход элемента И подключен к выходной клемме блока контрол  коммутации, предназначенной дл  подключени  входа смещени  блока управлени , выход элемента И через элемент НЕ подключен к второй выходной клемме блока контрол  коммутации , к которой подключен управл ющий вход ключа, основной вход которого подключен к выходу выпр мител , а выход - к входу порогового элемента.

1

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к защите преобразователей, работающих на обмотку возбуждени  машины переменного тока в переходных и аварийных режимах работы.

Известен способ защиты вентильного преобразовател , состо щий в том, что при аварийном режиме, например внещнем коротком замыкании, измер ют переменные токи на входе преобразовател , выпр мл ют их, сравнивают с заданным значением, при превышении которого формируют сигнал на сн тие управл ющих импульсов с вентилей преобразовател  и на включение контура емкостного прерывани  выходного тока 1.

Известно устройство дл  защиты вентильного преобразовател  в аварийных режимах , содержащее датчики переменного тока преобразовател , выходы которых через один выпр митель подключены к управл ющему входу контура емкостного прерывател  нагрузки, а через другой - на вход сн ти  импульсов управлени  блока импульсно-фазового управлени  1.

Недостатком указанного Способа защиты и устройства дл  его осуществлени   вл етс  низка  надежность при использовании их в системе возбуждени  мащины переменного тока. Обмотка возбуждени  мащины имеет больщую индуктивность с больной посто нной времени (до 10 с) и больщие абсолютные значени  токов возбуждени  (до 10000 А). Система емкостного прерывани  тока возбуждени  должна иметь установленную мощность, соизмеримую с мощностью системы возбуждени . Кроме того, больща  индуктивность обмотки возбуждени  и больщие токи возбуждени  практически исключают использование защиты путем запирани  преобразовател  по управлению, так как после сн ти  импульсов управлени  ток в индуктивной нагрузке будетпротекать по двум последним работающим вентил м. Врем  прохождени  тока равно посто нной времени обмотки возбуждени , котора  зависит от 0 типа машины и от режима работы и колеблетс  в пределах 1 -10 с (современные трубо- и гидрогенераторы). Следовательно, при сн тии импульсов управлени  нарушитс  коммутаци  вентилей (переключение тока с вентил  на вентиль), что приведет к

перегрузке работающих вентилей в три раза (дл  трехфазных схем выпр мителей). Большие тока возбуждени  требуют параллельного соединени  тиристоров внутри плеча (вентил ), а дл  делени  токов по па-раллельным ветв м, используют индуктивные делители тока. Посто нный ток, проход щий по двум вентил м, после сн ти  импульсов управлени  подмагничивает делители тока, после чего токи дел тс  согласно вольт-амперной характеристике тиристоров . Таким образом, защита преобразовател  путем сн ти  импульсов приводит к перегрузке тиристоров в 5-6 раз по сравнению со значением тока нагрузки. Преобразователи дл  систем возбуждени  рассчитываютс  на двойной номинальный ток при длительности работы до 50 с., что  вл етс  предельным током преобразователе при

нормальной коммутации вентилей. Таким образом, сн тие импульсов управлени  при максимальном токе дл  преобразовател  приведет к перегрузке отдельных тиристоров в 5-6 раз, что вызовет каскадное перегорание предохранителей в параллельных ветв х.

В переходном режиме работы электрической мащины переменного тока, например , при глухом коротком замыкании на зажимах статора в обмотке возбуждени  со стороны, статора наводитс  свободна  составл юща  тока, котора  по величине может быть больще, чем ток короткого замыкани  на выходных зажимах преобразовател , причем при токе преобразовател , равном току короткого замыкани , выходное напр жение равно нулю. Известные способ и устройство не позвол ют отличить характер возникновени  тока в преобразователе , т. е. ток короткого замыкани  на кольцах ротора от тока свободной составл ющей ,-что приводит к дополнительной аварии преобразовател .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ защиты преобразовател , работающего на обмотку возбуждени  мащины переменного тока, заключающийс  в том, что измер ют входные токи преобразовател  сравнивают их с заданным значением, при превыщении которых формируют сигнал на ограничение тока возбуждени  2.

Устройство, реализующее известный способ дл  защиты преобразовател , работающего на обмотку возбуждени  мащины переменного тока, содержит датчики переменного тока, предназначенные дл  включени  в фазные щины преобразовател , вы .ходами подключенные к соответствующим входам выпр мител , выход которого св зан с входом порогового элемента, и автоматический регул тор возбуждени , вход которого подключен к выходу порогового элемента, а выход предназначен дл  подключени  1к входу блока управлени  2.

Однако известное устройство характеризуетс  недостаточно высокой надежностью работы в переходном режиме работы машины переменного тока. При токе преобразовател , равном току короткого замыкани , на кольцах ротора производ т изменение углов регулировани  вентилей, чтобы ток преобразовател  был не больше двойного номинального тока. Однако в системе возбуждени  может возникать свободна  составл юща  тока, котора  по величине может превышать ток короткого замыкани  на выходе преобразовател . При токе возбуждени , большем или равном току короткого замыкани , углы коммутации вентилей станов тс  равными 60 эл. град, и происходит нарушение коммутации и сквозное открытие двух противофазных вентилей моста , что закорачивает выходное напр жение преобразовател . Если в данном режиме ограничивать углы открыти  вентилей, то ток нагрузки будет протекать через одну пару вентилей, подключенную к одному зажиму сети. Остальные четыре вентил  будут проводить ток источника питани  при глухом коротком замыкании на выходе преобразовател . В результате при токе возбуждени , болыцем тока короткого замыкани  преобразовател , весь ток проходит через одну пару вентилей и при наличии посто нной составл ющей производит поДмагничивание делителей тока. Таким образом , известные способ и устройство не создают равномерной загрузки вентилей преобразовател  и не позвол ют отличать переходный ток возбуждени  от тока короткого замыкани  на выходе преобразовател .

Цель изобретени  - повышение надежности работы преобразовател  при потере коммутации его вентилей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу защиты преобразовател , работающего на обмотку возбуждени  машины переменного тока, заключающемус  в том, что измер ют входные токи преобразовател , сравнивают с заданным значением, при превышении которого формируют сигнал на ограничение тока возбуждени , дополнительно измер ют токи вентилей, сравнивают их с соответствуюшими входными токами преобразовател  и при превышении токами вентилей входных токов преобразовател  формируют сигналы на полное открытие вентилей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  защиты преобразовател , работающего на обмотку возбуждени  машины переменного тока, содержащее датчики переменного тока, предназначенные дл  включени  в фазные шины преобразовател , выходами подключенные к соответствующим входам выпр мител , выход которого св зан с входом порогового элемента , и автоматический регул тор возбуждени , вход которого подключен к выходу порогового элемента, а выход предназначен дл  подключени  к входу блока управлени , снабжено датчиками посто нного тока вентилей преобразовател , управл емым ключом и блоком контрол  коммутации вентилей преобразовател , который содержит три двухвходовых компаратора дл  контрол  тока катодной группы вентилей преобразовател , три двухвходовых компаратора дл  контрол  анодной группы вентилей преобразовател , сумматор, элемент И, дополнительный пороговый элемент и элемент НЕ, причем датчики посто нного тока вентилей преобразовател  выходами подключены к тем входным зажимам блока контрол  коммутации вентилей преобразовател , к которым подключены соответствующие первые пр мые входы всех компараторов, а датчики переменного тока подключены к тем входным зажимам блока контрол  коммутации вентилей преобразовател , к которым подключены соответствующие вторые пр мые входы компараторов катодной группы вентилей , и к вторым инверсным входам компараторов анодной группы вентилей, а выходы всех компараторов подключены к входам сумматора, выход которого подключен к одному входу элемента И, другой вход которого через дополнительный пороговый элемент подключен к входной клемме блока дл  подключени  выхода выпр мител , выход элемента И подключен к выходной клемме блока контрол  коммутации, предназначенной дл  подключени  входа смещени  блока управлени , выход элемента И через элемент НЕ подключен к второй выходной клемме блока контрол  коммутации, к которой подключен управл ющий вход ключа, основной вход которого подключен к выходу выпр мител , а выход - к входу порогового элемента.

На фиг. 1 приведена, функциональна  схема устройства дл  защиты преобразовател ; на фиг. 2 - схема блока контрол  коммутации вентилей преобразовател .

УстрЬйство содержит трехфазный мостовой тиристорный преобразователь на вентил х 1-6, подключаемый выходом через автомат 7 гащени  пол  к цепи обмотки 8 возбуждени  мащины 9 переменного тока, а входом - к сети 10 переменного тока, датчики 11 -13 переменного тока, предн значенные дл  включени  в фазные щины преобразовател  и выходами подключенные к соответствующим входам выпр мител  14, пороговый элемент 15, автоматический регул тор 16 возбуждени , вход которого подключен к выходу порогового элемента 15, а выход предназначен дл  подключени  к входу блока 17 управлени , датчики 18-23 посто нного тока вентилей преобразовател , управл емый ключ 24 и

блок 25 контрол  коммутации вентилей преобразовател , который содержит три двухвходовых компаратора 26-28 дл  контрол  тока катодной группы вентилей I, 3 и 5 преобразовател , три двухвходовых

компаратора 29-31 дл  контрол  тока анодной группы вентилей 2, 4 и 6 преобразовател , сумматор 32, элемент И 33, дополнительный пороговый элемент 34 и элемент НЕ 35, причем датчики 18-23 посто нного тока выходами соединены с входными зажимами 36-41 блока контрол  коммута , ции вентилей преобразовател , к которым подключены соответственно первые пр мые входы всех компараторов 26-31. Датчики 11 -13 переменного тока соединены с вход5 ными зажимами 42-44 блока 25 контрол  коммутации вентилей преобразовател , к которым подключены соответственно вторые пр мые входы компараторов 26-28 катодной группы вентилей 1, 3 и 5 и с вторь Q ми инверсными входами компараторов 29-31 анодной группы вентилей 2, 4 и 6. Выходы всех компараторов подключены к входам сумматора 32, выход которого соединен с одним входом элемента И 33, другой вход которого через дополнительный пороговый

5 элемент 34 подключен к входной клемме 45 блока 25 дл  подключени  выхода выпр ми- . тел  14. Выход элемента И 33 подключен к выходной клемме 46 блока 25 контрол  коммутации, предназначенной дл  подключени  входа смещени  блока 17 управлени . Выход элемента И 33 через элемент НЕ 35 подключен к второй выходной клемме 47 блока 25 контрол  коммутации, предназначенной дл  подключени  управл ющего входа ключа 24, основной вход которого подключен к выходу выпр мител  14, а выход - к входу порогового элемента 15.

Устройство работает следующим образом.

При работе мащины в установивщемс 

режиме измер ют входные токи преобразо0 вател  с помощью датчиков 11 -13 переменного тока, выпр мл ют выпр мителем 14 и подают на вход управл емого ключа 24. При отсутствии нарущени  коммутации вентилей на выходе элемента И 33 отсутствует сигнал, но на выходе элемента НЕ 35

5 имеем сигнал логической единицы, который через клемму 47 подаетс  на управл ющий вход ключа 24. Напр жение выпр мител  14, пропорциональное фазным токам преобразовател , через открытый ключ 24 подаетс  на вход порогового элемента 15, где происходит сравнение с заданным значением тока преобразовател , при превышении которого на выходе элемента 15 формируетс  сигнал на ограничение тока возбуждени .

5 При коротких замыкани х в цепи статора мащины в обмотке возбуждени  протекает переходный ток, величиной в 3-6 раз превыщающий номинальный ток преобразовател . Кроме того, при коротких замыкани х со стороны цепи статора машины 9 снижаетс  или полиостью исчезает напр жение питани  10 преобразовател . Однако при пониженном напр жении или полном его отсутствии ток через преобразователь продолжает протекать, его величина в 3- б раз больше номинального, так как в переходном режиме работы машины переменного тока обмотка возбуждени   вл етс  источником тока. Таким образом, токи вентилей и фазные токи преобразовател  могут иметь различные величины.

Дл  обеспечени  сравнени  токов вентилей и фазных токов дополнительно измер ют токи вентилей с помош,ью датчиков 18- 23 посто нного тока и в компараторах 26- 28 катодной группы и компараторах 29- 31 анодной группы соответственно сравнивают их с фазными токами пр мой и обратной пол рностей.

Если ток возбуждени  (ток нагрузки преобразовател ) становитс  большим коммутирующего тока вентилей (тока двухфазного короткого замыкани  источника 10 питани  преобразовател ), то нарушаетс  коммутаци  вентилей (переход тока с вентил  на вентиль). При потере коммутации происходит сквозное открытие одной из пар последовательно включённых вентилей (18 и 21; 20 и 23; 22 и 19). Ток возбуждени , протека  по одной паре вентилей, перегружает их, что может В1ызвать их выход из стро . Потер  коммутации фиксируетс  компараторами 26-31, сумматором 32 и элементом И 33, сигнал с выхода которого через клемму 46 блока 25 подаетс  на вход

смешени  блока 17 управлени  и переводит преобразователь в режим полного открыти . Одновременно через элемент НЕ 35 снимаетс  сигнал с управл ющего входа ключа 24 и напр жение выпр мител  прекращает подаватьс  на вход порогового элемента 15.

.Полное открытие вентилей позвол ет поддерживать в провод щем состо нии одновременно три ветви вентилей и тем самым с беспечить более равномерную загрузку

последних и предотвратить их выход.

Использование изобретени  повышает надежность работы преобразовател  и ма . шины в целом при потере коммутации путем более равномерной загрузки вентилей преобразовател .

Claims (2)

1. Способ защиты преобразователя, работающего на обмотку возбуждения машины переменного тока, заключающийся в том, что измеряют входные токи преобразователя, сравнивают их с заданным значением, при превышений которого формируют сигнал, на ограничение токЦ возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя при потере коммутации его вентилей, дополнительно измеряют токи вентилей, сравнивают . их с соответствующими входными токами преобразователя и при превышении токами вентилей входных токов преобразователя формируют сигнал на полное открытие вентилей. ®

SU „„1083283

2. Устройство для защиты преобразователя, работающего на обмотку возбуждения машины переменного тока, содержащее датчики переменного тока, предназначенные для включения в фазные шины преобразователя, выходами подключенные к соответствующим входам выпрямителя, выход которого связан с входом порогового элемента, и автоматический регулятор возбуждения, вход которого подключен к выходу порогового элемента, а выход- предназначен для подключения к входу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя при потере коммутации его вентилей, оно снабжено датчиками постоянного тока вентилей преобразователя, управляемым ключом и блоком контроля коммутации вентилей преобразователя, который содержит три двухвходовых компаратора для контроля тока катодной группы вентилей преобразователя, три двухвходовых компаратора для контроля тока анодной группы вентилей преобразователя, сумматор, элемент И, дополнительный пороговый элемент и элемент НЕ, причем датчики постоянного тока вентилей преобразователя выходами подключе ны к тем входным зажимам блока контроля коммутации вентилей преобразователя, к которым подключены соответствующие первые прямые входы всех компараторов, а датчики переменного тока подключены к тем входным зажимам блока контроля коммутации вентилей преобразователя, к которым подключены соответствующие вторые прямые входы компараторов катодной группы вентилей, и к вторым инверсным входам компараторов анодной группы вентилей, а выходы всех компараторов подключены к входам сумматора, выход которого подключен к одному входу элемента И, другой вход которого через дополнительный пороговый элемент подключен к входной клемме блока для подключения выхода выпрямителя, выход элемента И подключен к выходной клемме блока контроля коммутации, предназначенной для подключения входа смещения блока управления, выход элемента И через элемент НЕ подключен к второй выходной клемме блока контроля коммутации, к которой подключен управляющий вход ключа, основной вход которого подключен к выходу выпрямителя, а выход — к входу порогового элемента.