Материалы сайта
Это интересно
Разработка тиристорного преобразователя
2.3 Устройства защиты преобразователя 2.3.1 Общие положения При возникновении эксплуатационных (технологичес-ких) перегрузок и аварийных режимов, являющихся следствием нарушений работы схемы, по электрическим цепям аварийного контура протекают токи, превосходящие номинальные значения, на которые рассчитано электрооборудование. В результате воздействия аварийных токов и перегрева токопроводов нарушается электрическая изоляция, обгорают и плавятся контактные поверхности соединительных шин и электрических аппаратов. Электродинамические удары вызывают повреждение шин, изоляторов и обмоток реакторов. Для ограничения амплитуды аварийных токов и длительности их протекания применяются специальные устройства и системы защиты электрооборудования. Устройства защиты должны отключить аварийную цепь раньше, чем могут выйти из строя отдельные ее элементы. При больших перегрузках или коротких замыканиях устройства защиты должны сразу отключить всю электроустановку или часть ее с максимальным быстродействием для обеспечения дальнейшей работоспособности или, если авария является следствием выхода из строя одного из элементов цепи, предотвратить выход из строя другого электрооборудования. В случае небольших перегрузок, не опасных для оборудования в течение определенного времени, система защиты может воздействовать на предупреждающую сигнализацию для сведения обслуживающего персонала или на систему автоматического регулирования для снижения тока. Поскольку основным фактором, приводящим к выходу из строя электрооборудования, является тепловое действие аварийного тока, то по принципу построения защитные устройства делятся на токовые и тепловые. Токовые защитные устройства контролируют значения или отношения значений протекающих через оборудование токов. Тепловые защитные устройства измеряют непосредственно температуру электрооборудования. Полупроводниковые приборы обладают низкой перегрузочной способностью по сравнению с другим силовым оборудованием, и к устройствам защиты полупроводниковых выпрямителей и других преобразователей предъявляются повышенные требования. Защитные устройства в установках с полупроводниковыми выпрямителями выбираются исходя из допустимых перегрузочных характеристик силовых диодов или тиристоров с учетом того, что при этом будет защищаться и другое оборудование, находящиеся в цепи аварии, поскольку оно обладает большей перегрузочной способностью. Применение тех или иных средств защиты определяется параметрами силовой цепи преобразователя и перегрузочной способностью полупроводниковых приборов. Независимо от параметров установки и типа применяемых защитных аппаратов и систем выделяют следующие общие требования к защите. 1. Быстродействие - обеспечение минимально возможного времени срабатывания защиты, не превышающего допустимого. 2. Селективность. Аварийное отключение должно производится только в той цепи, где возникла причина аварии. А другие участки силовой цепи при этом должны оставаться в работе. 3. Электродинамическая стойкость. Максимальный ток, ограниченный защитными устройствами, не должен превышать допустимого для данной электроустановки значения по электродинамической стойкости. 4. Уровень перенапряжений. Отключение аварийного тока не должно вызывать перенапряжений, опасных для полупроводниковых приборов. 5. Надежность. Устройства защиты не должны выходить из строя при отключении аварийных токов. 6. Помехоустойчивость. При появлении помех в сети собственных нужд и в цепях управления устройства защиты не должно ложно срабатывать. 7. Чувствительность. Защита должна срабатывать при всех повреждениях и токах, опасных для полупроводниковых приборов, независимо от места и характера аварии. 2.3.2 Виды защиты зависимых преобразователей 1. Ограничение токов в силовой части. Параметрический способ ограничения тока. Ограничение токов в устройстве защиты достигается применением активных сопротивлений. Такой тип защиты применяется в маломощных установках (до 100 Вт), в установках с большей мощностью наличие дополнительных сопротивлений приводит к значительному увеличению рассеиваемой в установке мощности. Пример подобной схемы защиты представлен на рис. 44. Рис. 44. Схема защиты с использованием параметрического ограничения тока силовой части преобразователя В преобразователях большой мощности на стороне переменного тока ставят ограничительные реакторы (индуктивности). Также роль ограничительных реакторов может выполнять силовой трансформатор выпрямительной установки преобразователя. Ограничение тока за счет угла управления ( При данном способе защиты также необходимо применение ограничительной индуктивности, но значительной меньшей по значению. Часто применяют ограничение тока по замкнутой системе автоматического регулирования (ограничения). В этом отношении реверсивный преобразователь наиболее универсальный. 2. Аварийные способы защиты Эти способы защиты направлены на отключение преобразователя от сети или переводе преобразователя в инверторный режим с выдачей сигнализации. Отключение преобразователя достигается за счет снятия импульсов управления, однако, такой способ не всегда применим. В режиме непрерывных токов полностью управляемых преобразователей снятие импульсов управления недопустимо, так как в этом случае происходит срыв инвертирования, то есть наступает длительный аварийный режим. В таких случаях необходимо быстро перевести импульсы управления в область инвертирования (( ( 140((160(). Особенно недопустимо снятие импульсов управления в ведомых сетью инверторах, преобразующих энергию постоянного тока в энергию переменного тока, например, при разрядке аккумулятора. В последнем случае необходимо предусматривать защиту от пропадания сети переменного тока. Для этого применяют коммутационный аппарат, разрывающий цепь разряда аккумулятора или выполняют принудительной отключение вентилей инвертора. Защита от длительной перегрузки по току (интегральная защита) Такая защита предусматривается в тиристорных электроприводах при пуске машины, при кратковременных увеличениях механических нагрузок и тому подобное. Интегральная защита должна работать в функции подсчета ампер- секундной площади. Функциональная схема интегральной защиты представлена на рис. 45 Рис. 45. Функциональная схема интегральной защиты В схему на рис. 45 входят следующие блоки: n система фазового управления СФУ; n силовая часть выпрямителя СЧ; n датчик тока ДТ; n интегратор [pic]; n элементы сравнения ЭС; n компаратор К; n триггер Тг; n элемент световой сигнализации (ЭСС). Работа схемы заключается в следующем. При превышении напряжения на выходе интегратора Uинт значения Uоп2 срабатывает компаратор К и включается триггер Тг. Сигнал с выхода триггера поступает в СФУ для снятия импульсов управления или для перевода преобразователя в инверторный режим с целью быстрого гашения тока. Если необходимо реализовать защиту от кратковременной перегрузки большим токам, например, при коротком замыкании (КЗ), то функциональная схема в отличие от приведенной на рис. 45 будет вместо интегратора [pic]иметь сглаживающий фильтр, который предназначен для защиты функционального блока от импульсных помех. Параметры фильтра выбираются из компромиссных условий обеспечения быстродействия и помехоустойчивости защиты. Защита от перегрева силовых элементов Защита такого вида основана на непосредственном контроле температуры нагрева силовых вентилей. Для получения информации о температуре используются датчики температуры (Дt(С). В качестве датчиков температуры могут использоваться терморезистор, полупроводниковый датчик, термопара и др. Недостатком приведенных датчиков является нелинейность их рабочих характеристик, что неудобно в серийном производстве, так как каждый преобразователь приходится настраивать отдельно. Часто в качестве датчиков тока находят применение полупроводниковые терморезисторы с релейной характеристикой (позисторы), при этом исключается особая настройка преобразователя. Функциональная схема защиты силовых вентилей от перегрева представлена на рис. 46. Рис. 46. Функциональная схема защиты силовых вентилей от перегрева Схема защиты от перегрева силовых вентилей включает в себя следующие компоненты: n система фазового управления СФУ; n силовая часть выпрямителя СЧ; n датчик температуры Дt(C; n элементы сравнения ЭС; n компаратор К; n триггер Тг; n элемент световой сигнализации (ЭСС).