Раздел: Документация
0 ... 42 43 44 45 46 47 48 49 БКН1 WWW -it "4-4 rT СУ 1ф 5* vs. БЗ AT вкнг Рис. 6.3. Обобщенная1 схема электронных защит управляемого выпрямителя в проводящем состоянии остаются только те из них, которые к моменту формирования команды проводили ток нагрузки. При этом прохождении тока через нуль под воздействием переменного сетевого напряжения эти тиристоры выключаются и поступление электроэнергии от сети в нагрузку прекращается. Наличие индуктивности £ф в цепи постоянного тока затягивает процесс выключения и снижает эффективность этого способа защиты. В то же время индуктивность £ф ограничивает скорость нарастания тока в контуре КЗ и тем самым облегчает реализацию другого способа электронной защиты—перевода выпрямителя в инверторный режим по сигналу с БЗ путем сдвига управляющих импульсов в области инвертирования. В этом случае в зависимости от схемотехнического исполнения СУ и БЗ ток в короткозамкнутом контуре может быть ограничен на заданном уровне или снижен до нуля. В последнем случае энергия, накопленная в £ф, инвертируется в сеть, а тиристоры вьгарямителя выключаются. Значительно большее быстродействие защиты при выключении тиристоров может быть достигнуто принудительным их выключением (искусственной коммутацией) посредством подключения предварительно заряженного в соответствующей полярности конденсатора Ск. Последний при включении вспомогательного тиристора KSj по сигналам от БЗ обеспечивает принудительное выключение тиристоров выпрямителя. Быстродействие такой защиты определяется в основном временами формирования сигнала от БЗ и включения тиристора VSx. Рассмотренные способы электронной защиты не обеспечивают отключения выпрямителя от сети, если для этого не 272 предусмотрены специальные меры, например по срабатыванию входного автомата, поэтому они неэффективны при внутренних авариях. Более универсальным способом защиты является шунтирование выхода тирисгорного комплекта выпрямителя токоограничивающим резистором R0 с низким противлением (рис. 6.3). При возникновении аварии сигнал с БЗ поступает на управляющий электрод тиристора VS2, включение которого шунтирует тиристорный комплект. Этот способ защиты особен- / но эффективен при высоких требованиях к выходному напряжен нию выпрямителя, например, в части допустимых перенапряжений, уровня пульсаций и др., возникающих при аварии. Включение шунтирующего тиристора VS2 исключает влияние повышенного сетевого напряжения и , аварийных режимов работы выпрямителя на потребителя. При этом может быть обеспечено высокое быстродействие защиты непосредственно потребителя. Далее по мере нарастания тока через сопротивление R0 шунтирующей цепи увеличиваются фазные токи на стороне переменного напряжения и происходит срабатывание сетевого автомата. Очевидно, что уставка по току срабатывания автомата, тепловой эквивалент тиристоров и сопротивление R0 должны быть согласованы так, чтобы исключить выход из строя тиристоров и других элементов схемы. Для организации повторного включения выпрямителя после аварии при необходимости используются входные автоматы с дистанционным управлением. В реверсивных преобразователях, работающих как в выпрямительном, так и инверторном режимах, необходимо предусматривать дополнительные защитные устройства. Это обусловлено* тем, что для инвертора, ведомого сетью, характерны такие* специфические аварийные режимы, как «опрокидывание» инвертора. В этих режимах возникает одновременная проводимость тиристоров, что приводит к возникновению КЗ не только между фазами сети переменного тока, но и на стороне постоянного тока. Причем из-за большого числа способствующих факторов вероятность возникновения таких аварий выше по сравнению с внутренними КЗ выпрямителя. Работа преобразователя в инверторном режиме возможна при наличии источника электроэнергии на. стороне постоянного тока. Поэтому в режиме «опрокидывания» инвертора начинает развиваться ток КЗ не только под воздействием сетевого напряжения, но и источника постоянного тока. Для отключения последнего необходимо предусматривать дополнительные защитные устройства, , например автоматический выключатель на стороне постоянного тока. При необходимости повышения быстродействия защиты для отключения источника постоянного тока может быть использован тиристорный контактор постоянного тока. Сигнал на срабатывание этого контактора также ■vt1 формируется от блока БЗ (рис. 6.3) при поступлении информация от аварии от соответствующих датчиков, например датчика тока ДТ. Основной функцией защитных устройств автономных инверторов является отключение инвертора в аварийном режиме от источника постоянного тока. В качестве исполнительного органа защитного устройства могут использоваться как автоматы постоянного тока, так и статические контакторы (тиристорные или транзисторные). Сигнал на срабатывание защиты обычно формируется от датчика входного тока инвертора. Однако такие защиты, являясь эффективными при внутренних авариях инвертора, не обеспечивают такой важной функции для защит вторичных источников питания, как селективное отключение короткозамкнутой цепи при питании многофидерной нагрузки. Из рис. 6.4 видно, что возникновение КЗ в любом из фидеров приводит к КЗ на выходных шинах инвертора (если пренебречь, как правило, незначительным сопротивлением кабельного соединения). Возникновение КЗ на выходе инвертора при наличии входной защиты приводит к отключению инвертора от источника питания. В результате происходит обесточивание всех потребителей инвертора. Для исключения этого явления инвертор должен устойчиво работать на КЗ, развивая в короткозамкнутом контуре ток, значение которого достаточно для срабатывания фидерной защиты. Иначе говоря, инвертор должен иметь ограничение по выходному току при КЗ. Таким свойством обладают инверторы с глубоким (практически до нуля) регулированием выходного напряжения, например транзисторный инвертор с регулированием по способу ШИМ (см. § 3.3). Если схемотехника инвертора такова, что не обеспечивает таких свойств, то необходимо предусматривать в инверторе специальные защитные устройства для селективности защит потребителей. Способы обеспечения селективности защит в основном определяются схемой инвертора и поэтому многообразны. Наиболее общим и простым среди них является способ повышения полного сопротивления контура КЗ, которого можно достигнуть за счет реактирования выходных шин или инвертора в сочетании с повышением частоты инвертирования или введением в выходные шины нелинейных элементов. Реактирование выходных шин обеспечивается включением в выходные шины инвертора последовательно с нагрузкой реакторов малой индуктивности. При возникновении КЗ по сигналу с датчика выходного тока частота инвертирования повышается так, что сопротивление короткозамкнутого контура становится достаточно большим, чтобы обеспечить устойчивую работу .инвертора при выходном токе со значением, необходимым для срабатывания фидерных защит. Этот способ 274
на •-на на Рис. 6.4. Структурная схема инвертора с многофндерной нагрузкой  Рнс. 6.5. Блок ограничения тока короткого замыкания может быть успешно использован в инверторах тока при незначительном усложнении общей схемы. Введение в выходные шины инвертора нелинейных элементов также позволяет снижать проводимость фаз инвертора до требуемого значения. Роль таких элементов могут выполнять, например, тиристоры VSi, VS2 или электромагнитный контактор К, включенные параллельно с активным сопротивлением r (рис. 6.5). В нормальном режиме работы тиристоры проводят ток нагрузки с углом проводимости Х = тс (контактор К включен). При возникновении КЗ инвертор отключается при срабатывании входных защит. После этого производится повторный пуск инвертора на короткозамкнутый контур, но уже при выключенных тиристорах (или разомкнутых контактах контактора К). В результате ток короткого замыкания ограничивается сопротивлением R. Этот способ достаточно прост и эффективен для обеспечения токов срабатывания фидерных защит при сравнительно незначительном ухудшении массогабаритных показателей преобразователя в целом. Следует отметить, что обеспечение селективности защит инвертора тока облегчается наличием на его входе сглаживающего реактора, индуктивность которого снижает скорость нарастания аварийных токов. Поэтому к быстродействию защит инверторов напряжения предъявляют более жесткие требования, реализация которых возможна только на основе электронных устройств. Особенностью построения защит силовых электронных устройств, выполненных на полностью управляемых приборах, например транзисторах, является использование возможности практически мгновенного прекращения их проводимости по сигналам соответствующих датчиков. Алгоритмы работы защит определяются схемотехникой устройств и отличаются многообразием. Например, в транзисторных инверторах, регулируемых по способу ШИМ и широко используемых в качестве звена повышенной частоты в преобразователях постоянного тока, можно выделить три вида зашиты по управлению: ограничение максимального мгновенного, значения 275 тока транзистора, ограничение среднего значения тока в нагрузке (и, следовательно, в транзисторах) и полное выключение транзисторов. Максимальное мгновенное допустимое значение тока входит в группу предельных параметров транзистора и поэтому нельзя допускать его превышения. Появление несимметрии управляющих импульсов силовыми транзисторами при наличии согласующего трансформатора приводит к его «замагничиванию» и, как следствие этого, нарастанию тока транзисторов. Задача защиты — ограничить значение тока посредством изменения скважности работы транзистора при ШИМ на допустимом уровне. Для этого в, схеме должны быть предусмотрены датчики мгновенных значений токов транзисторов. Ограничение среднего тока может быть осуществлено путем глубокого зарегулирования выходного напряжения за счет увеличения скважности работы транзисторов. Схемотехника преобразователей с ШИМ обычно позволяет сравнительно просто реализовать такой режим работы. Наиболее радикальным способом защиты является полное выключение силовых транзисторов в момент возникновения аварии. Недостаток этого способа защиты заключается в том, что он не обеспечивает протекание тока в короткозамкнутом контуре и, следовательно, срабатывания выходной защиты при КЗ в нагрузке. С другой стороны, этот способ наиболее эффективен не только при КЗ в нагрузке, но и других видах аварий, например при недопустимом повышении входного напряжения, авариях в СУ и др. Многообразие силовых электронных устройств и условий их эксплуатации обусловливает различие в способах защиты и их схемотехнического исполнения. Однако по сущности работы они во многом идентичны с рассмотренными. Отдельно рледует отметить наиболее общий для всех устройств класс защит от кратковременных перенапряжений в сетях, связанных с электронным устройством. Такие перенапряжения могут вызываться грозовыми разрядами и другими источниками мощных электромагнитных импульсов. Обычные энергопоглотительные ЛС-цепи от таких перенапряжений не эффективны. Поэтому, если по условиям эксплуатации появляется опасность возникновения таких перенапряжений, на сетевых вводах силового электронного устройства устанавливают специальные мощные полупроводниковые ограничители напряжения, имеющие вольт-амперные характеристики, аналогичные вольт-амперным характеристикам стабилитронов. Эти ограничители рассчитаны на поглощение энергии кратковременного импульса, наведенного на вводе напряжения, и ограничение значения его на допустимом элементной базой и схемой устройства уровне. 6.4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Эксплуатация систем электроснабжения, содержащих электронные устройства, как правило, связана с необходимостью проведения периодических проверок и контроля их технического состояния. Основная задача эксплуатационного контроля — допустить к работе только исправно функционирующие с заданной надежностью объекты. При контроле с отбраковкой управление качеством осуществляется путем замены вышедших из строя элементов. При контроле с восстановлением проводятся также операции по настройке и регулировке ремонтируемых узлов и блоков. В эксплуатационном контроле можно выделить следующие виды проверок: правильности функционирования, работоспособности и поиска неисправностей. Проверка правильности функционирования сводится к контролю нормальной работы основных узлов в текущий момент времени. Такой постоянный контроль осуществляется, как правило, устройствами контроля значений выходных и наиболее ответственных внутренних параметров преобразователя-. Эти устройства (различного рода датчики) совместно с соответствующими элементами автоматики обеспечивают обработку необходимой информации и формируют информацию о состоянии непрерывно контролируемых параметров. Обычно такие устройства входят в состав контролируемого объекта как составная часть СУ и защиты. Проверка работоспособности заключается в оценке возможности выполнения аппаратурой всех функций, предусмотренных рабочим алгоритмом функционирования. Например, преобразователи, находящиеся в «холодном» резерве, должны быть периодически проверены на возможность их включения и обеспечения на выходе электроэнергии требуемого качества. При проверке работоспособности могут оставаться необнаруженными неисправности в резервированных цепях, которые не влияют на выполнение преобразователем его функций. Поиск неисправностей является основной задачей диагностики технического состояния. Он проводится, как правило, при выходе устройства из строя либо с целью профилактической проверки с определенной периодичностью. В результате этого поиска выявляются дефектные компоненты, подлежащие замене при проведении ремонтно-восстановительных работ. Профилактические проверки обеспечивают контроль исправности резервных цепей и устройств, проверку правильности функционирования подсистемы контроля параметров и средств защиты. Проведение профилактических проверок позволяет обеспечить 277 0 ... 42 43 44 45 46 47 48 49
|
|||||||||||||
