Unidades rectificadoras para subestaciones de tracción
Un rectificador de semiconductores, según el circuito de rectificación adoptado y el circuito de acoplamiento del transformador de potencia, puede incluirse en un circuito puente o neutro.
Unidades rectificadoras para subestaciones de tracción de transporte eléctrico urbano VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N y VAK-3000/600-N. Las designaciones de los tipos de unidades se descifran de la siguiente manera: rectificador con rectificador de válvula de silicio, para corriente nominal rectificada de 1000, 2000 o 3000 A, tensión nominal rectificada de 600 V, que funciona de acuerdo con el circuito cero.
La unidad consta de un transformador de potencia, un rectificador, un gabinete de control, gabinetes o paneles de protección y un interruptor de cátodo de alta velocidad.
Los rectificadores según los tipos de rectificador se designan como BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N y BVK-3000/600-N, lo que significa: rectificador de silicio para corriente rectificada nominal 1000, 2000 o 3000 A, rectificado nominal voltaje 600 V operando en circuito neutral.
Cada fase o brazo de la unidad rectificadora consta de válvulas conectadas en paralelo y en serie.
La conexión en paralelo de las válvulas se utiliza cuando la corriente nominal de la fase o rama supera la corriente nominal de las válvulas individuales.
La conexión en serie de válvulas se utiliza para garantizar la rigidez dieléctrica de una fase o brazo en la parte no conductora del período cuando se aplica voltaje inverso a la fase.
El número de válvulas conectadas en paralelo en la fase o rama n1 se determina en base a que la corriente de la fase o rama Ia del rectificador debe ser menor que la corriente nominal total de las válvulas conectadas en paralelo
donde Ki — factor de corriente de seguridad tomado igual a 1.35-1.8.
Cuando las válvulas se conectan en paralelo, la corriente entre ellas se distribuye de manera desigual, lo que provoca un sobrecalentamiento y fallas más rápidas de las válvulas de alta corriente y una infrautilización de las válvulas de corriente. La distribución desigual de corriente entre válvulas conectadas en paralelo se debe al hecho de que las válvulas en la práctica difieren algo entre sí en sus ramas directas de características de corriente-voltaje y resistencias térmicas.
Para igualar la corriente entre válvulas conectadas en paralelo, se pueden utilizar resistencias óhmicas conectadas en serie con las válvulas o divisores de corriente inductivos.
Arroz. 1. Diagrama de un divisor de corriente inductivo para dos válvulas conectadas en paralelo: If — corriente de fase, I2v, I1v — corriente de válvula
Arroz. 2. Esquema de un divisor de corriente inductivo para tres válvulas conectadas en paralelo
Rara vez se utilizan resistencias óhmicas conectadas en serie con las válvulas debido a la aparición de pérdidas adicionales y disminución de la eficiencia del rectificador.
En instalaciones de alta potencia se suelen utilizar divisores de corriente inductivos.
En la Fig.1 muestra un diagrama de un divisor de corriente inductivo para dos válvulas conectadas en paralelo. El separador consiste en un núcleo de acero en el que se enrollan dos bobinas idénticas, conectadas de tal manera que los flujos magnéticos generados por ellas son de dirección opuesta.
Con la desigualdad de corriente en las ramas paralelas, el flujo magnético resultante aparece en el núcleo, lo que crea una caída de voltaje adicional en el devanado con una corriente menor.Esto logra una igualación de la corriente en los devanados y en las válvulas conectadas en paralelo. Se requiere una pequeña cantidad de e para igualar la corriente en las válvulas en paralelo. por lo que los devanados divisores constan de un pequeño número de vueltas.
En la Fig. 2 muestra un diagrama de un divisor de corriente inductivo para tres válvulas conectadas en paralelo. El divisor consta de un núcleo magnético de tres barras con dos bobinas en cada tira. Cada una de las válvulas conectadas en paralelo está conectada a la fase a través de dos bobinas conectadas en serie ubicadas en barras diferentes. A medida que aumenta la corriente en una rama paralela, se induce una e adicional. etc. v. en las otras dos ramas, igualando así la corriente en los devanados del divisor y válvulas.
Los divisores se implementan de la misma manera con una mayor cantidad de puertas conectadas en paralelo. El número de válvulas conectadas en serie en cada tramo o fase se elige de modo que la tensión inversa nominal total de todas las válvulas conectadas en serie sea mayor que la tensión inversa máxima aplicada al brazo o fase con el circuito de corrección seleccionado (puente o cero)
donde Σrev.vent es la suma de las válvulas nominales conectadas en serie inversa, max es el voltaje inverso máximo por fase o brazo para un circuito rectificador dado, Ki es el factor de seguridad de voltaje tomado igual a 1.45-1.8.
Por lo tanto, el número de puertas conectadas en serie n2 será
El número de válvulas de avalancha conectadas en serie se elige igual a
Para garantizar una distribución uniforme de la tensión inversa entre las válvulas conectadas en serie, se conecta en paralelo a las válvulas una cadena de resistencias de derivación RØ conectadas en serie, con resistencias iguales, que sirven como divisor de tensión. El valor de resistencia de las resistencias de derivación RØ se selecciona según la clase y el número de válvulas conectadas en serie en el rango de 1,5-5 kΩ.
La irregularidad de la distribución de corriente a lo largo de las ramas paralelas de una fase o brazo no debe exceder el ± 5 % de la corriente promedio medida en la rama paralela, y con una corriente de carga superior al 100 % del modo nominal, la corriente de cortocircuito debe no exceder ± 10%. La distribución no uniforme de voltajes inversos en las válvulas no debe exceder el ± 10% del voltaje inverso de operación promedio aplicado a la válvula.
En la Fig. 3 muestra el esquema de conexión de una fase de la unidad rectificadora BVK-1000/600-N.
Los rectificadores BVK con válvulas antiavalancha se fabrican en fábrica con gabinetes de protección contra sobretensiones de CA y se quitan los lados vivos.
La protección contra sobretensiones en el lado de CA de estos rectificadores consiste en condensadores C1 y resistencias R1 conectadas en estrella o triángulo, que están conectadas a las fases del devanado secundario del transformador (Fig. 4).
Arroz. 3.Esquema de conexión de una fase de BBK-1000/600-N
Arroz. 4. Esquema del bloque rectificador VAK con protección contra sobretensiones.
Esta protección utiliza condensadores KM-2-3,15 con una capacidad de 7,5-8 microfaradios, resistencias PE-150 con una potencia de 150 W y una resistencia de 5 ohmios, y fusibles PK-3 con un fusible de 7,5 amperios.
La protección contra sobretensiones de maniobra en el lado de la corriente rectificada la proporcionan dos condensadores C2 IM-5-150, con una capacidad de 150 microfaradios, conectados en paralelo. Dos resistencias R2 de 5 ohmios están conectadas en serie con ellos. Los condensadores con resistencias se conectan entre los polos positivo y negativo de la unidad rectificadora a través de un fusible PK-3 con un fusible de 50 A.
Arroz. 5. Circuito de protección contra sobretensiones del lado del devanado de la válvula del transformador y corriente rectificada
La sobretensión en las barras de la aparamenta de CC, cuando un interruptor rápido desconecta las corrientes de cortocircuito en la línea, no supera los 2 kV, es decir, no supera la rigidez dieléctrica del circuito serie de las válvulas. Pero las válvulas pueden verse afectadas por sobretensiones resultantes de la adición de sobretensiones cuando las corrientes de cortocircuito en la línea son desconectadas por interruptores de alta velocidad con sobretensiones de las corrientes de conmutación en las propias válvulas.
Para proteger los rectificadores de semiconductores de sobretensiones, se recomienda un circuito que utilice pararrayos y condensadores (Fig. 5). Los limitadores RV1-00 se instalan en el lado de la válvula del transformador, incluido uno entre cada fase y el terminal neutro o negativo del transformador.Debido a que los limitadores se disparan por un tiempo de 2 a 20 μs, y las sobretensiones aparecen en fracciones de microsegundo, es necesario instalar capacidades de 0,5 μF en paralelo con los limitadores. Las capacitancias se conectan a las bobinas de las válvulas a través de fusibles PK-3.
Del lado de la corriente rectificada entre los polos positivo y negativo, las válvulas de avalancha se encienden con un voltaje de avalancha total de 900 - 1000 V. Las válvulas están conectadas al bus positivo a través de fusibles PC-3. Estructuralmente, esta protección es un panel getinax con fusible, dos válvulas de avalancha VL-200 y dos resistencias montadas. El panel se instala en la jaula con un interruptor catódico. En la Fig. La figura 6 es una vista acotada del panel de protección contra sobretensiones lado corriente rectificada.
Para proteger contra sobretensiones atmosféricas, se recomienda instalar bloques de terminales en el polo positivo (tanto las líneas de trole como el negativo) de la línea aérea.
Debido al hecho de que las válvulas de avalancha pueden pasar brevemente corrientes significativas en la dirección opuesta, conectadas en paralelo con las válvulas, es posible que no se instalen los circuitos RØ y R — C. Por lo tanto, los bloques rectificadores BVKL no tienen circuitos R — C, que simplifica el diagrama de bloques. Sin embargo, para garantizar el correcto funcionamiento, el circuito de seguimiento del estado de las válvulas del circuito RSh también se mantuvo en los bloques rectificadores con válvulas de avalancha.
Arroz. 6. Panel de protección contra sobretensiones en el lado de la corriente rectificada: a — vista frontal, b — vista superior, 1 — resistencias, 2 — válvulas de avalancha, 3 — fusible PK -3
El control del estado de las válvulas se realiza especificando los relés (mezcladores) conectados a los puntos medios de las ramas paralelas de las válvulas de cada fase o brazo, que tienen el mismo potencial (o una diferencia de potencial muy pequeña debido a las diferencias en las características de las válvulas).
En caso de falla de una válvula en cualquier brazo de un ramal paralelo de válvulas, debido a un cambio en la resistencia de este brazo, se presenta una diferencia de potencial entre los puntos de conexión de los mezcladores, la cual es suficiente para que el mezclador funcione y cierre el Contactos.
El contacto mezclador cierra el circuito de cada devanado secundario del transformador de señal TC, provocando así un cambio en el flujo magnético en el circuito magnético y activando el relé de protección, que a su vez cierra el circuito a una señal o dispara la unidad rectificadora. El transformador de señal aísla simultáneamente los contactos del extintor de los circuitos de 220 V.
El panel del gabinete de control al lado de los mezcladores muestra los números de circuito paralelo y de fase entre los cuales están conectados los mezcladores. Una bandera caída en el extintor indica qué circuito buscar fallas.
Los rectificadores se fabrican en forma de armarios de estructura metálica con puertas dobles, puertas delanteras y traseras y paredes laterales desmontables. Dentro de los gabinetes se montan paneles removibles de material aislante, en los que se unen válvulas con enfriadores. Las válvulas de un circuito en serie están unidas a cada panel.
Con el fin de proporcionar mayor rigidez dieléctrica a la unidad rectificadora, para reducir la posibilidad de superposición entre las válvulas o sus enfriadores de aire, los paneles de válvulas en el gabinete se colocan de tal manera que exista la menor diferencia de potencial entre ellos.
Dentro del armario, por un lado, hay barras colectoras de CA a las que se conectan ramas de válvulas paralelas mediante divisores de corriente. El suministro de cables de ánodo desde el transformador hasta las barras se puede realizar tanto desde abajo como desde arriba, por otro lado, hay una tira de cátodo con una derivación. La carcasa del rectificador está instalada de tal manera que es posible repararla no solo desde la parte delantera y trasera, sino también desde el lateral.
Se monta un ventilador en la parte superior del gabinete, que crea un flujo de aire de enfriamiento de abajo hacia arriba. Un relé de aire está montado en la carcasa del ventilador, que controla el flujo de aire de refrigeración.