- •Министерство транспорта и связи Российской Федерации
- •Содержание.
- •1. Исходные данные
- •2. Расчёт аварийных режимов управляемого выпрямителя
- •2.1. Подготовка исходных данных
- •2.2. Короткое замыкание на шинах выпрямленного напряжения
- •2.3. Короткое замыкание при пробое тиристорного плеча.
- •2.4. Проверка тиристоров по току рабочего режима.
- •3. Определение количества последовательно включенных тиристоров.
- •4. Определение общего количество тиристоров
- •5. Определение параметров резисторов и конденсаторов.
- •5.1 Равномерное распределение прямого тока в тиристорах.
- •5.2. Равномерное распределение обратного напряжения.
- •6. Графическая часть.
- •6.1. Расчитаем угол коммутации
- •6.2. Расчет тока короткого замыкания.
- •Индивидуальное задание
- •7.1. Моделирование в Simulink
- •7.2. Функциональная схема системы управления
- •Список литературы:
2. Расчёт аварийных режимов управляемого выпрямителя
2.1. Подготовка исходных данных
Исходными данными для расчётов являются паспортные параметры установленного на подстанции основного оборудования и характеристики пинающей сети (прилагаются в задании на курсовую работу). Наиболее тяжёлыми аварийными режимами полупроводникового выпрямителя являются короткое замыкание на шинах выпрямленного напряжения и пробой вентилей, что в итоге тоже приводит к короткому замыканию.
При анализе аварийных процессов обычно принимают допущения, которые существенно упрощают расчет и практически не оказывают заметного влияния на точность полученных результатов. В курсовой работе используются следующие допущения:
При расчётах токов к.з. вентили принимаются идеальными и падением напряжения в них пренебрегаем;
Все активные и индуктивные сопротивления линейны;
Трёхфазная питающая сеть имеет синусоидальное и симметричное напряжение;
Намагничивающий ток трансформатора не учитывается.
Авария в преобразователе возникает при установившемся режиме работы питающей сети.
Активным сопротивлением питающей сети пренебрегаем.
Индуктивность в цепи выпрямленного тока равна бесконечности.
Однолинейная и расчетная схемы представлены на рисунках 1 и 2.
Развитие аварии в выпрямителе при указанных допущениях определяется параметрами цепи переменного тока (индуктивным сопротивлением - Ха и активным сопротивлением - Ra) приведёнными к напряжению вторичной обмотки трансформатора выпрямительного агрегата.
При заданной мощности короткого замыкания в питающей сети индуктивное сопротивление от источника до места подключения подстанции (с учётом приведения к напряжению U2ф ) определяется по формуле:
, Ом (1)
КТ2 – коэффициент трансформации трансформатора выпрямителя;
Uс – линейное напряжение питающей сети, кВ;
Sкз – мощность короткого замыкания, кВА.
Фазное напряжение на вторичной обмотке трансформатора выпрямителя равно:
Тогда коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора:
При подстановке полученных значений в (1) получим
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора выпрямителя, приведенное к напряжению вторичной обмотки:
, Ом (2)
UК2% - напряжение короткого замыкания трансформатора выпрямителя, %;
U2Ф - напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора выпрямителя, кВ; SТ2 - номинальная мощность трансформатора выпрямителя, кВА.
По данным выражений (1), (2) находится индуктивное сопротивление в цепи переменного тока преобразователя:
, Ом (3)
где N2 - количество трансформаторов выпрямительных агрегатов.
Активное сопротивление в цепи переменного тока преобразователя определяется по выражению:
, Ом (4)
где Ra2 – активное сопротивление фазы трансформатора выпрямителя, Ом.
Значение Ra2 определяется по формуле:
, Ом
где PK2 - мощность потерь из опыта короткого замыкания трансформатора выпрямителя, кВт.
Подставим значения в выражение (4):
2.2. Короткое замыкание на шинах выпрямленного напряжения
Для расчета принимается наиболее тяжёлый режим развития аварии. Под нагрузкой все трансформаторы и выпрямителя. Короткое замыкание происходит при работе выпрямителя с углом регулирования =0, когда ток короткого замыкания достигает максимальных значений. В курсовой работе предполагается, что с возникновением к.з. система управления блокируется и управляющие импульсы на тиристоры не поступают, начиная с очередной по времени коммутации.
Такой ток к.з. можно рассматривать как ударный и если его значение, приходящееся на один тиристор, окажется меньше паспортного ударного тока тиристора, то он при заданном к.з. приходит по ударной токовой и термической нагрузки. Проверку тиристоров по защитному показателю обычно производят при защите преобразователя с помощью плавких предохранителей. Поскольку в курсовой работе заданы мощные высоковольтные выпрямителя, то в них для защиты от токов к.з. плавкие предохранители не предусматриваются и по защитному показателю тиристоры в расчётах не проверяются.
Среднее значение тока к.з. на шинах выпрямленного напряжения определяется:
, А (5)
Так как в выражении (5) все величины и их размерности определены ранее, то
Максимальное значение тока к.з. учитывается ударным коэффициентом К:
, А
где К - переходный коэффициент от среднего к максимальному значению, определяется по графику [1, рис. 1 , приложение 1] в виде зависимости К = .
= = 0,06 определяем по графику значение К : К =2,2
Максимальное значение тока тиристорного плеча в мостовой схеме составляет:
, А
где NB - количество находящихся в работе выпрямителей.
При включении в вентильном плече "а" параллельных тиристоров максимальный ударный ток короткого замыкания, проходящий через один тиристор, будет равен:
, А (6)
где КН - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока по тиристорам, КН = 0,9.
Паспортный ударный неповторяющийся ток тиристора, взятый из [1, приложение 2], должен быть больше тока, определенного по выражению (6). Предварительно выбрав тиристор из условия, что расчетный параметр "а" в плече должен быть близким очередному большему целому числу, подбором найдём (с последующим округлением):
, (7)
где IT уд. пасп. - паспортный ударный неповторяющийся ток через открытый тиристор, 7500 А.
Из таблицы [1, приложение 2] выберем тиристор типа Т3-320:
Расчетный параметр "а" равен:
а = 6
Подставляем полученное значение "а" в уравнение (6):
IТ уд < IT уд пасп динамическая и термическая устойчивость приборов в случае к.з. на шинах выпрямленного напряжения обеспечивается.