RU119903U1

RU119903U1 - ELECTRONIC STARTER FOR TRANSFORMER SUBSTATIONS

Info

Publication number: RU119903U1
Application number: RU2011144055/08U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Климаш; Евгений Алексеевич Чичеров; Василий Игоревич Тараканов
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-08-27

Abstract

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 An electronic starter for a transformer substation containing a power transformer, an automatic machine and phase blocks in the primary winding circuit of a power transformer with a control system, and each phase block is made in the form of a thyristor switch with two-way current conductivity, characterized in that a synchronizing transformer with a switch is introduced, and each phase unit is equipped with a fast-acting fuse, an optocoupler and a full-wave rectifier, and the first and second comparators, the first and second triggers, a differentiator, a NOT logic element and a PROHIBIT-NOT logic element are introduced into the control system, and a synchronizing transformer with a primary winding connected to a star, and a secondary winding connected to a star with a neutral wire through a switch is connected to the network directly or through a voltage measuring transformer of a transformer substation, while the input of the first comparator of the control system is connected to the phase voltage of one of the synchro phases transformer, the output of the first comparator is connected to the first flip-flop, the input of the second comparator of the control system is connected to the line voltage of the other two phases of the secondary winding of the synchronizing transformer and the output of the second comparator through the differentiator and the logic element is NOT connected to the first input of the logic element PROHIBITED - NOT, but to the second the input of the logical element INHIBIT - the output of the second trigger is NOT connected, the input of the second trigger is NOT connected to the output of the logical element INHIBIT, while the input of the optocoupler of the phase unit belonging to one of the phases is connected to the output of the second

Description

Заявленное техническое решение относится к электротехнике, а именно к системе пуска высоковольтных трехфазных промышленных нагрузок.The claimed technical solution relates to electrical engineering, namely to the start-up system of high-voltage three-phase industrial loads.

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).For the prototype, a thyristor starter was selected, made in the form of a key with two-sided current conductivity, which includes two countercurrent thyristors connected in parallel, and two diodes, a resistor, and a relay contact are included in their control circuit (see. Ed. Chizhenko I.M. Reference on converting technology, - Kiev: "Technics", 1978, p.199, fig. 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).The known technical solution does not provide a controlled start, because the starting transients depend on the moment of contact closure of the relay in three phases. They can be accompanied by large inrush currents and voltage dips, which reach their maximum values while simultaneously switching on the contact of the relay of three phases at the moment of the transition of one of the phase voltages through zero (see the appendix).

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.The task to which the claimed technical solution is directed is to limit the inrush and shock current to a value not exceeding its steady-state value and reduce the electrodynamic loads on the power transformer and the electrical equipment included in the operation.

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.This problem is solved due to the fact that a synchronizing transformer with a switch is introduced and a quick-acting fuse, an optocoupler and a half-wave rectifier are introduced into each phase unit, and the first and second comparators, the first and second triggers, the differentiator, the logical element NOT and the logical element are introduced into the control system FORBIDDEN - NOT, moreover, a synchronizing transformer with a primary winding connected to a star and a secondary winding to a star with a zero wire through a switch connected directly to the network or through a measuring voltage transformer of a transformer substation, while the input of the first comparator of the control system is connected to the phase voltage of one of the phases of the synchronizing transformer, the output of the first comparator is connected to the first trigger, the input of the second comparator of the control system is connected to the line voltage of two other phases of the secondary winding of the synchronizing transformer and the output of the second comparator through the differentiator and the logic element is NOT connected to the first input of the logic element FOR PET is NOT, but the output of the second trigger is NOT connected to the second input of the logic element. PROHIBITED; the input of the second trigger is NOT connected to the output of the logic element PROHIBIT; the input of the optocoupler of the phase block belonging to one of the phases is connected to the output of the second trigger of the control system and the inputs of the optocoupler phase blocks related to the other two phases are connected to the output of the first trigger of the control system, and each phase block is connected in parallel with the corresponding contact of the machine and is made in the form of a series-connected fast fuse and thyristor key two way current conduction through the output optocouplers which control circuit is connected to the output of the full wave diode rectifier and a full-wave diode rectifier input connected to a respective secondary winding phase synchronizing transformer.

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.The technical result provided by the proposed technical solution is to limit the starting and shock current to a value not exceeding its steady-state value and reducing the electrodynamic loads on the power transformer and the electrical equipment included in the operation.

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).The device is shown in figure 1 and consists of the following elements: power transformer (1), automatic (2), network (3), load with switching equipment (4), synchronizing transformer (5), switch (6), thyristor switch with double-sided current conductivity (7, 8, 9), high-speed fuse (10, 11, 12), half-wave rectifier with a midpoint (13, 14, 15), optocoupler (16, 17, 18), control system (19), first and the second comparator (20, 21), the differentiator (22), the logical element NOT (23), the logical element BAN - NOT (24), the first and second triggers (25,26).

Элементы устройства (фиг.1) соединены следующим образом.The elements of the device (figure 1) are connected as follows.

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).A transformer (1) with a load (4) through a circuit breaker (2), high-speed fuses (10,11,12) and phase blocks are connected to the network (3), and each phase block is connected to the corresponding phase contact of the circuit breaker (2). Phase blocks consist of a thyristor switch with two-sided current conductivity (7, 8, 9) and a fast-acting fuse (10, 11, 12) connected in series with it; an optocoupler output (16, 17, 18) and a half-wave rectifier are included in the control circuit of the thyristors of the key (16, 17, 18) 13, 14. 15), which is connected to the corresponding phase of the secondary winding of the synchronizing transformer (5). The synchronization transformer (5) is connected to the network through a switch (6). The input of the first comparator (20) of the control system (19) is connected to the phase voltage of one of the phases of the synchronizing transformer (5), the output of the first comparator (20) is connected to the first trigger (25), the input of the second comparator (21) of the control system (19) is connected to the line voltage of the other two phases of the secondary winding of the synchronizing transformer (5) and the output of the second comparator (21) through the differentiator (22) and the logic element NOT (23) is connected to the first input of the logic element is PROHIBITED - NOT (24), and to the second input of the logical element BAN - N (24) the output of the second trigger (26) is connected, the input of the second trigger (26) is connected to the output of the logic element PROHIBITED - NOT (24), while the input of the optocoupler (16) of the phase unit related to one of the phases is connected to the output of the second trigger control systems (26). The inputs of the optocouplers (17, 18) of the phase blocks related to the other two phases are connected to the output of the first trigger (25) of the control system (19).

Устройство согласно описанию и прилагаемому к нему чертежу (фиг.1) работает следующим образом.The device according to the description and the attached drawing (figure 1) works as follows.

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.First, a synchronizing transformer (5) is connected through a switch (6). The control system (19) starts: the first comparator (20), when the phase voltage of one of the phases (for example, phase A) passes through zero, gives a pulse to the first trigger (25), which opens the thyristor keys through optocouplers (17, 18) (8, 9 ) in phase blocks of two other phases (for example B and C) and starts them. Further, when the linear voltage of the other two phases (for example, B and C) passes, the second comparator (21) through the differentiator (22), the logic element NOT (24) and the logic element BAN - NOT (24) gives a pulse to the second trigger (26), which through the optocoupler (16) opens the thyristor switch (7) in the phase block of one of the phases (for example, phase A) and starts it. In the event that the voltage of the other two phases (for example, phases B and C) passes through the first one, the logic element BAN - NOT (24) will prohibit the pulse to the second trigger (26) and enable it only when appears at the output of the first trigger (25) positive momentum.

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.In the event of a short circuit, the machine (2) is turned off and after turning on the synchronizing transformer from the re-starting machine, which is part of the complete transformer substation, the control system (19) starts again. If the short circuit is not eliminated, then the fast-acting fuses are activated before the thyristor pn junctions blow out and prevent the current from rising to a shock value.

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.The proposed technical solution, as more technically advanced, can be used to improve the start-up quality of power transformer substations and other high-voltage three-phase industrial loads. In the future, it will significantly reduce the cost of production technology.

Claims

An electronic starter for a transformer substation containing a power transformer, an automatic machine and phase blocks in the primary winding circuit of a power transformer with a control system, each phase block being made in the form of a thyristor switch with two-sided current conductivity, characterized in that a synchronizing transformer with a switch is inserted, and Each phase unit is equipped with a high-speed fuse, an optocoupler and a half-wave rectifier, and the first and second comparators, the first and second, are introduced into the control system A swarm of triggers, a differentiator, a logic element NOT and a logic element PROHIBITED - NOT, moreover, a synchronizing transformer with a primary winding connected to a star and a secondary winding connected to a star with a neutral wire is connected to the network directly or through a voltage transformer of a transformer substation , while the input of the first comparator of the control system is connected to the phase voltage of one of the phases of the synchronizing transformer, the output of the first comparator is connected to the first to the rigger, the input of the second comparator of the control system is connected to the line voltage of the other two phases of the secondary winding of the synchronizing transformer and the output of the second comparator through the differentiator and the logic element is NOT connected to the first input of the logic element - FORBID - NOT, and to the second input of the logical element - FORBID trigger, to the output of the logic element is PROHIBITED - the input of the second trigger is NOT connected, while the input of the optocoupler of the phase block related to one of the phases is connected to the output of the second control system trigger, and the optocoupler inputs of phase blocks related to two other phases are connected to the output of the first control system trigger, and each phase block is connected in parallel with the corresponding contact of the machine and is made in the form of a series-connected high-speed fuse and thyristor switch with two-sided current conductivity, circuit control of which through the output of the optocoupler is connected to the output of a half-wave diode rectifier, and the input of a half-wave diode rectifier is connected to the corresponding phase of the secondary winding of the synchronizing transformer.