Файл: Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие.pdf

§ 23. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

Полупроводниковый выпрямитель в зависимости от принятой схемы выпрямления и от схемы соединения силового трансформато­ ра может быть включен по мостовой или нулевой схеме.

С начала внедрения полупроводниковых выпрямителей промыш­ ленностью был освоен выпуск выпрямительных агрегатов для тяговых подстанций городского электрического транспорта ВАК-1000/600-Н, ВАК-2000/600-Н и ВАК-3000/600-Н. Обозначения типов агрегатов расшифровываются следующим образом: выпрями­ тельный агрегат с выпрямителем на кремниевых вентилях, на но­ минальный выпрямленный ток 1000, 2000 или 3000 а, номинальное выпрямленное напряжение 600 в, работающий по нулевой схеме.

Агрегат состоит из силового трансформатора, выпрямительного блока, шкафа управления, шкафов или панелей защиты и быстро­ действующего катодного выключателя.

Выпрямительные блоки соответственно типам выпрямительных агрегатов обозначаются БВК-1000/600-Н, БВК-2000/600-Н и БВК-3000/600-Н, что означает: блок выпрямительный кремниевый на номинальный выпрямленный ток 1000, 2000 или 3000 а, номи­ нальное выпрямленное напряжение 600 в, работающий по нулевой схеме.

Указанные выпрямительные блоки состоят из нелавинных вен­ тилей.

В 1968 г. промышленность освоила выпуск выпрямительных бло­ ков из лавинных вентилей, поэтому в буквенное обозначение типа выпрямительного агрегата и выпрямительного блока добавляется: буква Л (ВАКЛ и БВКЛ).

Выпрямительные блоки с нелавинными вентилями (БВК) с 1970 г. сняты с производства.

Каждая фаза или плечо выпрямительного блока состоит из вен­ тилей, соединенных параллельно и последовательно.

Параллельное соединение вентилей применяется, когда номи­ нальный ток фазы или плеча превышает номинальный ток отдель­ ных вентилей.

Последовательное соединение вентилей применяется для обес­ печения электрической прочности фазы или плеча в непроводящую часть периода, когда к фазе приложено обратное напряжение.

Число параллельно включенных вентилей в фазе или плече щ определяется из расчета, что ток фазы или плеча / а выпрямителя должен быть меньше суммарного номинального тока параллельна включенных вентилей / н.веНт-

При параллельном включении вентилей ток между ними распре­ деляется неравномерно, что приводит к перегреву и более быстро­ му выходу из строя вентилей, по которым протекает большой ток,.

166

и недостаточному использованию вентилей по току. Неравномер­ ное распределение тока между параллельно включенными вентиля­ ми происходит вследствие того, что вентили практически несколько отличаются друг от друга своими прямыми ветвями вольтамперных характеристик и тепловыми сопротивлениями.

Для выравнивания тока между параллельно включенными вен­ тилями можно применять омические сопротивления, включаемые последовательно с вентилями, или индуктивные делители тока.

Омические сопротивления, включаемые последовательно с вен­ тилями, применяются редко из-за появления дополнительных по­ терь и снижения коэффициента полезного действия выпрямителя.

В установках большой мощности, как правило, применяются ин­ дуктивные делители тока.

На рис. 121 приведена схема индуктивного делителя тока для двух параллельно соединенных вентилей. Делитель состоит из сталь­ ного сердечника, на котором намотаны две одинаковые обмотки, включенные таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки противоположны по направлению. При неравенстве тока в парал­ лельных ветвях в сердечнике возникает результирующий магнитный поток, который создает дополнительное падение напряжения в об­ мотке с меньшим током. Этим достигается выравнивание тока в обмотках и в параллельно включенных вентилях. Для выравнивания тока в параллельных вентилях требуется небольшая по величине э. д. с., поэтому обмотки делителя состоят из небольшого количества витков.

На рис. 122 приведена схема индуктивного делителя тока для трех параллельно включенных вентилей. Делитель состоит из трех­ стержневого магнитного сердечника с двумя обмотками на каждом стержне. Каждый из параллельно включенных вентилей подклю­ чается к фазе через две последовательно соединенные обмотки, расположенные на разных стержнях. При увеличении тока в одной

167

параллельной ветви индуктируется дополнительная э. д. с. в других двух ветвях, чем достигается выравнивание тока в обмотках дели­ теля и вентилях. Таким же образом выполняются делители и при большем числе параллельно включенных вентилей.

Число последовательно включенных вентилей в каждом плече или фазе выбирается из расчета, чтобы суммарное номинальное об­ ратное напряжение всех последовательно включенных вентилей бы­ ло бы больше максимального обратного напряжения, приходящего­ ся на плечо или фазу при избранной схеме выпрямления (мостовая или нулевая)

включенных вентилей; п 0бр.макс — максимальное обратное напряже­ ние на фазу или плечо при данной схеме выпрямления; Ки— коэффициет запаса по напряжению, принимаемый равным 1,45—1,8.

Следовательно, число последовательно включенных вентилей п% будет

Иобр.макс т,

П2= ------------- Ки.

Мобр.вент

Число последовательно включенных лавинных вентилей выби­ рается равным

Мобр.макс , ,

п2= ---------------Ь 1.'

Мобр.вент

Для обеспечения равномерного распределения обратного напря­ жения между последовательно соединенными вентилями, параллель­ но вентилям подключается цепочка последовательно соединенных шунтирующих резисторов Rm, имеющих равные по величине сопро­ тивления, которые служат делителем напряжения. Величина сопро­ тивления шунтирующих резисторов Rm выбирается в зависимости от класса и числа последовательно включенных вентилей в преде­ лах 1,5—5 ком.

Неравномерность распределения тока по параллельным ветвям фазы или плеча не должна превышать ±5% среднего измеренного тока в параллельной ветви, а при токе нагрузки выше 100% номи­ нального режима до тока короткого замыкания не должна превы­ шать ±10% . Неравномерность распределения обратных напряже­ ний на вентилях не должна превышать ±10% среднего рабочего обратного напряжения, приходящегося на вентиль.

На рис. 123 приведена схема соединения одной фазы выпрями­ тельного блока БВК-Ю00/600-Н.

Выпрямители БВК с нелавинными вентилями выпускались заво­ дом со шкафами защиты от перенапряжений на стороне перемен­ ного и выпрямленного тока.

Защита от перенапряжения на стороне переменного тока этих выпрямителей состоит из конденсаторов С1 и резисторов R 1, сое­ диненных в звезду или треугольник, которые подключаются через

168

С

У _ В

R

Катодная

шина

предохранители к фазам вторичной обмотки трансформатора (рис. 124). В этой защите применяются конденсаторы КМ-2-3,15 емкостью 7,5—8 мкф, резисторы ПЭ-150, мощностью 150 вт и сопротивлением 5 ом и предохранители ПК-3 с плавкой вставкой на 7,5 а.

Защита от коммутационных перенапряжений со стороны выпрям­ ленного тока осуществляется двумя конденсаторами С2 ИМ-5-150, емкостью 150 мкф, включенными параллельно. Последовательно с ними включаются параллельно два резистора R2 по 5 ом. Конден­ саторы с резисторами включаются между положительным и отри-

Рис. 125. Схема защиты от перенапряжений со стороны вентильной обмотки трансформатора и выпрямленного тока

дательным полюсами выпрямительного агрегата через предохрани­ тель ПК-3 с плавкой вставкой на 50 а.

В результате исследований, проведенных Академией коммуналь­ ного хозяйства, величина перенапряжений на выводах вентильной обмотки ненагруженного трансформатора при включении его масля­ ным выключателем может достигать 5 кв, а при отключении — 15 кв. Эти перенапряжения превышают электрическую прочность включа­ емых последовательно вентилей.

Перенапряжения на шинах распределительного устройства по­ стоянного тока при отключении быстродействующим выключателем токов короткого замыкания на линии не превышают 2 кв, т. е. не превышают электрической прочности последовательной цепи венти­ лей. Но на вентили могут воздействовать перенапряжения, возни­ кающие в результате сложения перенапряжений при отключении токов короткого замыкания в линии быстродействующими выклю­ чателями с перенапряжениями от коммутации тока в самих вен­ тилях.

170