книги из ГПНТБ / Мирошниченко Р.И. Обратные зажигания в ртутных выпрямителях и борьба с ними

катушкой (схема 1, рис. 2). В последние годы начали приме-. нять схемы — мостовую (схема 2, рис. 16) и с разделяющей катушкой и последовательно включенными в каждую из фаз двумя вентилями (схема 3, рис. 17).

Сравнение этих трех схем по вероятности появления в них о. з., т-. е. по обратиозажигающему воздействию, показывает следующее. При одинаковом выпрямленном токе и ек трансформаторов угол коммутации у в схемах 1 и 2 одинаков, так как в схеме 2 коммутирующий ток в два раза больше, а коммутирующее напряжение в два раза и реактивное сопротивление на вторичной стороне в четыре раза меньше, чем соответствующие величины в схеме 1.

Поэтому в схеме 2 скачок о. з. в два раза меньше, а скорость изменения анодного тока в момент погасания вентиля в два раза больше,' чем в схеме 1. Следовательно, ориенти­ ровочно можно считать, что В0 для обеих схем одинаково.

21

При испытаний последней схемы осциллографирова* нием установлено, что обратное напряжение между по­ следовательно включенными вентилями распределяется не­ равномерно. Вследствие шунтирования вентилей катодной группы сопротивлением столба охлаждающей воды на­ пряжение, приходящееся на эти вентили, составляет только 13% полного обратного напряжения, что создает для анодной группы по обратнозажигающему воздействию условия, мало отличающиеся от условий работы вентилей по обычной схеме 1, особенно если учесть, что токи, допу­ скаемые на выпрямители, включенные по этой схеме, в не­ сколько раз больше токов, допускаемых на выпрями­ тели, включенные по схеме 1. Как же отражается не­ равномерность распределения напряжения на вероят­ ности о. з.?

Исследование вероятности о. з. при различном соотно­ шении напряжений, приходящихся на последовательно включенные вентили, показало, что случай неравномерного распределения напряжения между вентилями является неблагоприятным в отношении вероятности о. з. и к нему, следовательно, не нужно стремиться.

Однако, учитывая то, что опыт эксплуатации показал весьма малую частоту о. з. в схеме 3, допустимо оставить неравномерное распределение напряжения между после­ довательно включенными вентилями, так как это позво­ ляет значительно облегчить изоляцию вентилей с разно­ потенциальными катодами от системы откачки.

Основным преимуществом схемы 2 является создание более затрудненных условий для превращения о. з. в ава­ рийный режим для преобразовательного агрегата по срав­ нению со схемой 1. В схеме 1 о. з. приводит к короткому замыканию между фазами трансформатора и шинами по­ стоянного тока; создает условия для подпитки места корот­ кого замыкания со стороны работающих анодов этого и других параллельно включенных агрегатов. В схеме 2 о. з. на одном из анодов приводит лишь к несимметричному короткому замыканию питающего трансформатора и только при о. з. на двух анодах, принадлежащих анодной и ка­ тодной группам, в один и тот же период может привести к короткому замыканию шин постоянного тока.

Отсутствие подпитки «больного» вентиля от параллельно работающих выпрямителей в схеме 2 и очень малая вероят-

22

ноеть появления о. з. в схеме 3 дает возможность зна­ чительно облегчить требования к быстродействующим выключателям и широко применять сетсчную защиту.

Для неуправляемых выпрямителей установлено [8] очень простое соотношение между мощностью выпрямите­ лей Рd и обрайнозажигающим воздействием В0 ■

Во. = 666 РU

Для управляемых выпрямителей эта величина зависит от угла регулирования.

4. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДАННЫХ ПО РАБОТЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Учитывая то, что появление отдельных причин, приво­ дящих к обратным зажиганиям, не носит регулярного характера, а также неоднократны случаи, когда о. з. являются следствием совокупности ряда причин, принято оценивать надежность работы выпрямителей по количе­ ству о. з. за определенный период работы выпрямителя, т. е. по частоте о. з.

ВСША принято требовать, чтобы каждый анод в тече­ ние года давал не больше одного о. з., в Европе принята норма — одно о. з. на 18 анодов в год. В СССР норма по обратным зажиганиям пока не установлена.

Надежность работы выпрямителей в значительной сте­ пени определяется их конструкцией. В период до 1948 г. на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог эксплуатировались преимущественно многоанодные выпрямители.

Впроцессе их эксплуатации был отмечен ряд случаер, когда о. з. совпадали с отключением быстродействующих выключателей фидеров, с оперативными переключениями (включение в параллельную работу, отключение с парал­ лельной работы выпрямителя), с толчками нагрузки или колебаниями напряжения, со срабатыванием роговых раз­

рядников.

По данным анализа причин о. з. за годы эксплуатации многоанодных выпрямителей большой процент (около 30%) составляют о. з. по невыясненным причинам. Значительное количество о. з. совпадало с резкими изменениями нагру­ зок: для выпрямителей на 3 300 в имело место 25,2% о. з. при отключении быстродействующих выключателей

23

фидеров; Для выпрямителей на ' 1 650 в — 24,6% о. з. при перегрузках и толчках нагрузки. Большое количество о.з. (16—17%) происходило вследствие внутренних неисправностей выпрямителей, неисправностей ртутных насосов и возбуждения.

Анализ причин о. з. по годам показывает, что в первые годы эксплуатации многоанодных выпрямителей основ­ ными причинами являлись внутренние неисправности ртут­ ных выпрямителей и ртутных насосов. После усовершен­ ствования выпрямителей по некоторым дорогам с напря­ жением в контактной сети 3,0 кв количество о. з. находит­ ся в прямой зависимости от количества отключений быстро­ действующих выключателей. В грозовых районах отмечено большое количество о. з. от грозовых перенапряжений. Так, например, на Томской ж. д. за 1941—1942 гг. это количество составляло 19%, а по ряду дорог — 7%.

Рис. 18. Изменение по годам числа обратных зажиганий на 1 000 ч работы

О. з. по причине ухудшения вакуума составляют очень небольшой процент. На практике были отмечены случаи работы выпрямителей при очень низком вакууме без о.з.

Среднее количество о. з. на 1 000 ч работы многоанод­ ных выпрямителей за время с начала эксплуатации по 1948 г. снизилось для ртутных выпрямителей на 3,3 кв с 11,2 до 1,25 и для выпрямителей на 1,65 кв — с 2,4 до 0,2 (рис. 18).

21

С 1948 г. на тяговых подстанциях начали устанавли­ вать одноанодные выпрямители типа РМНВ 500 х 6. Эти выпрямители имеют ряд конструктивных особенностей, которые выгодно отличают их от выпрямителей многоанод­ ных, так как они строились с учетом всех недостатков конструкции многоанодных выпрямителей и на основе де-

Рис. 19. График месячного^количества обратных зажиганий на трех выпрямителях одной из подстанций

тально разработанной теории. Опыт эксплуатации этих выпрямителей показал, что в отличие от многоанодных выпрямителей у них не отмечено о. з. при коротких замы­ каниях на контактной сети или при коммутационных пере­ напряжениях, что является достоинством одноанодных 'выпрямителей. Однако работают они с большим количе-

25

сгвом о. з., поэтому среднее число о.з. на 1 000 ч работы, начиная с 1949 г., увеличивается. Причинами о. з. являют­ ся в основном низкое качество изготовления их заводом «Уралэлектроаппарат» (плохое качество графита, некаче­ ственная сборка, нарушение вакуумной технологии, недофэрмованность выпрямителей). Поэтому особенно важным для надежной работы этих выпрямителей является обеспече­ ние их высококачественного эксплуатационного обслу­ живания.

Это наглядно показывает опыт ряда железных дорог, где тщательное обслуживание выпрямителей обеспечило резкое снижение числа о. з.

В качестве примера на рис. 19 показано изменение по месяцам количества о. з. выпрямителей одной из тяговых подстанций в первый период эксплуатации. Повышение качества эксплуатационного обслуживания позволило сни­ зить число о. з. с 40—48 в месяц до 1—2.

На дорогах, где с первых дней эксплуатации было уде­ лено значительное внимание качеству переборок и формо­ вок выпрямителей типа РМНВ 500 х 6, введение их в экс­ плуатацию прошло более успешно. Например, месячное

показал, что большинство о. з. имеет место при повышении нагрузок. Эксплуатационная работа в ы п р я м и т е л е й , в к л ю ч е н н ы х по с х е м е с р а з д е л я ю щ е й к а т у ш к о й , установленных на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог за последние 4 года (1954—1957 гг.), характеризуется данными, приведенными

26

Из табл. 1 видно, что средняя нагрузка на выпрямитель значительно меньше номинальной мощности выпрями­ тельных агрегатов (1 650 кет), но даже при такой загрузке частота о. з. очень высокая. Выпрямители на ряде дорог работают с частотой о. з., превышающей приведенную в табл. 1. На рис. 20 показано изменение по годам числа о. з. на 1 000 ч работы для ряда грузонапряженных дорог.

Рис. 20. Изменение по годам среднего для отдельных дорог числа обратных зажиганий на 1000 ч работы

Учитывая большое разнообразие условий, в. которых работают выпрямители на различных дорогах (различный профиль, тип локомотива, характер и размеры движения), был произведен детальный анализ их работы. Для этого электрифицированные участки были классифицированы следующим образом:

I.Участки, электрифицированные на постоянном токе

снапряжением в контактной сети 3 кв.

27

3.Пригородные..

II. Участки, электрифицированные на постоянном токе,

снапряжением в контактной сети 1,5 кв.

Анализ произведен на основании месячных данных по расходу энергии за время наиболее интенсивного развития электрификации 1955—1958 гг. Основные показатели по

28

tv

Рис. 21. Кривая распределения частоты обратных зажиганий ртутных выпрямителей, питающих грузонапряженные участки, за период 1955—1958 гг.

Втаблице обозначены:

т031 — среднеарифметическое число о. з. на 1 000 ч

работы выпрямителей; Рс — средняя мощность в кет',

Л С М ?—-значение m0at и Рс, которым соответствуют

наибольшие плотности распределения.

На рис. 21, 22 представлены кривые распределения по

Рис. 22. Кривая распределения среднемесячных мощностей ртут­ новыпрямительных агрегатов, питающих грузонапряженные участ­ ки, за период 1955—1958 гг.

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что по гру­ зонапряженным дорогам, начиная с 1956 г., среднее число о. з. на 1 000 ч работы выпрямителей непрерывно снижает­ ся. С наименьшим числом о. з. работают выпрямители на участках, электрифицированных на 1,5 кв. Неравномер­ ность движения, а следовательно, и нагрузок, которая обычно наблюдается на двухпутных дорогах с малыми раз­ мерами движения и пригородных, способствует повышению числа о. з.

Из рис. 22 видно, что средние мощности, при которых работают выпрямители на подстанциях, колеблются в пре-

30