|
| |
|
Слаботочка Книги  Рис. 3.2. Принудительная коммутация полупроводникового выключателя: а - без обратного диода; б - с обратным диодом заряда коммутирующей емкости УЗ, узла быстродействующего АПВ-БАПВ и логической схемы управления ЛСУ, которая совместно с измерительными органами (трансформаторами тока) обеспечивает защиту от КЗ. При возникновении КЗ осуществляется включение С/С с помощью ЛСУ, с выхода которой при этом подается сигнал на БЛК для блокировки СУ. Схема принудительной коммутации тиристора параллельного типа иллюстрируется рис. 3.2. В схеме на рис. 3.2,с коммутирующая емкость Ск, предварительно заряженная до Uc=Uo, подключается в момент времени tQ непосредственно к силовому тиристору FSc с помощью коммутирующего тиристора VSr. Характер процессов в схеме с этого момента определяется перезарядом емкости Ск в LC-контуре. Время запирания тиристора /зап определяется временем разряда Ск до нуля (1з&п=1\-о), а время полного отключения - временем снижения тока в контуре до нуля откл=<2-о- При одних и тех же значениях Ск, Uo и начального тока /о минимальные значения зап и откл получаются при КЗ непосредствснно на шинах выключателя, когда индуктивность в цепи нагрузки L2=0. При этом коммутация тиристора VSc при индуктивности LivO в цепи источника Сг обеспечивается соответствующим выбором напряжения Uq и емкости Ск. Недостатком этой схемы являются резкие скачки тока в цепи Ск при включении тиристора VSk, что требует специальных мер по обеспечению нормальной работы выключателя. Схема на рис. 3.2,6 с обратным диодом - тиристором VS свободна от указанного недостатка. Бросок тока при включении VS здесь исключается за счет включения реактора Lk в цепь разряда Ск. Работа схемы ясна из временной диаграммы. Описанный выключатель типа ВА81 имеет номинальное напряжение 380 В и номинальный ток 630 и 1000 А. Количество циклов включение-отключение номинального тока равно 50-10, число отключений предельного тока КЗ-100. С помощью этого выключателя обеспечивается также управление нагрузкой с частотой включения до 7200 включений в час, АПВ после КЗ через 40 мс и другие функции защиты и управления. По описанному принципу разработан и выключатель ВА83. Полупроводниковые автоматические выключатели выпускаются и многими зарубежными фирмами (General Electric, AEG и др.). 3.2. Импульсные дуговые коммутаторы (ИДК) Наибольшее быстродействие защиты мощных тиристорных преобразователей достигается принудительным запиранием тиристоров в аварийном режиме. При этом используется естественная способность тиристоров запираться при переходе тока через нуль, что обеспечивается с помощью дополнительных источников питания (чаще всего предварительно заряженных конденсаторов). В описанных выше полупроводниковых выключателях используются как рабочие тиристоры, осуществляющие вклю- чение и отключение цепи тока, так и вспомогательные, обеспечивающие запирание рабочих. При так называемой конденсаторной защите [3.2] используются только вспомогательные тиристоры, служащие для запирания рабочих, которыми являются тиристоры защищаемого преобразователя. При всем многообразии схем конденсаторной защиты [3.2] существуют два основных способа подключения дополнительного конденсатора к преобразователю. При способе гашения встречным током подключается параллельно к запираемым тиристорам предварительно заряженный конденсатор через тиристорный ключ и разделительные фазные диоды. Напряжение конденсатора может быть меньше напряжения преобразователя, так как конденсатор выполняет роль источника тока. Способ гашения встречным напряжением основан на подключении заряженного конденсатора параллельно нагрузке. Разряд конденсатора проходит через все открытые в данный момент тиристоры преобразователя, две обмотки силового трансформатора и цепь нагрузки. Конденсатор должен быть заряжен до напряжения, превышающего напряжение преобразователя. Однако при таком способе одновременно обесточивается и анодная, и катодная группы тиристоров преобразователя. Основная особенность устройств конденсаторной еащиты, выполненных указанными способами, а также описанных выше выключателей характеризуется использованием тиристоров в качестве ключевого управляющего элемента. Это означает, что конденсатор не только является источником противотока, необходимого для запирания тиристоров преобразователя, но также выполняет функции элемента, осуществляющего ограничение и отключение аварийного тока и запирание тиристорного ключа. Практически вся электромагнитная энергия контура] при этом переходит в энергию заряда конденсатора. Следствием этого является ряд недостатков, резко выраженных при защите преобразователей большой мощности. Во-первых, необходимы неполярные конденсаторы большой емкости, которая при напряжении заряда ЮЗД В может достигать 10" мкФ и более. Применение же полярных конденсаторов по специальной схеме приводит к существенному ;(в 3-4 раза) дополнительному увеличению емкости. По сравнению с емкостью конденсаторов, необходимых лишь для снижения тока в цепи тиристоров преобразователя до нуля, емкость увеличивается по меньшей мере в 3-5 раз. Кроме того, из-за большой емкости коммутирующего конденсатора задерживается достижение максимума разрядным током конденсатора, что вызывает задержку начала ограничения аварийного тока до 2-3 мс. Таким образом, значительно снижается эффективность этого метода защиты. Наконец, даже при боль- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [23] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |