Gelijkrichtereenheden voor tractieonderstations

Een halfgeleidergelijkrichter kan, afhankelijk van het toegepaste gelijkrichtcircuit en het koppelcircuit van de vermogenstransformator, worden opgenomen in een brug- of neutraal circuit.

Gelijkrichterunits voor tractieonderstations van stedelijk elektrisch vervoer VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N en VAK-3000/600-N. Benamingen van unittypes worden als volgt ontcijferd: gelijkrichter met siliciumklepgelijkrichter, voor nominale gelijkgerichte stroom 1000, 2000 of 3000 A, nominale gelijkgerichte spanning 600 V, werkend volgens nulcircuit.

De eenheid bestaat uit een voedingstransformator, een gelijkrichter, een schakelkast, beschermende kasten of panelen en een snelle kathodeschakelaar.

Gelijkrichters volgens gelijkrichtertypen worden aangeduid als BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N en BVK-3000/600-N, wat betekent: siliciumgelijkrichter voor nominale gelijkgerichte stroom 1000, 2000 of 3000 A, nominaal gelijkgericht spanning 600 V werkend op neutraal circuit.

Elke fase of arm van de gelijkrichtereenheid bestaat uit kleppen die parallel en in serie zijn geschakeld.

Parallelle aansluiting van kleppen wordt gebruikt wanneer de nominale stroom van de fase of het been de nominale stroom van de individuele kleppen overschrijdt.

Serieschakeling van kleppen wordt gebruikt om de diëlektrische sterkte van een fase of arm te waarborgen in het niet-geleidende deel van de periode waarin sperspanning op de fase wordt toegepast.

Het aantal parallel geschakelde kleppen in fase of tak n1 wordt bepaald op basis van het feit dat de stroom van fase of tak Ia van de gelijkrichter kleiner moet zijn dan de totale nominale stroom van de parallel geschakelde kleppen

waarbij Ki — factor van veiligheidsstroom genomen gelijk aan 1,35-1,8.

Wanneer kleppen parallel zijn aangesloten, wordt de stroom ertussen ongelijk verdeeld, wat leidt tot oververhitting en sneller falen van hoogstroomkleppen en onderbenutting van stroomkleppen. De ongelijkmatige stroomverdeling tussen parallel geschakelde kleppen is te wijten aan het feit dat de kleppen in de praktijk enigszins van elkaar verschillen in hun directe vertakkingen van stroom-spanningskarakteristieken en thermische weerstanden.

Om de stroom tussen parallel geschakelde kleppen te vereffenen, kunnen ohmse weerstanden in serie met de kleppen of inductieve stroomverdelers worden gebruikt.

Rijst. 1. Schema van een inductieve stroomdeler voor twee parallel geschakelde kleppen: If — fasestroom, I2v, I1v — klepstroom

Rijst. 2. Schema van een inductieve stroomdeler voor drie parallel geschakelde kleppen

Ohmse weerstanden die in serie zijn geschakeld met de kleppen worden zelden gebruikt vanwege het optreden van extra verliezen en een afname van de efficiëntie van de gelijkrichter.

In installaties met een hoog vermogen worden meestal inductieve stroomverdelers gebruikt.

In afb.1 toont schematisch een inductieve stroomdeler voor twee parallel geschakelde kleppen. De separator bestaat uit een stalen kern waarop twee identieke spoelen zijn gewikkeld, zodanig met elkaar verbonden dat de magnetische fluxen die door deze spoelen worden opgewekt tegengesteld gericht zijn.

Met de stroomongelijkheid in de parallelle aftakkingen ontstaat de resulterende magnetische flux in de kern, waardoor bij een kleinere stroom een ​​extra spanningsval in de wikkeling ontstaat.Hierdoor wordt een egalisatie van de stroom in de wikkelingen en in parallel geschakelde kleppen bereikt. Er is een kleine hoeveelheid e nodig om de stroom in parallelle kleppen gelijk te maken. dus de scheidingswikkelingen bestaan ​​uit een klein aantal windingen.

In afb. 2 toont schematisch een inductieve stroomdeler voor drie parallel geschakelde kleppen. De splitter bestaat uit een magnetische kern met drie staven en twee spoelen op elke strip. Elk van de parallel geschakelde kleppen is verbonden met de fase via twee in serie geschakelde spoelen die zich op verschillende staven bevinden. Naarmate de stroom in één parallelle tak toeneemt, wordt een extra e geïnduceerd. enz. v. in de andere twee takken, waardoor de stroom in de wikkelingen van de verdeler en kleppen gelijk wordt gemaakt.

Splitters worden op dezelfde manier geïmplementeerd met een groter aantal parallel geschakelde poorten. Het aantal in serie geschakelde kleppen in elke tak of fase wordt zo gekozen dat de totale nominale sperspanning van alle in serie geschakelde kleppen groter is dan de maximale sperspanning die wordt toegepast op de arm of fase met het geselecteerde correctiecircuit (brug of nul).

waar Σrev.vent de som is van de nominale omgekeerde in serie geschakelde kleppen, max is de maximale sperspanning per fase of arm voor een bepaald gelijkrichtercircuit, Ki is de spanningsveiligheidsfactor gelijk aan 1,45-1,8.

Vandaar dat het aantal poorten dat in serie n2 is geschakeld, zal zijn

Het aantal in serie geschakelde lawinekleppen wordt gelijk gekozen aan

Om een ​​gelijkmatige verdeling van de sperspanning tussen de in serie geschakelde kleppen te waarborgen, is parallel aan de kleppen een keten van in serie geschakelde shuntweerstanden RШ met gelijke weerstanden geschakeld, die als spanningsdeler dienen. De weerstandswaarde van de shuntweerstanden RШ wordt geselecteerd afhankelijk van de klasse en het aantal in serie geschakelde kleppen in het bereik van 1,5-5 kΩ.

De ongelijkmatigheid van de stroomverdeling langs de parallelle takken van een fase of arm mag niet groter zijn dan ± 5% van de gemiddelde gemeten stroom in de parallelle tak, en bij een belastingsstroom boven 100% van de nominale modus moet de kortsluitstroom niet meer dan ± 10%. De niet-uniforme verdeling van sperspanningen in de kleppen mag niet meer bedragen dan ± 10% van de gemiddelde werkende sperspanning die op de klep wordt toegepast.

In afb. 3 toont het aansluitschema van een fase van de gelijkrichter BVK-1000/600-N.

BVK-gelijkrichters met niet-lawinekleppen worden in de fabriek gebouwd met AC-overspanningsbeveiligingskasten en verwijderde spanningvoerende zijden.

De overspanningsbeveiliging aan de AC-zijde van deze gelijkrichters bestaat uit in ster of driehoek geschakelde condensatoren C1 en weerstanden R1, die zijn aangesloten op de fasen van de secundaire wikkeling van de transformator (fig. 4).

Rijst. 3.Aansluitschema van één fase van BBK-1000/600-N

Rijst. 4. Schema van het VAK-gelijkrichterblok met overspanningsbeveiliging

Deze beveiliging maakt gebruik van condensatoren KM-2-3.15 met een capaciteit van 7,5-8 microfarads, weerstanden PE-150 met een vermogen van 150 W en een weerstand van 5 ohm, en zekeringen PK-3 met een zekering van 7,5 ampère.

Bescherming tegen schakeloverspanningen aan de gelijkgerichte stroomzijde wordt geleverd door twee parallel geschakelde condensatoren C2 IM-5-150, met een capaciteit van 150 microfarad. Twee weerstanden R2 van 5 ohm zijn daarmee in serie geschakeld. Condensatoren met weerstanden zijn aangesloten tussen de plus- en minpool van de gelijkrichtereenheid via een PK-3-zekering met een zekering van 50 A.

Rijst. 5. Overspanningsbeveiligingscircuit aan de wikkelzijde van de transformatorklep en gelijkgerichte stroom

De overspanning in de rails van het DC-schakelapparaat, wanneer een hogesnelheidsschakelaar de kortsluitstromen op de lijn verbreekt, is niet groter dan 2 kV, d.w.z. overschrijdt niet de diëlektrische sterkte van het seriecircuit van de kleppen. Maar de kleppen kunnen worden beïnvloed door spanningspieken als gevolg van de toevoeging van spanningspieken wanneer kortsluitstromen in de lijn worden uitgeschakeld door hogesnelheidsschakelaars met spanningspieken als gevolg van schakelstromen in de kleppen zelf.

Om halfgeleidergelijkrichters tegen overspanning te beschermen, wordt een circuit met afleiders en condensatoren aanbevolen (fig. 5). RV1-00 begrenzers zijn aangebracht aan de klepzijde van de transformator, inclusief één tussen elke fase en de nul- of negatieve pool van de transformator.Vanwege het feit dat de begrenzers gedurende een tijd van 2 tot 20 μs worden geactiveerd en overspanningen optreden in fracties van een microseconde, is het noodzakelijk om capaciteiten van 0,5 μF parallel aan de begrenzers te installeren. Capaciteiten zijn verbonden met de klepspoelen via PK-3-zekeringen.

Aan de kant van de gelijkgerichte stroom tussen de positieve en negatieve pool worden de lawinekleppen ingeschakeld met een totale lawinespanning van 900 - 1000 V. De kleppen zijn via PC-3-zekeringen op de positieve bus aangesloten. Structureel is deze beveiliging een getinax-paneel met zekering, twee VL-200 lawinekleppen en twee gemonteerde weerstanden. Het paneel wordt met een kathodische schakelaar in de kooi geïnstalleerd. In afb. 6 is een gedimensioneerd aanzicht van het gelijkgerichte overspanningsbeveiligingspaneel aan de stroomzijde.

Ter bescherming tegen atmosferische overspanning wordt aanbevolen om klemmenblokken te installeren op de positieve (zowel trolleylijnen als negatieve) pool van de bovenleiding.

Vanwege het feit dat lawinekleppen kortstondig aanzienlijke stromen in de tegenovergestelde richting kunnen passeren, parallel verbonden met de kleppen, mogen de RШ- en R - C-circuits niet worden geïnstalleerd.Daarom hebben de BVKL-gelijkrichterblokken geen R - C-circuits, wat het blokschema vereenvoudigt. Om een ​​goede werking te garanderen, werd het circuit voor het bewaken van de toestand van de kleppen van het circuit RSh echter ook behouden in de gelijkrichterblokken met lawinekleppen.

Rijst. 6. Overspanningsbeveiligingspaneel aan de gelijkgerichte stroomzijde: a — vooraanzicht, b — bovenaanzicht, 1 — weerstanden, 2 — lawinekleppen, 3 — zekering PK -3

Controle van de toestand van de kleppen wordt uitgevoerd door de relais (mixers) te specificeren die zijn aangesloten op de middelpunten van de parallelle takken van de kleppen van elke fase of arm, die hetzelfde potentiaal hebben (of een zeer klein potentiaalverschil als gevolg van de verschillen in de kenmerken van de kleppen).

In het geval van een klepstoring in een arm van een parallelle kleptak, als gevolg van een verandering in de weerstand van deze arm, ontstaat er een potentiaalverschil tussen de aansluitpunten van de mengers, wat voldoende is om de menger te laten werken en de menger te sluiten. Contacten.

Het blendercontact sluit het circuit van elke secundaire wikkeling van de TC-signaaltransformator, waardoor een verandering in de magnetische flux in het magnetische circuit wordt veroorzaakt en het beveiligingsrelais wordt geactiveerd, dat op zijn beurt het circuit sluit voor een signaal of om de gelijkrichtereenheid uit te schakelen. De signaaltransformator isoleert tegelijkertijd de blussercontacten van 220 V-circuits.

Het schakelkastpaneel naast de blenders toont de fase- en parallelle circuitnummers waartussen de blenders zijn aangesloten. Een neergelaten vlag op de quencher geeft aan in welk circuit naar fouten moet worden gezocht.

Gelijkrichters zijn gemaakt in de vorm van metalen framekasten met dubbele deuren, voor- en achterdeuren en verwijderbare zijwanden. Binnenin de kasten zijn uitneembare panelen van isolatiemateriaal gemonteerd, waarop kleppen met koelers zijn bevestigd. Aan elk paneel zijn de kleppen van één serieschakeling bevestigd.

Om de gelijkrichtereenheid een grotere diëlektrische sterkte te geven, om de kans op overlapping tussen de kleppen of hun luchtkoelers te verminderen, zijn de kleppanelen in de kast zo geplaatst dat er zo min mogelijk potentiaalverschil tussen is.

Binnenin de kast bevinden zich aan de ene kant AC-rails waarop parallelle kleptakken via stroomverdelers zijn aangesloten. De aanvoer van anodedraden vanaf de transformator naar de rails kan zowel van onderen als van bovenaf gebeuren, aan de andere zijde bevindt zich een kathodestrip met een shunt. De gelijkrichterbehuizing is zo gemonteerd dat onderhoud niet alleen van voren en van achteren, maar ook van opzij kan worden uitgevoerd.

Bovenop de kast is een ventilator gemonteerd, die zorgt voor een koelluchtstroom van onder naar boven. Op het ventilatorhuis is een luchtrelais gemonteerd, dat de stroom koellucht regelt.