Файл: Мирошниченко Р.И. Обратные зажигания в ртутных выпрямителях и борьба с ними.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 27
Скачиваний: 1
Наряду с такими радикальными мероприятиями, как изменение конструкции вентилей или схемы их включе ния, т. е. мероприятиями, которые проводятся с участием заводов, изготавливающих выпрямители, на дорогах про водится ряд мероприятий, способствующих снижению чис ла о. з. работающих выпрямителей. Одним из наиболее важных из них является осуществленное уже на ряде вы прямителей типа РМНВ 500 х 6 соединение сетки с анодом вентиля через сопротивление.
Сущность такого мероприятия заключается в следующем. Как указывалось выше, причиной о. з. является возникно вение на аноде эмиссионного центра, который образуется вследствие бомбардировки анода положительными ионами распадающейся плазмы. Интенсивность этой бомбардировки определяется напряженностью электрического поля. В обыч ной схеме, когда сетка потенциально связана с катодом, электрическое поле, обусловленное скачком обратного на пряжения на аноде, создается в промежутке сетка-анод. Если сетку изолировать от катода и соединить потенциально с ано дом, то электрическое поле, обусловленное скачком обратно го напряжения, будет создаваться в промежутке катод-сетка.
Таким образом, положительные |
ионы в |
этом случае |
|
будут бомбардировать уже |
не анод, |
а сетку. Если на сетке |
|
и возникнет эмиссионный |
центр, то ток будет |
ограничен |
большим сопротивлением «сетка-анод». Чтобы электри ческий разряд в этом случае не развился в дуговой, необходимо величину сопротивления, соединяющего сетку с анодом, брать не меньше 40 000 ом. С другой стороны, это сопротивление не может быть больше 70 000 ом, так как иначе будет затрудняться нормальное зажигание анодов в рабочую часть периода. Таким образом, оптимальная ве личина сопротивления, как установил младший научный со трудник ЦНИИ МПС инж. В. Н. Руднев, будет 50 000 ом.
Практика эксплуатации выпрямителей с сетками, под ключенными через сопротивление к аноду, показала, что ча стота о. з. при этом снижается в среднем примерно в 10 раз. Однако наличие такого соединения исключает возможность использования сеток для регулирования напряжения и
сеточной защиты. Кроме того, |
при этом |
выпрямитель |
|
оказывается несколько зарегулированным, |
что |
приводит |
|
к искажению выпрямленного |
напряжения |
и |
вследствие |
этого к некоторому повышению мешающего воздействия на линии связи.
34
6. ТРЕБОВАНИЯ К ОБСЛУЖИВАНИЮ РТУТНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Анализ работы ряда выпрямителей в отношении появ ления на них о. з. показывает следующее.
Когда о. з., частые в начале эксплуатации выпрямителя, постепенно исчезают, это показывает, что выпрямитель был технологически недоработан, недоформован. Наоборот, если выпрямитель начинает давать о. з. через некоторое время после начала его эксплуатации и число их увеличи вается, это указывает, что поверхность анода все больше и больше загрязняется или окисляется. В этом случае вы прямитель надо перебирать.
Отдельные ртутные выпрямители имеют некоторые свои особенности в отношении условий, при которых возникно вение о. з. становится наиболее вероятным (нарушение вакуума, нарушение температурного режима и т. п.). Систематическое наблюдение за этими особенностями от дельных ртутновыпрямительных агрегатов и использо вание их дает возможность весьма существенно снижать число о. з. на подстанциях.
Большое значение для работы выпрямителя без о. з. имеет правильный выбор в зависимости от режима нагрузок температуры охлаждающей воды и режима охлаждения.
Резкое увеличение числа о. з. часто объясняется неис правностью отдельных вентилей. Своевременно выявляя и заменяя такие вентили, можно повысить качество работы выпрямителей.
На основании обобщения опыта эксплуатационного обслуживания можно сформулировать следующие основ ные требования к • обслуживанию ртутных выпрямителей.
Переборка и формовка. Конструкция одноанодных выпрямителей обеспечивает уменьшение величин обратного тока, так как в них значительно ограничена возможность диффузии ионов из соседних дуг. Наличие отражательного щитка способствует отражению ртутных капель. Примене ние сеток дает возможность управлять выпрямителем, а также обеспечивает сокращение времени деионизации и снижения обратного тока. Однако для того, чтобы действие сеток было правильным, необходимо очень тща тельно производить сборку анодно-сеточного узла, строго выдерживая все рекомендованные заводом расстояния, так как расстояние между сеткой и анодом, оптимальное для нагрузочной способности вентиля, установлено опыт-
35
ным путем. Чем меньше это расстояние, тем быстрее спа дает обратный ток (при неизменной плотности ртутного пара). Превышение рекомендованного оптимального рас стояния сетка-анод, например на 2 мм, приводит к возрас танию обратного тока на 40%. При очень малых рас стояниях между сеткой и анодом снижается электриче ская прочность вентиля.
В отличие от многоанодного выпрямителя в одноанод ном значительно увеличивается влияние дуги возбуждения на сетку главного анода. Экспериментально было установ лено, что увеличение расстояния между сеткой и анодом очень сильно увеличивает ионный ток на сетку (ток, идущий от катода на сетку при работающем возбуждении и отрица тельном потенциале на сетке). При определенном значении максимума этого тока напряжение на сетке становится положительным, несмотря на то, что извне на сетку постоян но подается отрицательный потенциал. Для уменьшения этого тока большое значение имеет также установка за щитного щитка и рамки с ансдами возбуждения точно в соот ветствии с рекомендациями завода.
Таким образом, уже при переборке ртутных выпрями телей закладываются основы для их нормальной работы путем правильной сборки всех элементов вентиля.
Совершенно очевидно, что соблюдение вакуумной тех нологии при переборке, тщательная очистка всех вакуум ных частей от копоти имеет исключительное значение для предотвращения о. з., так же как и тщательная формов ка его после переборки.
Существуют два способа формовки: формовка на реос тат и формовка методом короткого замыкания. Наличие сеток в выпрямителях типа РМНВ 500 х 6 дает возможность осуществлять формовку вторым методом, как более эко номичным. Однако во всех случаях обязательным яв ляется требование формовать при соблюдении следующих условий:
хороший вакуум (не выше 2 мк)\ температура не выше 35°, так как это обеспечит пра
вильный контроль за вакуумом; нагрузку доводить до 3 000—3 600 а. Для выпрямителей,
полученных с завода, рекомендуется проводить переборку и формовку 2 раза.
Необходимость выполнения этих требований подтверж дается опытом ряда дорог.
яе?
Перед включением на контактную сеть выпрямители обязательно следует подвергнуть кенотронной тренировке.
Выбор оптимальной температуры корпуса выпрями теля. Внешним фактором, определяющим устойчивую ра боту ртутного -выпрямителя, является температура кор пуса выпрямителя, так как от этого будет зависеть опре деленная, требующаяся для данного режима работы выпря
мителя плотность |
(давление) |
пара. |
При этом необходимо, |
|||||||
однако, учитывать, что |
|
|
|
|
||||||
давление |
пара |
зависит не |
?к °c |
|
|
|||||
только |
от |
температуры |
f5 |
|
|
|
||||
корпуса, |
но и от темпера |
W |
|
|
|
|||||
туры |
поверхности |
ртути, |
35 |
|
|
l=750b |
||||
которая |
при |
отсутствии |
|
уг 500 2 |
||||||
нагрузки |
близка к темпе |
30 |
|
|||||||
ратуре входящей воды, а |
|
|
|
|||||||
при |
больших |
нагрузках |
z5 |
|
|
|
||||
повышается |
до |
60—•100°.. |
w |
|
|
|
||||
Так как ртуть очень плохо |
|
|
|
|||||||
проводит |
тепло |
(в |
10 раз |
^ |
|
|
|
|||
хуже железа и в 100 раз |
|
|
|
|
||||||
хуже меди), то глубокий W |
|
|
||||||||
слой ртути в катоде являет |
|
|
|
|
||||||
ся тепловой |
|
изоляцией, |
|
|
|
|
||||
поэтому поверхность ртути |
о |
500 |
W00 1500 |
WOO 1500 WOO |
||||||
может |
оставаться |
горячей |
||||||||
|
|
|
ka |
|||||||
даже при холодной входя |
Рис. 24. Зависимость температуры |
|||||||||
щей воде. При низкой |
корпуса |
вентилей |
от наибольших |
|||||||
темпер атуре7охлаждающей |
|
одноминутных значений тока |
||||||||
воды давление, |
а соответ |
|
|
выпрямителя |
ственно и плотноть ртут ных паров будут пониженными. В этом случае с возраста
нием тока может наступить такой момент, когда возникнут
обрывы тока.
С другой стороны, чем выше температура охлаждаю щей воды при определенной величине анодных токов, тем больше вероятность появления обратных зажиганий.
Следовательно, чем больше нагрузка, тем выше должна быть температура корпуса по условиям обрыва дуги и, на оборот, тем ниже она должна быть по условиям о. з. Эти обстоятельства очень затрудняют правильный выбор темпе ратуры корпуса.
На основании данных теоретических исследований
37
и опыта эксплуатации Для практического выбора оптималь ной температуры tKкорпуса выпрямителей типа РМНВ 500Х X 6, работающих на тяговых подстанциях при напряжении 3 000 в,рекомендуется пользоваться зависимостью h ' = f ( t K), приведенной на рис. 24 (/Е — наибольшее минутное зна чение тока на выпрямитель). На кривой отмечены темпе ратуры корпуса, рекомендуемые для выпрямителей, рабо тающих с номинальными токами / н = 500 и 750 а.
Если нагрузка выпрямителя, в среднем небольшая, периодически резко возрастает, то при высокой температуре корпуса будет иметь место усиленное испарение ртути и кон денсация ее на холодной анодной головке, так как темпера тура последней определяется средней нагрузкой. При таких условиях работы выпрямителя особенно важно не завышать температуру корпуса.
Режим охлаждения при включении и отключении ртут ных выпрямителей. Для того чтобы предотвратить о. з. при включении (или сразу после включения) выпрямителей в работу, на ряде тяговых подстанций принято держать их отключенными не больше 4—8 ч. Это приводит к значи тельному увеличению количества оперативных переклю чений на преобразовательных агрегатах, что нежелательно. В то же время при обеспечении правильного режима охлаждения при включении и отключении выпрямителей можно исключить о. з., связанные с включением их в ра боту даже после длительного нахождения в резерве.
О. з. при включении выпрямителей в работу объясняют ся в основном следующим. Температура испарения ртути очень низкая, особенно под вакуумом. Поэтому пары ртути внутри вентиля имеются всегда, даже когда он длительно находится в отключенном состоянии, но конденсация па ров может иметь место только в том случае, если есть поверх ности с температурой более низкой, чем температура пара. Поэтому, если выпрямитель длительно находится в отклю ченном состоянии, то его головка имеет температуру окру жающего воздуха (16—18° С); подогрев катода такого вы прямителя охлаждающей водой перед включением его на нагрузку до 30—35° С будет способствовать усилению испа рения ртути и конденсации ее на анодной головке и сетках. В этом случае, после включения выпрямителя в работу, ког да анодная головка подогреется током нагрузки, произой дет испарение сконденсированной на ней ртути, плотность
38
ртутного пара в этом месте повысится и может произойти обратное зажигание. Время, через которое произойдет обратное зажигание, колеблется от нескольких минут до 1—2 ч. Это зависит от величины тока, проходящего через вентиль, — чем больше ток, тем быстрее произойдет о. з, О. з. может иметь место также в том случае, если охлаждаю щая вода будет подогреваться после того, как выпрями тель включен, но не нагружен.
Для того чтобы предотвратить о. з. по указанной при
чине рекомендуется при включении в работу |
выпрямителя, |
|||||||
после длительного нахождения его в |
|
|
||||||
отключенном состоянии, одновременно |
|
|
||||||
включать его охлаждение, |
без пред- |
|
Ш |
|||||
варительного подогрева охлаждающей 7_ |
||||||||
ЗТ |
||||||||
воды. Причем желательно включать 6 |
||||||||
выпрямитель на небольшую нагруз- 5 |
|
|
||||||
ку — 200— 300 а, |
чтобы |
исключить |
|
|
||||
возможность обрыва дуги. В этом |
|
|
||||||
случае температура охлаждающей во |
|
|
||||||
ды в процессе работы |
выпрямителя ^ |
|
|
|||||
повышается до |
установленной и |
|
|
|||||
дальше регулируется обычными спо |
|
|
||||||
собами. |
показал |
опыт |
ряда |
дорог, |
|
|
||
Как |
|
|
||||||
о. з. при включении выпрямителя в |
|
|
||||||
работу могут иметь Место и |
в дом |
|
|
|||||
случае, |
если через корпус отключен |
Рис. |
25. Места уста |
|||||
ного в резерв выпрямителя продол |
новки термопар на |
|||||||
жает проходить наравне |
с работаю |
вентиле В-500 |
||||||
щими |
агрегатами |
вода |
|
от |
общего |
|
|
теплообменника (температурой 304-35°). Такой режим охлаждения отключенного выпрямителя при условии, что он находился в резерве 6—8 ч, приводил к тому, что выпрямитель ежедневно давал несколько о. з. После того как стали перекрывать охлаждающую воду через 30 мин после отключения выпрямителя, о. з. прекратились, хотя время нахождения выпрямителя в резерве было увеличено до 12—24 ч.
Для того чтобы определить, как изменяется температура различных узлов вентиля, после прекращения охлаждения, заводом «Уралэлектроаппарат» были сняты эксперимен тально (рис. 25, 26) кривые охлаждения вентиля В-500 для двух случаев: при прекращении охлаждения одновре
39