Likriktarenheter för traktionsstationer

En halvledarlikriktare, beroende på den antagna likriktarkretsen och krafttransformatorns kopplingskrets, kan ingå i en brygga eller neutral krets.

Likriktarenheter för traktionsstationer för stadselektriska transporter VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N och VAK-3000/600-N. Beteckningar på enhetstyper dechiffreras enligt följande: likriktare med silikonventillikriktare, för nominell likriktad ström 1000, 2000 eller 3000 A, nominell likriktad spänning 600 V, arbetar i enlighet med nollkrets.

Enheten består av en krafttransformator, en likriktare, ett kontrollskåp, skyddsskåp eller paneler och en höghastighets katodomkopplare.

Likriktare enligt likriktartyper betecknas som BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N och BVK-3000/600-N, vilket innebär: kisellikriktare för märklikriktad ström 1000, 2000 eller 3000 A, nominell likriktad spänning 600 V arbetar på neutral krets.

Varje fas eller arm i likriktarenheten består av ventiler som är parallellkopplade och seriekopplade.

Parallellkoppling av ventiler används när märkströmmen för fasen eller benet överstiger de enskilda ventilernas märkström.

Seriekoppling av ventiler används för att säkerställa den dielektriska hållfastheten hos en fas eller arm under den icke-ledande delen av perioden då backspänning appliceras på fasen.

Antalet parallellkopplade ventiler i fas eller ben n1 bestäms utifrån att strömmen i likriktarens fas eller ben Ia måste vara mindre än den totala märkströmmen för de parallellkopplade ventilerna

där Ki — faktor för säkerhetsström tagen lika med 1,35-1,8.

När ventiler är parallellkopplade fördelas strömmen mellan dem ojämnt, vilket leder till överhettning och snabbare fel på högströmsventiler och underutnyttjande av strömventiler. Den ojämna fördelningen av ström mellan parallellkopplade ventiler beror på att ventilerna i praktiken skiljer sig något från varandra i sina direkta grenar av ström-spänningsegenskaper och termiska resistanser.

För att utjämna strömmen mellan parallellkopplade ventiler kan ohmska resistanser kopplade i serie med ventilerna eller induktiva strömdelare användas.

Ris. 1. Diagram över en induktiv strömdelare för två parallellkopplade ventiler: If — fasström, I2v, I1v — ventilström

Ris. 2. Schematisk beskrivning av en induktiv strömdelare för tre parallellkopplade ventiler

Ohmiska motstånd kopplade i serie med ventilerna används sällan på grund av uppkomsten av ytterligare förluster och en minskning av likriktarens effektivitet.

I högeffektsinstallationer används vanligtvis induktiva strömdelare.

I fig.1 visar ett diagram över en induktiv strömdelare för två parallellkopplade ventiler. Separatorn består av en stålkärna på vilken två identiska spolar är lindade, anslutna på ett sådant sätt att de magnetiska flöden som genereras av dem är motsatta i riktning.

Med strömojämlikheten i de parallella grenarna uppstår det resulterande magnetiska flödet i kärnan, vilket skapar ett ytterligare spänningsfall i lindningen med en mindre ström, vilket ger en utjämning av strömmen i lindningarna och i parallellkopplade ventiler. En liten mängd e krävs för att utjämna strömmen i parallella ventiler. så delningslindningarna består av ett litet antal varv.

I fig. Figur 2 visar ett diagram över en induktiv strömdelare för tre parallellkopplade ventiler. Delaren består av en trebars magnetisk kärna med två spolar på varje remsa. Var och en av de parallellkopplade ventilerna är anslutna till fasen genom två seriekopplade spolar placerade på olika stänger. När strömmen ökar i en parallell gren induceras ytterligare ett e. etc. v. i de andra två grenarna, och därmed utjämna strömmen i lindningarna av avdelaren och ventilerna.

Splittrar implementeras på samma sätt med ett större antal portar kopplade parallellt. Antalet seriekopplade ventiler i varje ben eller fas väljs så att den totala nominella backspänningen för alla seriekopplade ventiler är större än den maximala backspänningen som appliceras på armen eller fasen med den valda korrigeringskretsen (brygga eller noll)

där Σrev.vent är summan av nominella omvända seriekopplade ventiler, max är den maximala backspänningen per fas eller arm för en given likriktarkrets, Ki är spänningssäkerhetsfaktorn tagen lika med 1,45-1,8.

Följaktligen kommer antalet grindar anslutna i serie n2

Antalet seriekopplade lavinventiler väljs lika med

För att säkerställa en jämn fördelning av backspänningen mellan de seriekopplade ventilerna kopplas en kedja av seriekopplade shuntmotstånd RШ, med lika motstånd, parallellt med ventilerna som fungerar som spänningsdelare. Resistansvärdet för shuntmotstånden RШ väljs beroende på klass och antal seriekopplade ventiler i området 1,5-5 kΩ.

Ojämnheten i strömfördelningen längs de parallella grenarna av en fas eller arm bör inte överstiga ± 5 % av den genomsnittliga uppmätta strömmen i parallellgrenen, och vid en belastningsström över 100 % av det nominella läget bör kortslutningsströmmen inte överstiga ± 10 %. Den ojämna fördelningen av backspänningar i ventilerna får inte överstiga ± 10 % av den genomsnittliga driftsbackspänningen som appliceras på ventilen.

I fig. 3 visar anslutningsschemat för en fas av BVK-1000/600-N likriktarenheten.

BVK likriktare med lavinfria ventiler är fabriksbyggda med AC överspänningsskyddsskåp och spänningsförande sidor borttagna.

Överspänningsskyddet på AC-sidan av dessa likriktare består av kondensatorer C1 och motstånd R1 anslutna i stjärna eller delta, som är anslutna till faserna i transformatorns sekundärlindning (fig. 4).

Ris. 3.Anslutningsschema för en fas av BBK-1000/600-N

Ris. 4. Schema för VAK-likriktarblocket med överspänningsskydd

Detta skydd använder kondensatorer KM-2-3,15 med en kapacitet på 7,5-8 mikrofarad, motstånd PE-150 med en effekt på 150 W och ett motstånd på 5 ohm, och säkringar PK-3 med en säkring på 7,5 ampere.

Skydd mot omkoppling av överspänningar på den likriktade strömsidan tillhandahålls av två kondensatorer C2 IM-5-150, med en kapacitet på 150 mikrofarad, parallellkopplade. Två 5 ohm motstånd R2 är kopplade i serie med dem. Kondensatorer med motstånd är anslutna mellan likriktarenhetens positiva och negativa poler genom en PK-3 säkring med en 50 A säkring.

Ris. 5. Transformatorventilens lindningssida överspänningsskyddskrets och likriktad ström

Överspänningen i DC-ställverkets samlingsskenor, när en höghastighetsomkopplare kopplar bort kortslutningsströmmarna på linjen, överstiger inte 2 kV, d.v.s. överstiger inte den dielektriska styrkan hos ventilernas seriekrets. Men ventilerna kan påverkas av överspänningar till följd av tillsats av överspänningar när kortslutningsströmmar i ledningen stängs av av höghastighetsbrytare med överspänningar från kopplingsströmmar i själva ventilerna.

För att skydda halvledarlikriktare från överspänning rekommenderas en krets som använder avledare och kondensatorer (fig. 5). RV1-00-begränsare är monterade på transformatorns ventilsida, inklusive en mellan varje fas och transformatorns noll- eller minuspol.På grund av det faktum att begränsarna utlöses under en tid av 2 till 20 μs, och överspänningar uppträder i bråkdelar av en mikrosekund, är det nödvändigt att installera kapacitanser på 0,5 μF parallellt med begränsarna. Kapacitanser är anslutna till ventilspolarna genom PK-3 säkringar.

På sidan av den likriktade strömmen mellan de positiva och negativa polerna slås lavinventilerna på med en total lavinspänning på 900 — 1000 V. Ventilerna är anslutna till den positiva bussen genom PC-3-säkringar. Strukturellt sett är detta skydd en getinax-panel med säkring, två lavinventiler VL-200 och två monterade motstånd. Panelen installeras i buren med en katodströmbrytare. I fig. 6 är en dimensionerad vy av den likriktade sidoöverspänningsskyddspanelen.

För att skydda mot atmosfärisk överspänning rekommenderas det att installera plintar på luftledningens positiva (både vagnledningar och negativa) pol.

På grund av att lavinventiler kortvarigt kan passera betydande strömmar i motsatt riktning, kopplade parallellt med ventilerna, kan det hända att RШ- och R - C-kretsarna inte installeras. Därför har BVKL-likriktarblocken inte R - C-kretsar, vilket förenklar blockschemat. För att säkerställa korrekt funktion behölls kretsen för övervakning av tillståndet hos ventilerna i kretsen RSh också i likriktarblocken med lavinventiler.

Ris. 6. Överspänningsskyddspanel på likriktad strömsida: a — framifrån, b — ovanifrån, 1 — motstånd, 2 — lavinventiler, 3 — säkring PK -3

Styrning av ventilernas tillstånd utförs genom att specificera reläerna (blandare) som är anslutna till mittpunkterna på de parallella grenarna av ventilerna i varje fas eller arm, som har samma potential (eller en mycket liten potentialskillnad på grund av skillnaderna i ventilernas egenskaper).

I händelse av ett ventilfel i någon arm på en parallell ventilgren, på grund av en förändring av motståndet hos denna arm, uppstår en potentialskillnad mellan blandarnas anslutningspunkter, vilket är tillräckligt för att mixern ska fungera och stänga Kontakter.

Mixerkontakten stänger kretsen för varje sekundärlindning av TC-signaltransformatorn, vilket orsakar en förändring av magnetflödet i magnetkretsen och aktiverar skyddsreläet, vilket i sin tur stänger kretsen för en signal eller löser ut likriktarenheten. Signaltransformatorn isolerar samtidigt släckarkontakterna från 220 V-kretsar.

Kontrollskåpspanelen bredvid blandarna visar fas- och parallellkretsnumren mellan vilka blandarna är anslutna. En tappad flagga på quenchern indikerar vilken krets som ska leta efter fel.

Likriktare tillverkas i form av rammetallskåp med dubbeldörrar, fram- och bakdörrar och löstagbara sidoväggar. Inuti skåpen är monterade avtagbara paneler av isoleringsmaterial, på vilka ventiler med kylare är fästa. Ventilerna i en seriekrets är anslutna till varje panel.

För att ge större dielektrisk styrka till likriktarenheten, för att minska risken för överlappning mellan ventilerna eller deras luftkylare, är ventilpanelerna i skåpet placerade på ett sådant sätt att det blir så liten potentialskillnad mellan dem som möjligt.

Inuti skåpet finns på ena sidan AC-skenor till vilka parallella ventilgrenar är anslutna via strömdelare. Tillförseln av anodledningar från transformatorn till samlingsskenorna kan ske både underifrån och uppifrån.På andra sidan finns en katodlist med shunt. Likriktarhuset är installerat på ett sådant sätt att det är möjligt att serva det inte bara framifrån och bakifrån, utan också från sidan.

En fläkt är monterad ovanpå skåpet som skapar ett flöde av kylluft nedifrån och upp. Ett luftrelä är monterat på fläkthuset som styr flödet av kylluft.