Устройства преобразовательной техники. Виды аварийных процессов преобразователей

Часть 4. Устройства преобразовательной техники.

Виды аварийных процессов преобразователей.

По месту возникновения аварийного режима:

1.  Внешний аварийный режим:

–  возникает при коротком замыкании в нагрузке

–  коротком замыкании  в питающей сети

–  обрыве фазы питающей сети

–  понижении напряжения питающей сети

–  перегрузки преобразователя тока выше номинального.

2.  Внутренний аварийный режим:

–  нарушения в работе СИФУ

–  пробой вентилей

Причины, влияющие на величину аварийного тока

2.  от места возникновения

3.  время возникновения аварийного режима относительно изменяющегося напряжения сети

4.  режим работы преобразователя

5.  соотношение индуктивного и активного сопротивления в контуре преобразователя

Внутренние:

          I_{авар max} >2 I_km

I_авар.max<2I_KM
Рис. 1.

I_авар.max при внутренних аварийных режимах возникает в момент переключения фаз.

I_KM   - амплитуда установившегося тока короткого замыкания.

                  Внешние:

I_авар.max в момент возникновения короткого замыкания <2I_KM

Рис. 2.

Воздействие аварийного тока.

1.  Электродинамическое воздействие

2.  Тепловое

           - тепловой эквивалент

                                                        t_П – время протекания аварийного тока

                                                        i(t) – функция изменения аварийного тока

I² t_В = const – считается постоянным и находится по справочнику.                                      

Способы защиты от аварийного режима.

I²t_{авар.реж}<I²t

Внутренние короткие замыкания.

Причины К. З.:

1.  Высокая скорость нарастания   у тиристоров.

2.  Высокая скорость нарастания .

3.  Механическое разрушение при I_A>I_{A допустимое.}

4.  Возникновение перегрузки.

5.  Возникновение перенапряжения на вентиле.

6.  Усталость вентилей.

Способы защиты от К. З.:

1.  Плавкие предохранители или взрывного типа (ПНБ-5, ПНБ-5М).

                                                         I²_авар t₀ < I² t_В                       

Плюс  - самые быстродействующие.

Минус – невозможность дистанционного управления.

2.  Быстродействующий автоматический выключатель на ~I.

a.  Электромагнитная защита при коротком замыкании.

b.  Тепловая защита.

c.  Они допускают дистанционное управление и многократное включение (без замены).

3.  Короткозамыкатели в сочетании с быстродействующими автоматами.

Защита от внешних коротких  замыканий.

Причины К. З.:

1.  Пробой проводов.

2.  Закорачивание ограничительных реакторов.

3.  К. З. в нагрузке и сглаживающих фильтрах токоограничивающих реакторов.

Способы защиты от К. З.:

1.  Автоматический выключатель на стороне переменного тока:

             Быстродействующие масляные выключатели типа ВАТ (для переменного тока).

2.  Автоматический выключатель на стороне переменного тока (ВАБ).

3.  Сеточная защита (в момент аварийного режима блокируется импульсы, поступающие на тиристоры) – отдельно не применяются.

Коммутация:

o  искусственная коммутация вентилей

o  естественная коммутация вентилей

                Естественная:

                                                      Рис. 3.

Для несимметричного преобразователя такой способ применим только для определенного времени .

                Принудительная:

VS_П – тиристор преобразователя

                    Рис. 4.               VS_З – тиристор защиты

                             Рис. 5.                             Рис.6.

                                                        I_aVS3<Iуд

Функции датчика:

1.  блокируется U_упр VS_П

2.  запускается упр. сиг. VS₃

t_выкл=t_{выкл.тир}

Требования, предъявляемые к защитному аппарату.

1.  Быстродействие защиты.

Определяется от момента начала аварийного режима до времени полного прерывания аварийного тока.

t_ср – время срабатывания автомата

           t_ср=t_соб.+t_дуги   , где t_дуги  - время горения дуги

            t_соб – время собственного срабатывания (от начала аварийного режима до момента размыкания контактов аппарата защиты).

 - если изменять t дуги

2.  Чувствительность.

3.  Селективность защиты (выборочность защиты).

Защита от перенапряжения.

1.  Внешние перенапряжения – возникают либо со стороны питающей сети, либо со стороны нагрузки. Причины возникновения – со стороны нагрузки, когда включают или выключают нагрузку.

2.  Коммуникационные перенапряжения.

                           Рис. 7.                           Рис. 8.

i_VS1  - импульс отрицательного тока, это приводит к импульсу обратного напряжения вентиля.

Защита вентилей от внешних перенапряжений:

1. Со стороны  ~I.

                           Рис. 9.                                                          Рис. 10.

2. Со стороны Z_H

Рис. 11.

C – не пропускает пики напряжения              VD₀ – нулевой диод

R – ограничивает ток через конденсатор

Гармонический состав токов в вентильных и сетевых обмотках преобразовательного трансформатора при различных видах схем.

Рис. 12.