6 Разработка систем защит преобразователя
В ТП могут возникнуть аварийные режимы, сопровождающиеся недопустимыми по значению и длительности токами через тиристоры, например внешние (на стороне постоянного тока) и внутренние к.з.; опрокидывание инвертора; появление уравнительных чрезмерных токов в РТП с совместным управлением ТГ; отпирание тиристоров в неработающей группе (открывание группы на группу) в реверсивных ТП с раздельными управлениями ТГ.
Внутренние короткие замыкания возникают в силовой схеме преобразователя и вызываются чаще всего потерей тиристорами закрывающих свойств и закорачиванием п/п структуры (пробой тиристора). Пробой может произойти из-за протекания чрезмерно большого тока, ухудшения условий охлаждения, высокой скорости нарастания тока, в результате воздействия значительных перенапряжений. Может иметь место также усталостное разрушение п/п структуры при циклической токовой нагрузке ТП.
Опрокидывание инвертора может произойти из-за нарушения правильной коммутации тока с одного вентиля на другой. Оно может быть вызвано пропуском открывания тиристора импульсом помех на управляющем электроде, а также самопроизвольным открыванием тиристора из-за перенапряжения или высокой скорости нарастания на нем в прямом направлении. Нарушение правильности коммутации и опрокидывание инвертора могут быть вызваны увеличением угла коммутации из-за возрастания тока, например, при снижении напряжения питающей сети.
Короткие замыкания
в уравнительном РТП с совместным
управлением возникают в результате
нарушения условия
,
что приводит к появлению постоянной
составляющей
,
насыщению уравнительных дросселей и
нарастанию
до аварийного значения.
Внешние к.з. на стороне постоянного тока ТП вызываются электрическим пробоем или механическим повреждением изоляции, попаданием токопроводящих предметов на находящейся под напряжением части электрооборудования.
Защита ТП от токов короткого замыкания производится при помощи быстродействующих плавких предохранителей. Выбор плавкой вставки производится с учетом величины тока, протекающего через предохранитель при нормальном режиме работы ТП.
где
- число параллельно включенных вентилей;
-коэффициент
использования вентиля по току,
По
найденным значениям аварийного тока
выбирается плавкий предохранитель:
ПП57-3127 (
).
Для
защиты от внешних коротких замыканий
включают предохранители в фазы (
рисунок 6.1).
В ТП малой и средней мощности ( на токи 50-1000 А при напряжениях 230 и 460 В) для защиты от внешних к.з. и опрокидываний инвертора применяют автоматические выключатели серии А3700, имеющие собственное время срабатывании 12-14 мс.
Выключатели устанавливают со стороны постоянного тока ТП, а также со стороны переменного тока в случае питания ТП от сети напряжением 380В, для защиты токоограничивающих реакторов, а в ТП с одним тиристором в плече трехфазной мостовой схемы – для защиты при внутренних к.з. (пробоях тиристоров).
Выбирается автоматический выключатель серии А3700.
Марка А3713БР ТУ 16-522.052-78.
Область применения: для защиты электрических цепей от токов перегрузки, токов
к.з. и проведения тока в номинальном режиме, также для нечастых (до 3 ВО в час) оперативных включений и отключений электрических цепей.
Номинальное напряжение, В: ~ 380; 660, 50 Гц; = 440.
Номинальный ток – 8,5А.
Для
ограничения перенапряжений на вентилях
(при закрывании) используются RC-
цепочки, шунтирующие вентили. Величина
ёмкости в этом случае принимается равной
,
а сопротивление с учётом соотношения:
где LК – индуктивность коммутационного контура;
С – величина емкости защитной цепочки.
Резистор R защитной цепочки выбирается по мощности на основании соотношения:
Выбираются резисторы С5-42В 10-100Ом ±0,1% [4]
Выбираются конденсаторы серии К75-10 250 В -1 мкф 10% -В[5].
Рисунок
6.1 – Силовая схема ТП