УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИММЕТРИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ КАБЕЛЯ
DEVICE FOR BALANCING ADJUSTMENT OF CABLE VOLTAGES

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве его любой жилы.
Известно устройство для симметрирования напряжений кабеля при обрыве его фазы, содержащее три фазных реле минимального напряжения источника питания, компенсирующие конденсаторы, каждый из которых включен последовательно с размыкающим контактом соответствующего фазного реле между одноименной фазой источника и смежной с ней фазой обратной последовательности, фазосдвигающие дроссели, каждый из которых включен между фазой источника питания и одноименной клеммой для подключения трехфазной нагрузки и шунтирован двумя последовательно соединенными замыкающими контактами реле соседних фаз, и клеммы для подключения трехфазной нагрузки [1]. Данное устройство отличается схемной простотой, надежностью и сравнительно высоким качеством напряжения, однако используемые реле выполняют сигнальные и коммутирующие функции одновременно, поэтому время восстановления фазы является завышенным. Кроме того, многоконтактные реле являются маломощными, поэтому устройство нашло применение только в системах электроснабжения малой мощности.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия устройства.
Поставленный технический результат достигается тем, что в устройстве для симметрирования напряжений кабеля, содержащем клеммы фаз кабеля по числу фаз, три фазных реле напряжения, три конденсатора, три дросселя и выходные клеммы, причем каждое из указанных реле содержит один размыкающий контакт и два замыкающих контакта, дроссели соответствующих фаз включены между соответствующими клеммами фаз кабеля и одноименными выходными клеммами, введены три идентичных параллельных коммутатора тока и три идентичных последовательных коммутатора тока, при этом каждый из параллельных коммутаторов тока включен последовательно с соответствующим конденсатором между клеммой соответствующей фазы кабеля и нулевым проводом, а каждый из последовательных коммутаторов тока включен параллельно дросселю соответствующей фазы, при этом каждый параллельный коммутатор тока содержит пару встречно-параллельно включенных тиристоров, управляющий переход каждого тиристора зашунтирован во встречном направлении соответствующим диодом, а между управляющими электродами тиристоров пары включена последовательная цепь из резистора и размыкающего контакта фазного реле напряжения соответствующей фазы, каждый последовательный коммутатор тока содержит пару встречно-параллельно включенных тиристоров, управляющий переход каждого тиристора зашунтирован во встречном направлении соответствующим диодом, а между управляющими электродами тиристоров пары включена последовательная цепь из резистора и замыкающих контактов фазных реле двух других фаз.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для симметрирования напряжений кабеля.
Устройство для симметрирования напряжений кабеля содержит первую 1, вторую 2, третью 3 клеммы фаз кабеля и четвертую 4 клемму нулевого провода, первое 5, второе 6 и третье 7 реле напряжения, причем реле 5 снабжено размыкающим контактом 5-1 и замыкающими контактами 5-2 и 5-3; реле 6 снабжено размыкающим контактом 6-1 и замыкающими контактами 6-2 и 6-3, реле 7 снабжено размыкающим контактом 7-1 и замыкающими контактами 7-2 и 7-3, конденсаторы 8, 9, 10, параллельные коммутаторы тока 11, 12 и 13, дроссели 14, 15 и 16, последовательные коммутаторы тока 17, 18 и 19, выходные клеммы 20, 21 и 22, причем реле напряжения 5…7 включены между каждой фазой кабеля и нулевым проводом 4, конденсатор 8 соединен с параллельным коммутатором тока 11 последовательно между клеммой фазы кабеля 1 и клеммой 2 смежной фазы, конденсатор 9 соединен с параллельным коммутатором тока 12 последовательно между клеммой фазы кабеля 2 и клеммой 3 смежной фазы, конденсатор 10 соединен с параллельным коммутатором тока 13 последовательно между клеммой фазы кабеля 3 и клеммой 1 смежной фазы, дроссели 14, 15 и 16 соответствующих фаз включены между клеммами фаз кабеля 1…3 и выходными клеммами одноименных фаз 20…22, последовательные коммутаторы тока 17…19 включены параллельно дросселям 14…16 соответствующих фаз, причем параллельные коммутаторы тока 11…13 выполнены по идентичным схемам и каждый параллельный коммутатор тока содержит три параллельные ветви, первая из которых образована тиристорами прямого включения, третья ветвь образована тиристором обратного включения; применительно к коммутатору тока 11: первая ветвь - тиристор 11-2, третья ветвь - тиристор 11-6, а вторая ветвь образована последовательной цепью: из диода 11-3, размыкающего контакта 5-1 реле напряжения 5, резистора 11-4, диода 11-5, при этом вход ключа 11-1, выход 11-7, управляющий электрод тиристора 11-2 соединен с катодом диода 11-5, а управляющий электрод тиристора 11-6 соединен с катодом диода 11-3. Последовательные коммутаторы тока 17…19 выполнены по идентичным схемам, первая ветвь последовательного коммутатора тока, например 17, содержит тиристор прямого включения 17-2, третья ветвь данного коммутатора тока содержит тиристор обратного включения 17-6, а вторая ветвь образована цепью: диод прямого включения 17-3, резистор 17-4, замыкающий контакт 6-2 реле напряжения 6, замыкающий контакт 7-2 реле напряжения 7, диод обратного включения 17-5, при этом вход коммутатора тока 17-1, выход его 17-7, управляющий электрод тиристора 17-2 соединен с катодом диода 17-5, а управляющий электрод тиристора 17-6 соединен с катодом диода 17-3. В предложенном устройстве контроль фазных напряжений осуществляется быстродействующими сигнальными реле 5…7, а коммутация токов производится с помощью силовых быстродействующих тиристоров, входящих в состав коммутаторов тока.
Устройство для симметрирования напряжений кабеля работает следующим образом.
При наличии напряжения на всех клеммах кабеля 1…3 срабатывают фазные реле напряжения 5…7, которые размыкают контакты 5-1, 6-1 и 7-1 в параллельных коммутаторах тока 11…13 и замыкают контакты 5-2, 5-3, 6-2, 6-3, 7-2 и 7-3 в последовательных коммутаторах тока 17…19, в результате чего конденсаторы 8...10 остаются незаряженными, а токи фаз протекают от клемм фаз кабеля 1…3 к одноименным выходным клеммам 20…22 минуя дроссели 14…16, так как последовательные коммутаторы тока 17…19 находятся в рабочем состоянии, которое определяется тем, что импульсы управления тиристорами, например, 17-2 и 17-6 последовательного коммутатора тока 17 формируются из их анодных напряжений. Если на аноде тиристора 17-2 положительная полуволна напряжения, то при замыкании контактов 6-2 и 7-2 через диод 17-3 и резистор 17-4 пройдет импульс тока управления тиристором 17-2, в результате чего тиристор 17-2 включится. Анодное напряжение упадет почти до нуля, сигнал управления исчезнет, но тиристор 17-2 остается в проводящем состоянии до конца полупериода, пока анодный ток не пройдет через нуль. В другой полупериод, при противоположной полярности напряжения сети, аналогично включается тиристор 17-6 и пока контакты 6-2 и 7-2 будут замкнуты, тиристоры 17-2 и 17-6 будут автоматически поочередно включаться, обеспечивая прохождение тока от клемм фаз кабеля 1…3 к выходным клеммам одноименных фаз 20…22. При отсутствии напряжения в одной любой фазе кабеля, например в фазе А, фазное реле напряжения 5 не сработает и его размыкающий контакт 5-1 будет замкнут, в результате чего обеспечивается заряд конденсатора 8, при этом ток в фазе А протекает по цепи: фаза В, параллельный коммутатор тока 11, конденсатор 8, замыкающие контакты 6-2 и 7-2 и выходная клемма 20; ток фазы В протекает по цепи: клемма кабеля 2, дроссель 15, выходная клемма 21; ток в третьей фазе протекает по цепи: клемма кабеля 3, дроссель 16, выходная клемма 22. Дроссели 15 и 16 будут в работе потому, что клеммы 5-2 и 5-3 в последовательных коммутаторах тока 18 и 19 будут разомкнуты. Параллельный коммутатор тока 11 будет в работе, а параллельные коммутаторы тока 12 и 13 будут в нерабочем состоянии ввиду того, что контакты 6-1 и 7-1 будут разомкнуты, так реле напряжения 6 и 7 будут под напряжением. При обрывах фаз В и С механизм восстановления напряжения остается таким же.
Таким образом, при обрыве любой из фаз кабеля напряжение оборванной фазы восстанавливается от оставшейся фазы за счет конденсаторов 8…10, а оставшиеся фазы разворачиваются на не достающийся угол в 30° за счет индуктивности дросселей 14... 16.
Применение параллельных и последовательных коммутаторов тока позволяет разделить сигнальные и силовые функции реле напряжения, при этом силовые функции выполняют тиристоры, что обеспечивает повышение быстродействия почти на порядок.
Источники, принятые во внимание
[1]. Авторское свидетельство СССР №1723627, кл. Н02J 9/06, Н02М 5/14, 1989.