Токоизправителни агрегати за тягови подстанции

Полупроводников токоизправител, в зависимост от приетата верига за коригиране и от свързващата верига на силовия трансформатор, може да бъде включен в мостова или нулева верига.

Токоизправителни агрегати за тягови подстанции на градски електрически транспорт VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N и VAK-3000/600-N. Обозначенията на типовете агрегати се дешифрират, както следва: токоизправител с токоизправител на силиконови клапани, за номинален коригиран ток 1000, 2000 или 3000 A, номинално коригирано напрежение 600 V, работещо в съответствие с нулева верига.

Устройството се състои от силов трансформатор, токоизправител, шкаф за управление, защитни шкафове или панели и високоскоростен катоден превключвател.

Токоизправителните устройства според типовете токоизправителни устройства са обозначени като BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N и BVK-3000/600-N, което означава: силиконов токоизправител за номинален коригиран ток 1000, 2000 или 3000 A, номинално коригирано напрежение 600 V, работещо на нулева верига.

Всяка фаза или рамо на токоизправителния блок се състои от клапани, свързани паралелно и последователно.

Паралелно свързване на клапани се използва, когато номиналният ток на фазата или крака надвишава номиналния ток на отделните клапани.

Серийното свързване на клапани се използва за осигуряване на диелектричната якост на фаза или рамо в непроводимата част на периода, когато към фазата се прилага обратно напрежение.

Броят на клапаните, свързани паралелно във фаза или крак n1, се определя въз основа на това, че токът на фазата или крака Ia на токоизправителя трябва да бъде по -малък от общия номинален ток на клапаните, свързани паралелно

където Ki — коефициент на ток на безопасност, приет равен на 1,35-1,8.

Когато клапаните са свързани паралелно, токът между тях се разпределя неравномерно, което води до прегряване и по -бърз отказ на клапани, през които протича голям ток, и недостатъчно използване на токови клапани. Неравномерното разпределение на тока между клапаните, свързани паралелно, се дължи на факта, че клапаните на практика се различават донякъде един от друг в своите директни клонове на токово-напрежените характеристики и термичните съпротивления.

За изравняване на тока между клапаните, свързани паралелно, могат да се използват омични съпротивления, свързани последователно с клапаните или индуктивни делители на ток.

Ориз. 1. Схема на делител на индуктивен ток за два паралелно свързани клапана: If — фазов ток, I2v, I1v — ток на клапана

Ориз. 2. Схема на индуктивен делител на ток за три паралелно свързани клапана

Омическите съпротивления, свързани последователно с клапаните, се използват рядко поради появата на допълнителни загуби и намаляване на ефективността на токоизправителя.

В инсталации с голяма мощност обикновено се използват индуктивни делители на ток.

На фиг. 1 показва диаграма на индуктивен делител на ток за два паралелно свързани клапана. Разделителят се състои от стоманена сърцевина, върху която са навити две еднакви намотки, свързани по такъв начин, че генерираните от тях магнитни потоци са противоположни по посока.

При неравенството на тока в паралелните разклонения, в сърцевината се появява резултантният магнитен поток, който създава допълнителен спад на напрежението в намотката с по -малък ток.Това постига изравняване на тока в намотките и в паралелно свързани клапани. За изравняване на тока в паралелни клапани е необходимо малко количество e. така че намотките на разделителя се състоят от малък брой завои.

На фиг. 2 показва диаграма на индуктивен делител на ток за три клапана, свързани паралелно. Разделителят се състои от трибарова магнитна сърцевина с две намотки на всяка лента. Всеки от паралелно свързаните клапани е свързан към фазата чрез две последователно свързани намотки, разположени на различни пръти. С увеличаване на тока в един паралелен клон се индуцира допълнително e. и т.н. с. в другите два клона, като по този начин изравнява тока в намотките на разделителя и клапаните.

Разделителите се изпълняват по същия начин с по -голям брой паралелно свързани порти. Броят на клапаните, свързани последователно във всеки крак или фаза, се избира така, че общото номинално обратно напрежение на всички клапани, свързани последователно, да бъде по -голямо от максималното обратно напрежение, приложено към рамото или фазата с избраната верига за коригиране (мост или нула )

където Σrev.vent е сумата от номинални обратни последователно свързани клапани,max е максималното обратно напрежение на фаза или рамо за дадена токоизправителна верига, Ki е коефициентът на безопасност на напрежението, приет равен на 1,45-1,8.

Следователно броят на портите, свързани последователно н2 завещание

Броят на лавиновите клапани, свързани последователно, се избира равен на

За да се осигури равномерно разпределение на обратното напрежение между последователно свързаните клапани, верига от последователно свързани шунтиращи резистори RШ, с еднакви съпротивления, е свързана успоредно на клапаните, които служат като разделител на напрежение. Стойността на съпротивлението на шунтиращите резистори RШ се избира в зависимост от класа и броя на последователно свързани клапани в диапазона 1,5-5 kΩ.

Неравномерността на разпределението на тока по паралелните клонове на фаза или рамо не трябва да надвишава ± 5% от средния измерен ток в паралелния клон, а при ток на натоварване над 100% от номиналния режим токът на късо съединение трябва не надвишава ± 10%. Неравномерното разпределение на обратните напрежения в клапаните не трябва да надвишава ± 10% от средното работно обратно напрежение, приложено към клапана.

На фиг. 3 показва схемата на свързване на една фаза на токоизправителния блок BVK-1000/600-N.

BVK токоизправители с нелавинни клапани са произведени от завода със защитни шкафове от пренапрежение на променлив ток и отстранени токови страни.

Защитата от пренапрежение от променливотоковата страна на тези токоизправители се състои от кондензатори C1 и резистори R1, свързани в звезда или триъгълник, които са свързани с фазите на вторичната намотка на трансформатора (фиг. 4).

Ориз. 3. Схема на свързване на една фаза на BBK-1000/600-N

Ориз. 4. Схема на токоизправителния блок VAK със защита от пренапрежение

Тази защита използва кондензатори KM-2-3.15 с капацитет 7,5-8 микрофарада, резистори PE-150 с мощност 150 W и съпротивление 5 ома и предпазители PK-3 с предпазител от 7,5 ампера.

Защитата срещу превключване на пренапрежения от страната на коригирания ток се осъществява от два кондензатора C2 IM-5-150, с капацитет 150 микрофарада, свързани паралелно. Два 5 ома резистора R2 са свързани последователно с тях. Кондензаторите с резистори са свързани между положителния и отрицателния полюс на токоизправителния блок чрез предпазител PK-3 с предпазител 50 A.

Ориз. 5. Верига на защита от пренапрежение от страната на намотката на клапана на трансформатора и коригиран ток

Пренапрежението в шините на DC разпределителното устройство, когато високоскоростен превключвател изключва токовете на късо съединение по линията, не надвишава 2 kV, т.е.не надвишава диелектричната якост на последователната верига на клапаните. Но клапаните могат да бъдат засегнати от пренапрежения, получени в резултат на добавяне на пренапрежения, когато токовете на късо съединение в линията са изключени от високоскоростни превключватели с пренапрежения от превключване на тока в самите клапани.

За да се предпазят полупроводниковите токоизправители от пренапрежение, се препоръчва верига, използваща разрядници и кондензатори (фиг. 5). От страна на клапана на трансформатора са монтирани ограничители RV1—00, които включват по един между всяка фаза и нулевия или отрицателния извод на трансформатора. Поради факта, че ограничителите се задействат за време от 2 до 20 μs, а пренапреженията се появяват на части от микросекунда, е необходимо да се инсталират капацитети от 0,5 μF паралелно с ограничителите. Капацитетите са свързани към намотките на клапаните чрез предпазители PK-3.

От страната на коригирания ток между положителния и отрицателния полюс, лавинните клапани се включват с общо лавиново напрежение 900 — 1000 V. Вентилите са свързани към положителната шина чрез предпазители PC-3. Структурно тази защита представлява панел getinax с предпазител, два лавинови клапана VL-200 и два монтирани резистора. Панелът е инсталиран в клетката с катоден превключвател. На фиг. 6 е изобразен размер на панела за защита от пренапрежение от страната на коригирания ток.

За да се предпази от атмосферно пренапрежение, се препоръчва да се монтират ограничители на клемите на положителния (и на тролейбусните линии и отрицателния) стълб на въздушната линия.

Поради факта, че лавинните клапани могат за кратко да преминават значителни токове в обратна посока, свързани паралелно с клапаните, може да не се монтират веригите RШ и R — C. Следователно, токоизправителните блокове BVKL нямат R — C вериги, което опростява блоковата диаграма. Въпреки това, за да се осигури правилната работа, веригата за наблюдение на състоянието на клапаните на веригата RШ също беше запазена в токоизправителните блокове с лавинови клапани.

Ориз. 6. Панел за защита от пренапрежение от страната на коригирания ток: а — изглед отпред, б — изглед отгоре, 1 — резистори, 2 — лавинни клапани, 3 — предпазител ПК -3

Контролът върху състоянието на клапаните се осъществява чрез посочване на релета (смесители), свързани към средните точки на паралелните клонове на клапаните на всяка фаза или рамо, които имат един и същ потенциал (или много малка потенциална разлика поради разликите в характеристиките на клапаните).

В случай на повреда на клапана в някое рамо на паралелен вентилен клон, поради промяна в съпротивлението на това рамо, възниква потенциална разлика между точките на свързване на блендерите, което е достатъчно, за да може бленкерът да работи и да затвори Контакти.

Контактът на блендера затваря веригата на всяка вторична намотка на TC сигналния трансформатор, като по този начин причинява промяна в магнитния поток в магнитната верига и задейства релето за защита на релето, което от своя страна затваря веригата към сигнал или за изключване изправителния блок. Сигналният трансформатор едновременно изолира контактите на гасителя от 220 V вериги.

На панела на шкафа за управление до блендерите са посочени фазата и номерата на паралелни вериги, между които са свързани блендерите. Паднал флаг на гасителя показва в коя верига да се търсят повреди.

Токоизправителните устройства са изработени под формата на рамкови метални шкафове с двойни врати, предни и задни врати и подвижни странични стени. Вътре в шкафовете са монтирани подвижни панели от изолационен материал, върху които са прикрепени клапани с охладители. Вентилите на една серийна верига са прикрепени към всеки панел.

За да се осигури по -голяма диелектрична якост на токоизправителния блок, за да се намали вероятността от припокриване между клапаните или техните въздушни охладители, панелите с вентили в шкафа са поставени по такъв начин, че да има възможно най -малка разлика в потенциала между тях.

Вътре в шкафа, от едната страна, има AC шини, към които чрез токоразделители са свързани паралелни вентилни клони. Доставката на анодни проводници от трансформатора към шините може да се извърши както отдолу, така и отгоре.От другата страна има катодна лента с шунт. Корпусът на токоизправителя е инсталиран по такъв начин, че е възможно да се обслужва не само отпред и отзад, но и отстрани.

Върху шкафа е монтиран вентилатор, който създава поток от охлаждащ въздух отдолу нагоре. На корпуса на вентилатора е монтирано въздушно реле, което контролира потока на охлаждащия въздух.