Аварийные режимы работы тп. Защита тп от аварийных токов. Средства и способы защиты от коротких замыканий и перегрузок.
6.1.1. Защита запиранием тиристоров.
Выполняется несколькими способами:
а) быстродействующая токовая отсечка - при достижении током порогового значения (тока отсечки) СИФУ увеличивает угол управления (aa),предотвращая тем самым дальнейшее увеличение тока;
б) прекращение подачи включающих импульсов на управляющие электроды;
в) прекращение подачи включающих импульсов с принудительным гашением тиристоров.
Наиболее эффективным видом защиты из перечисленных способов является третий вид, в котором используется принудительное выключение тиристоров. Такая защита состоит из трех функциональных узлов: датчика тока, элемента сравнения и преобразования сигнала и исполнительного органа защиты. Функциональная схема защиты приведена на рис.89.
Рис. 89
В основу работы защиты положен способ выключения рабочих тиристоров VRR с помощью коммутирующего конденсатора CKK. Этот конденсатор предварительно заряжается до напряжения UKK от зарядного устройства ЗУ. Конденсатор CKK подключен к анодам защищаемых рабочих тиристоров VRR и к общему катоду через коммутирующий тиристор VKK. При подаче включающего импульса на управляющий электрод VKK последний включается и конденсатор CKK оказывается подключенным параллельно рабочему тиристору VRR .Быстро нарастающий разрядный ток конденсатора направлен навстречу току нагрузки IHH и переводит тиристоры VRR в закрытое состояние. Одновременно включается вспомогательный тиристор VBBСPP.., закорачивающий цепи управляющих электродов защищаемых тиристоров, и тем самым снимающий управляющие импульсы, поступающие из СИФУ. Командный импульс на срабатывание защиты UOO поступает на управляющие электроды тиристоров VKK и VBBСPP.. от элемента сравнения э.ср. Последний сравнивает величину напряжения UTT , поступающего с датчика тока ДТ, с напряжением уставки U33..TT.., и при превышении током заданного значения вырабатывает сигнал на отключение.
Главным достоинством этой защиты является ее высокое быстродействие. После включения тиристора VKK рабочие тиристоры выключаются за время 20¸ё30 микросекунд. Полное время действия защиты несколько больше из-за запаздывания, вносимого датчиком тока и элементом сравнения, но, тем не менее, за время 100¸ё200 микросекунд токи короткого замыкания не успевают вырасти до больших значений.
Недостатком защиты с принудительным гашением, ограничивающим ее применение, является ее сложность. Поэтому используются другие виды защиты, а часто и несколько сразу.
6.1.2.Защита посредством автоматических выключателей (автоматов).
При питании ТП от трансформаторов мощностью 750-1000кВА (они наиболее распространены на заводских подстанциях) токи короткого замыкания могут достигать значений 20000-30000А т.е. превышать номинальные токи тиристоров в десятки раз. Тиристоры могут выдерживать такие токи лишь несколько миллисекунд. Но автоматические выключатели обычного исполнения (АЗ 100, АП-50, АК-63 и др.) имеют время отключения порядка 15¸ё45 миллисекунд. За это время тиристоры, как правило, успевают разрушиться. Таким образом, защитить тиристоры от к.з. посредством автоматических выключателей обычного исполнения без применения дополнительных мер невозможно т.к. быстродействие их недостаточно. Для того, чтобы защита автоматами была эффективной, необходимо ограничить величину тока к.з. до такого значения IК ДOOPP, чтобы за время отключения автоматического выключателя тиристоры не успевали выйти из строя.
Для ограничения токов к.з. на вход ТП со стороны переменного тока включаются реакторы. Токоограничивающие реакторы одновременно ограничивают и скорость нарастания тока тиристоров (di/dt )при их включении, а при питании от одного общего трансформатора нескольких преобразователей уменьшают их взаимное влияние друг на друга из-за искажения формы синусоиды питающего напряжения (коммутационные провалы). Т.к. реакторы не должны уменьшать свою индуктивность при токах к.з., они выполняются воздушными без стального сердечника. В то же время следует учитывать, что при включении реакторов ток к.з. может снизиться настолько, что окажется меньше тока срабатывания автомата, т.е. чувствительность защиты окажется недостаточной. Кроме того, при уменьшении кратности тока к.з. (IK / IНОМ) время отключения автомата увеличивается. Поэтому даже при включении в подводящие провода токоограничивающих реакторов защитить ТП с помощью автоматов обычного исполнения все равно не удается. Для обеспечения требуемой чувствительности и надежности действия защиты следует применять автоматы специального исполнения с пониженной кратностью тока срабатывания максимального расцепителя (например, серии АП-ЗИТ-3,5, у которых ток срабатывания превышает номинальный в 3,5раза, а не в 10¸ё14 раз, как у автоматов обычного исполнения серии АП-ЗИТ или АЗ100).
Если в цепи выпрямленного тока вероятны частые короткие замыкания, то нужно применить защиту при помощи автоматических выключателей постоянного тока. Защита на стороне выпрямленного тока должна обязательно устанавливаться в случае использования рекуперативного торможения, т.е. инверторного режима работы ТП.
Следует отметить, что громоздкость и дороговизна большинства типов автоматических выключателей постоянного тока (например, выключателей типа ВАБ) ограничивают их применение.
Недостатком автоматических выключателей является возникновение перенапряжений при отключении аварийных токов. При использовании автоматов защита обычно выполняется таким образом, что одновременно с отключением автомата снимаются управляющие импульсы с тиристоров.