Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя и пч

• Название: Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя и пч
• Дата: 14.11.2021
• Размер: 1.13 Mb.
• Имя файла: proektirovanie_reversivnogo_tiristornogo_preobrazovatelya_i (1)..docx
• Тип: Курсовая; #271603
• страница: 7 из 12

Защиты тиристорного преобразователя

Защита преобразователя осуществляется от внутренних и внешних аварийных режимов.

Причиной возникновения внут­ренних аварий являются всевозможные неисправности элементов самой силовой схемы тиристорного преобразователя. К ним отно­сятся:

• 
  пробой тиристоров силового моста;
  
• 
  одновременное включе­ние встречно-параллельных мостов реверсивного
  

тиристорного преобразователя с раздельным управлением группами.

К внешним авариям, которые характеризуются внешними причинами, относят­ся:

• 
  недопустимые перегрузки;
  

• 
  короткие замыкания на шинах посто­янного и переменного токов;
  
• 
  однофазное и двухфазное опрокиды­вание инвертора.
  

В вентильных преобразователях могут возникнуть аварийные режимы, сопровождающиеся недопустимыми по значению и дли­тельности токами через вентили, например, внешние и внутренние короткие замыкания; опрокидывание инвертора; появление чрезмерных уравни­тельных токов в реверсивных ТП с совместным управлением тиристорными группами; отпирание тиристоров в неработающей группе (работа группы на группу) в реверсивных ТП с раздельным управ­лением вентильными группами.

Внутренние короткие замыкания возникают вследствие потери тиристором за­пирающих свойств и закорачивании р-n структуры (пробой тири­стора).

Причинами пробоя тиристора могут явиться: высокая ско­рость нарастания тока (больше 20-200 А/мкс), нарушение механи­ческой целости р-n структуры при чрезмерном токе, усталостное

разрушение её при цикличной токовой нагрузке преобразователя.

Опрокидывание инвертора является следствием нарушения правильной коммутации тока с одного вентиля на другой. В преобразователях, имеющих трёхфазную мостовую схему, могут произойти однофазные и двухфазные опрокидывания инвертора. В первом случае аварийный ток протекает через два тиристора, соединённых с одной фазой трансформатора, который в этом случае работает в режиме холостого хода. Во втором случае ток протекает через два тиристора и две фазы трансформатора. В те полупериоды перемен­ного напряжения, когда линейное напряжение трансформатора дей­ствует согласно с напряжением источника постоянного тока, проис­ходит быстрое нарастание аварийного тока.

Опрокидывания инверторов возникают вследствие пропуска отпирания очередного тиристора (в трёхфазной мостовой схеме это приводит к двухфазному, а затем к однофазному опрокидыванию), снижения напряжения сети переменного тока, что приводит к увеличению тока инвертора и угла коммутации, который может стать больше угла опережения инвертора.

Причиной опрокидывания инвертора может быть скачок управляющего напряжения на входе системы фазового управления в сторону увеличения угла опережения, а также отпирание тири­стора под действием импульсов помех на управляющем электроде, перенапряжений или высокой скорости нарастания напряжения на тиристоре в прямом направлении.

Чрезмерные токи в контуре уравнительных токов возникают в реверсивных вентильных преобразователях с совместным управ­лением вследствие нарушения соотношения α1+α2>180°, что при­водит к появлению постоянной составляющей в уравнительном токе, насыщению уравнительных реакторов и быстрому нараста­нию уравнительного тока до аварийного.

Отпирание тиристоров в неработающей группе (открывание группы на группу) в реверсивных преобразователях с раздельным управлением вентильными группами происходит при подаче на них управляющих импульсов вследствие неисправностей в системе раздельного управления или кратковременного исчезновения и восстановления напряжения собственных нужд.

1. Требования к защите

Защита преобразователей должна действовать при внешних и внутренних к.з., при возникновении аварийных токов между тиристорными группами и при опрокидывании инвертора. При внешних к.з. и опрокидываниях инвертора защита должна отключать преоб­разователь со стороны постоянного тока.

Кроме того, при внешних к.з. желательна легализация ава­рийного тока по месту (предотвращение перехода аварийного тока на следующие по порядку коммутации в схеме вентили) и по времени (ограничение тока. к.з. первой полуволны), что должно обес­печиваться устройством защиты по управляющему электроду, ко­торое снимает или сдвигает к границе инверторного режима управ­ляющие импульсы. При опрокидываниях инвертора эта защита неэффективна.

При внутренних к.з. защита должна отключать весь преобразователь или повреждённый тиристор (защита по управляющему электроду при этом должна снять или сдвинуть к границе инверторного режима управляющие импульсы).

При появлении аварийных токов между тиристорными груп­пами защита должна разомкнуть цепь аварийного тока или отклю­чить преобразователь от сети.

Основные требования, предъявляемые к аппаратам уст­ройствам защиты, заключаются в следующем:

1. 
   Максимальное быстродействие. С ростом продолжитель­ности протекания аварийного тока увеличиваются размеры повре­ждений преобразователя, а при опрокидываниях инвертора воз­растает абсолютное, значение аварийного тока. Малая теплоём­кость кремниевого элемента и обусловленная ею высокая чувстви­тельность тиристоров к значению и продолжительности протекания аварийных токов определяют высокие требования к быстродейст­вию защиты тиристорных преобразователей.
   
2. 
   Селективность. Отключение только повреждённых венти­лей без нарушения работы исправных вентилей и преобразователя в целом. В то же время, при срабатывании защиты, отключающей преобразователь в целом, не должна срабатывать защита, отключающая вентили.
   
3. 
   Чувствительность. Обеспечение срабатывания защиты при возможно меньших значениях аварийных токов.
   
4. 
   Надёжность, помехоустойчивость, простота настройки и обслуживания.