Unitats rectificadores per a subestacions de tracció
Un rectificador semiconductor, depenent del circuit de rectificació adoptat i del circuit d'acoblament del transformador de potència, es pot incloure en un pont o circuit neutre.
Unitats rectificadores per a subestacions de tracció de transport elèctric urbà VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N i VAK-3000/600-N. Les designacions dels tipus d'unitats es desxifren de la següent manera: rectificador amb rectificador de vàlvula de silici, per a corrent nominal rectificat 1000, 2000 o 3000 A, tensió nominal rectificada 600 V, que funciona segons el circuit zero.
La unitat consta d'un transformador de potència, un rectificador, un armari de control, armaris o panells de protecció i un interruptor de càtode d'alta velocitat.
Els rectificadors segons els tipus de rectificadors es designen com a BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N i BVK-3000/600-N, el que significa: rectificador de silici per a corrent rectificat nominal de 1000, 2000 o 3000 A, rectificat nominal tensió 600 V que funciona en circuit neutre.
Cada fase o braç de la unitat rectificadora consta de vàlvules connectades en paral·lel i en sèrie.
La connexió en paral·lel de les vàlvules s'utilitza quan el corrent nominal de la fase o pota supera el corrent nominal de les vàlvules individuals.
La connexió en sèrie de vàlvules s'utilitza per assegurar la rigidesa dielèctrica d'una fase o braç a la part no conductora del període en què s'aplica tensió inversa a la fase.
El nombre de vàlvules connectades en paral·lel en fase o tram n1 es determina sobre la base que el corrent de la fase o pot Ia del rectificador ha de ser inferior al corrent nominal total de les vàlvules connectades en paral·lel.
on Ki — factor de corrent de seguretat presa igual a 1,35-1,8.
Quan les vàlvules es connecten en paral·lel, el corrent entre elles es distribueix de manera desigual, provocant un sobreescalfament i una fallada més ràpida de les vàlvules d'alta corrent i una infrautilització de les vàlvules actuals. La distribució desigual del corrent entre les vàlvules connectades en paral·lel es deu al fet que les vàlvules a la pràctica difereixen una mica entre si en les seves branques directes de característiques de corrent-tensió i resistències tèrmiques.
Per igualar el corrent entre vàlvules connectades en paral·lel, es poden utilitzar resistències òhmiques connectades en sèrie amb les vàlvules o divisors de corrent inductius.
Arròs. 1. Esquema d'un divisor de corrent inductiu per a dues vàlvules connectades en paral·lel: Si — corrent de fase, I2v, I1v — corrent de la vàlvula
Arròs. 2. Esquema d'un divisor de corrent inductiu per a tres vàlvules connectades en paral·lel
Les resistències òhmiques connectades en sèrie amb les vàlvules rarament s'utilitzen a causa de l'aparició de pèrdues addicionals i una disminució de l'eficiència del rectificador.
En instal·lacions d'alta potència, s'utilitzen habitualment divisors de corrent inductius.
A la fig.La figura 1 mostra un esquema d'un divisor de corrent inductiu per a dues vàlvules connectades en paral·lel. El separador consta d'un nucli d'acer sobre el qual s'enrotllen dues bobines idèntiques, connectades de manera que els fluxos magnètics generats per aquestes siguin de direcció oposada.
Amb la desigualtat de corrent a les branques paral·leles, el flux magnètic resultant apareix al nucli, la qual cosa crea una caiguda de tensió addicional en el bobinat amb un corrent més petit, d'aquesta manera s'aconsegueix una igualació del corrent en els bobinats i en les vàlvules connectades en paral·lel. Es necessita una petita quantitat d'e per igualar el corrent a les vàlvules paral·leles. de manera que els bobinatges divisors consisteixen en un nombre reduït de voltes.
A la fig. La figura 2 mostra un esquema d'un divisor de corrent inductiu per a tres vàlvules connectades en paral·lel. El divisor consta d'un nucli magnètic de tres barres amb dues bobines a cada tira. Cadascuna de les vàlvules connectades en paral·lel està connectada a la fase mitjançant dues bobines connectades en sèrie situades en barres diferents. A mesura que el corrent augmenta en una branca paral·lela, s'indueix una e addicional. etc. v. a les altres dues branques, igualant així el corrent en els bobinatges del divisor i les vàlvules.
Els splitters s'implementen de la mateixa manera amb un nombre més gran de portes connectades en paral·lel. El nombre de vàlvules connectades en sèrie a cada pot o fase s'escull de manera que la tensió inversa nominal total de totes les vàlvules connectades en sèrie sigui superior a la tensió inversa màxima aplicada al braç o fase amb el circuit de correcció seleccionat (pont o zero).
on Σrev.vent és la suma de les vàlvules nominals connectades en sèrie inversa, max és la tensió inversa màxima per fase o braç per a un circuit rectificador determinat, Ki és el factor de seguretat de tensió considerat igual a 1,45-1,8.
Per tant, el nombre de portes connectades en sèrie n2 serà
El nombre de vàlvules d'allau connectades en sèrie es tria igual a
Per tal d'assegurar una distribució uniforme de la tensió inversa entre les vàlvules connectades en sèrie, una cadena de resistències de derivació connectades en sèrie RШ, amb resistències iguals, es connecta en paral·lel a les vàlvules, que serveixen com a divisor de tensió. El valor de la resistència de les resistències de derivació RШ es selecciona en funció de la classe i del nombre de vàlvules connectades en sèrie en el rang 1,5-5 kΩ.
La desigualtat de la distribució de corrent al llarg de les branques paral·leles d'una fase o braç no hauria de superar el ± 5% del corrent mesurat mitjà a la branca paral·lela, i a un corrent de càrrega superior al 100% del mode nominal, el corrent de curtcircuit hauria de no superar el ± 10%. La distribució no uniforme de les tensions inverses a les vàlvules no ha de superar el ± 10% de la tensió inversa de funcionament mitjana aplicada a la vàlvula.
A la fig. La figura 3 mostra l'esquema de connexió d'una fase de la unitat rectificadora BVK-1000/600-N.
Els rectificadors BVK amb vàlvules sense allaus es construeixen de fàbrica amb armaris de protecció contra sobretensions de CA i els costats vius eliminats.
La protecció contra sobretensions del costat AC d'aquests rectificadors consta de condensadors C1 i resistències R1 connectades en estrella o triangle, que estan connectades a les fases del bobinatge secundari del transformador (Fig. 4).
Arròs. 3.Esquema de connexió d'una fase de BBK-1000/600-N
Arròs. 4. Esquema del bloc rectificador VAK amb protecció contra sobretensions
Aquesta protecció utilitza condensadors KM-2-3.15 amb una capacitat de 7,5-8 microfarads, resistències PE-150 amb una potència de 150 W i una resistència de 5 ohms i fusibles PK-3 amb un fusible de 7,5 amperes.
La protecció contra sobretensions de commutació al costat del corrent rectificat la proporcionen dos condensadors C2 IM-5-150, amb una capacitat de 150 microfarads, connectats en paral·lel. Dues resistències R2 de 5 ohms estan connectades en sèrie amb elles. Els condensadors amb resistències es connecten entre els pols positiu i negatiu de la unitat rectificadora mitjançant un fusible PK-3 amb un fusible de 50 A.
Arròs. 5. Circuit de protecció contra sobretensions laterals del bobinat de la vàlvula del transformador i corrent rectificat
La sobretensió a les barres de l'aparell de CC, quan un interruptor d'alta velocitat desconnecta els corrents de curtcircuit a la línia, no supera els 2 kV, és a dir, no supera la rigidesa dielèctrica del circuit en sèrie de les vàlvules. Però les vàlvules poden veure's afectades per sobretensions resultants de l'addició de sobretensions quan els corrents de curtcircuit a la línia es desactiven mitjançant interruptors d'alta velocitat amb sobretensió de corrents de commutació a les mateixes vàlvules.
Per protegir els rectificadors de semiconductors de sobretensions, es recomana un circuit que utilitzi pararrayos i condensadors (Fig. 5). Els limitadors RV1-00 s'instal·len al costat de la vàlvula del transformador, inclòs un entre cada fase i el terminal neutre o negatiu del transformador.Com que els limitadors es desencadenen durant un temps de 2 a 20 μs, i apareixen sobretensions en fraccions de microsegon, cal instal·lar capacitats de 0,5 μF en paral·lel amb els limitadors. Les capacitats es connecten a les bobines de la vàlvula mitjançant fusibles PK-3.
Al costat del corrent rectificat entre els pols positiu i negatiu, les vàlvules d'allau s'encenen amb una tensió total d'allau de 900 - 1000 V. Les vàlvules estan connectades al bus positiu mitjançant fusibles PC-3. Estructuralment, aquesta protecció és un panell getinax amb fusible, dues vàlvules d'allau VL-200 i dues resistències muntades. El panell s'instal·la a la gàbia amb un interruptor catòdic. A la fig. 6 és una vista acotada del panell de protecció contra sobretensions laterals de corrent rectificat.
Per protegir-se de la sobretensió atmosfèrica, es recomana instal·lar blocs de terminals al pol positiu (tant de les línies de carro com a la negativa) de la línia aèria.
A causa del fet que les vàlvules d'allau poden passar breument corrents significatius en sentit contrari, connectades en paral·lel amb les vàlvules, és possible que no s'instal·lin els circuits RШ i R — C. Per tant, els blocs rectificadors BVKL no tenen circuits R — C, que simplifica el diagrama de blocs. No obstant això, per garantir un bon funcionament, també es va mantenir el circuit de control de l'estat de les vàlvules del circuit RSh als blocs rectificadors amb vàlvules d'allau.
Arròs. 6. Panell de protecció contra sobretensions al costat del corrent rectificat: a — vista frontal, b — vista superior, 1 — resistències, 2 — vàlvules d'allaus, 3 — fusible PK -3
El control de l'estat de les vàlvules es realitza especificant els relés (mescladors) connectats als punts mitjans de les branques paral·leles de les vàlvules de cada fase o braç, que tenen el mateix potencial (o una diferència de potencial molt petita a causa de les diferències). en les característiques de les vàlvules).
En cas d'avaria de la vàlvula en qualsevol braç d'una branca de vàlvula paral·lela, a causa d'un canvi en la resistència d'aquest braç, es produeix una diferència de potencial entre els punts de connexió de les batedores, que és suficient perquè la batedora funcioni i tanqui el Contactes.
El contacte del mesclador tanca el circuit de cada bobinatge secundari del transformador de senyal TC, provocant així un canvi en el flux magnètic en el circuit magnètic i activant el relé de protecció, que al seu torn tanca el circuit a un senyal o per activar la unitat rectificadora. El transformador de senyal aïlla simultàniament els contactes de l'extintor dels circuits de 220 V.
El tauler de l'armari de control al costat de les batedores mostra els números de circuits de fase i paral·lel entre els quals es connecten les batedores. Una bandera caiguda al quencher indica quin circuit s'ha de buscar falles.
Els rectificadors es fabriquen en forma d'armaris metàl·lics amb portes dobles, portes frontals i posteriors i parets laterals desmuntables. A l'interior dels armaris hi ha panells desmuntables de material aïllant, sobre els quals s'adjunten vàlvules amb refrigeradors. Les vàlvules d'un circuit en sèrie estan connectades a cada panell.
Per tal de proporcionar una major rigidesa dielèctrica a la unitat rectificadora, per reduir la possibilitat de solapament entre les vàlvules o els seus refrigeradors d'aire, els panells de vàlvules de l'armari es col·loquen de manera que hi hagi la menor diferència de potencial possible entre ells.
A l'interior de l'armari, en un costat, hi ha barres de corrent altern a les quals es connecten branques de vàlvules paral·leles mitjançant divisors de corrent. El subministrament dels cables d'ànode des del transformador fins a les barres es pot fer tant des de baix com des de dalt, a l'altre costat hi ha una cinta catòdica amb derivació. La carcassa del rectificador s'instal·la de manera que és possible fer-ne el servei no només des de la part davantera i posterior, sinó també des del costat.
Hi ha un ventilador muntat a la part superior de l'armari, que crea un flux d'aire de refrigeració des de baix cap amunt. Un relé d'aire està muntat a la carcassa del ventilador, que controla el flux d'aire de refrigeració.