Устройство контроля исправности фототиристоров защиты от дуговых замыканий

Полезная модель относится к области силовой электроники и предназначена для контроля исправности фототиристоров.
Заявленная полезная модель может быть использована при эксплуатации фототиристоров на комплексном распределительном устройстве типа РУ-6/10 кВ.
Из уровня техники известно устройство контроля состояния тиристора, которое содержит контролируемый тиристор, источник питания в проводящие периоды работы тиристора и измерительный комплекс. Измерительный комплекс дополнительно снабжен датчиком обратного тока. Устройство контроля состояния тиристора дополнительно снабжено устройством формирования сигналов заданной формы, дополнительным источником питания в непроводящие периоды работы тиристора и неконтролируемым тиристором, включенным параллельно контролируемому тиристору. При этом анод и катод контролируемого тиристора соединены соответственно с катодом и анодом неконтролируемого тиристора (RU 2420752 С1, МПК G01R 31/26, Н02Н 7/12, опубл. 10.06.2011). Данное устройство принято за ближайший аналог.
Недостатком аналога является отсутствие возможности проверки тиристора по параметру падения напряжения на р-n переходе, что не позволяет прогнозировать возможные неисправности.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является устранение вышеуказанного недостатка, а также предотвращение случаев ложного срабатывания защиты от дуговых замыканий (ЗДЗ), выполненной на фототиристорах, за счет проверки фототиристоров в действующих комплектных распределительных устройствах по параметру падения напряжения.
Технический результат заключается в повышении надежности ЗДЗ.
Технический результат достигается тем, что устройство контроля исправности фототиристоров ЗДЗ содержит источник питания, соединенные с ним последовательно две шинки дуговой защиты, подключенные к двум шинкам дуговой защиты ключ ввода/вывода защиты от дуговых замыканий, фототиристоры и промежуточные реле, при этом устройство снабжено вольтметром, подключенным параллельно к фототиристорам, с возможностью измерения разности потенциалов фототиристоров через ключ выбора фототиристора.
В качестве ключа выбора фототиристора может быть использован кулачковый переключатель.
В существующих схемах организации ЗДЗ распределительного устройства РУ-6/10 кВ широко применяется ЗДЗ на фототиристорах. Отличием фототиристора от тиристора, является то, что у тиристора управляющим сигналом для его открытия (т.е. началом пропускания через тиристор напряжения) является электрический сигнал, а у фототиристора таким сигналом является вспышка света.
При коротких замыканиях в высоковольтных электроустановках, питаемых от распределительных устройств, возникает мощная электрическая дуга, которая сопровождается ярким свечением. Фототиристор улавливает вспышку света и подает сигнал на устройства релейной защиты. Устройство релейной защиты отключает поврежденный участок по двум условиям:
1) наличие сигнала от фототиристора;
2) превышение током допустимого значения, определяемого уставкой срабатывания ЗДЗ.
Состояние фототиристора характеризуется сопротивлением р-n перехода. При неисправности фототиристора (т.е. когда он становится открытым без управляющего воздействия) происходит уменьшение сопротивления р-n перехода, что свидетельствует о развитии дефекта и о возможном возникновении неисправности. В этом случае фототиристор может послать ложный сигнал о «наличии» короткого замыкания, а устройство релейной защиты воспримет это ложное срабатывание ЗДЗ и выдаст сигнал «Неисправность ЗДЗ».
При пусках высоковольтных электродвигателей магистральной насосной станции (МНС) или подпорной насосной станции (ПНС) через распределительное устройство РУ-6/10 кВ, токи срабатывания ЗДЗ в момент пуска могут превысить установленную величину. При наличии сигнала от неисправного фототиристора, устройство релейной защиты ложно отключит распределительное устройство, питающее МНС и ПНС, в котором установлена ЗДЗ на фототиристорах, что приведет к полной остановке насосной станции (МНС или ПНС).
Заявленное устройство контроля исправности фототиристоров ЗДЗ выявляет первые признаки уменьшения сопротивления р-n перехода, что позволяет выявить необходимость вывода ЗДЗ из работы или замены фототиристора. Замена неисправного фототиристора устраняет возможное ложное срабатывание устройств релейной защиты, что повышает надежность устойчивой работы ЗДЗ, при этом предложенное решение позволяет непрерывно контролировать состояние фототиристора, так как оно постоянно включено в цепь распределительного устройства.
Полезная модель поясняется фиг. 1, на которой изображена функциональная схема устройства контроля исправности фототиристоров ЗДЗ.
Перечень позиций на фиг. 1:
1, 2 - фототиристоры;
3, 4 - промежуточные реле ЗДЗ;
5 - вольтметр;
6 - ключ ввода/вывода ЗДЗ;
7 - ключ выбора фототиристора;
8, 9 - шинки дуговой защиты.
Заявленная полезная модель содержит источник питания (на фиг. 1 не показан), две шинки дуговой защиты (8, 9) последовательно соединенные с источником питания, подключенные к шинкам дуговой защиты (8, 9) ключ ввода/вывода ЗДЗ (6), фототиристоры (1,2), промежуточные реле (3, 4), и вольтметр (5), параллельно к фототиристорам (1, 2), с возможностью измерения разности потенциалов фототиристоров (1,2) через ключ выбора фототиристора (7).
Работа устройства контроля исправности фототиристоров защиты от дуговых замыканий осуществляется следующим образом.
В устройстве ЗДЗ сигнал срабатывания фототиристоров (1,2) передается через промежуточные реле (3, 4) и сигнализируется шинками дуговой защиты (8, 9) для последующего отключения распределительного устройства (на фиг. 1 не показано) оператором посредством ключа ввода/вывода ЗДЗ (6).
Для диагностики состояния исправности ЗДЗ с помощью вольтметра (5) контролируют падение напряжения на фототиристорах (1,2) (при исправном фототиристоре напряжение на вольтметре составляет = 220 В, при уменьшении сопротивления р-n перехода фототиристора, напряжение уменьшается). Устройство контроля исправности фототиристоров ЗДЗ содержит ключ выбора фототиристора, выполненный, например, в виде кулачкового переключателя (7), посредством которого осуществляется выбор контролируемого элемента. В первом положении ключа выбора фототиристора (7) контролируют фототиристор (1), а во втором положении - контролируют фототиристор (2). Оператор, обслуживающий распределительное устройство РУ-6/10 кВ, при уменьшении напряжения ≤220 В на вольтметре (5), может оперативно вывести ЗДЗ из работы с помощью ключа ввода/вывода ЗДЗ (6).