ЛабРаб_ТТП_2006
.pdfтоков возрастает и реле срабатывает раньше, чем ток достигнет величины статической уставки.
При медленном нарастании тока в защищаемой цепи величина разности токов определяется соотношением активных сопротивлений двух ветвей шины 1. Небольшая разность токов создает магнитный поток и, при появлении в защищаемой цепи тока, равного току уставки реле РДШ, якорь 6 притягивается к магнитопроводу 3, размыкая контакты, расположенные на планке 5.
Параллельно контактам реле РДШ включены конденсаторы 9 С1 и С2 (рисунок 5.5). При размыкании контактов РДШ, благодаря наличию конденсаторов, в цепи держащей катушки L возникает колебательный процесс спадания тока. За счет его отрицательной полуволны уничтожается остаточная намагниченность магнитопровода 4, что обеспечивает быстродействие выключателя.
5.3 Порядок выполнения работы
1 Ознакомиться с назначением выключателей постоянного тока.
2 Произвести осмотр быстродействующих выключателей ВАБ-28, АБ-2/4, ВАБ-43, ВАБ-49, обращая особое внимание на устройство выключателей, работу электромагнитного механизма, механизм включения и отключения выключателей, магнитные потоки в магнитопроводе, устройство дугогасительных камер.
3 Найти отличия в принципе действия БВ, конструкциях контактных блоков
и приводов.
4 Сравнить устройства дугогасительных камер ВАБ-28, АБ-2/4, ВАБ-43, ВАБ-49. 5 Объяснить условия образования и гашения электрической дуги 6 Подробно изучить конструкцию ВАБ-49 и устройство дугогасительной камеры.
7 С помощью принципиальной схемы управления объяснить работу выключателя ВАБ-49 при включении и отключении.
8 Изучить устройство и назначение реле РДШ.
9 Обратить внимание на установку выключателей в ячейке фидера контактной сети. РУ-3,3кВ.
4.4. Содержание отчета
1 Устройство выключателя ВАБ-49 2 Описание работы ВАБ-49 при включении и отключении
3 Принципиальная схема управления ВАБ - 49
4 Устройство и назначение реле РДШ.
5 Сравнение устройств дугогасительных камер ВАБ - 43 и ВАБ - 49. 6 Отличия выключателей ВАБ - 43, ВАБ - 49, ВАБ - 28.
40
Лабораторная работа №6 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ
АГРЕГАТЫ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
6.1 Цель работы – изучить конструктивное выполнение и технические данные преобразовательного агрегата В-ТПЕД-3,15к-3,3к-31-У3 на блоках БСЕ1 и провести испытания вентильных блоков.
6.2 Краткие теоретические сведения
Выпрямитель В-ТПЕД, одна фаза которого установлена в учебной лаборатории «Тяговые подстанции», предназначен для использования в схеме выпрямления «двенадцатипульсовой с последовательным соединением трехфазных мостов». Основные технические данные выпрямителя: Idn=3150 A,
Udn=3300 B, UdMAX=4000 B.
Выпрямитель предназначен для установки в закрытых помещениях, имеет естественное воздушное охлаждение. Выпрямительный блок выполнен из трех секций фазных-шкафов с диодными блоками (ШД) . В каждом ШД имеется 4 диодных блока БСЕ1-4В2-Д5-24 из 4 диодов типа Д453-2000 24кл. В выпрямителе каждый ШД представляет собой последовательное соединение одноименных фаз двух мостов. Каждая фаза состоит из двух параллельных ветвей, в каждой из которых по два последовательно соединенных диода.
Каждый ШД выполнен в каркасе с двухсторонним обслуживанием. В нижней части ШД расположены клеммники, на которые выведены цепи вторичной коммутации.
Вкаждом блоке диоды подобраны по величине повторяющегося
импульсного обратного тока IRRM так, что минимальное и максимальное значения IRRM четырех диодов подобранной группы, измеренные при t° = 125°С и повторяющемся импульсном обратном напряжении URRM =1000 В, отличаются не более чем на 1 мА.
Для обеспечения равномерности распределения обратного напряжения между последовательно включенными диодами и защиты диодов от пробоя параллельно каждому из них подключены шунтирующие
резисторы RШ с параметрами RШ = 300 кОм, PШ = 2 Вт (три последовательно соединенных резистора типа С2-23-2-100к) и цепочки RВ-СВ с параметрами
RВ=100 Ом, РВ=10 Вт (типа С5-35В-10-100), СВ= 0,24 мкФ, UВ=1600 В (типа МБГП-2-1600В-0,24мк).
Подробное описание конструктивного выполнения выпрямителя В-ТПЕД приведено в [6].
Вобъем профилактических испытаний полупроводниковых выпрямителей входит проверка распределения прямых токов между параллельными ветвями вентилей в блоках и проверка распределения обратных напряжений между последовательно включенными вентилями [4].
41
Основная причина неравномерного деления прямых токов между параллельно включенными вентилями состоит в расхождении прямых ветвей их вольтамперных характеристик (ВАХ). Рассмотрим вентильное плечо, состоящее из двух параллельно соединенных диодов VD1 и VD2 (рисунок 6.1.а) При приложении к плечу прямого напряжения («+» на анод, «—» на катод) по нему протекает прямой ток IFV, который каким-то образом распределяется между параллельно включенными диодами VD1 и VD2. Для нахождения токов IVD1 и IVD2 рассмотрим прямые ветви их ВАХ. Допустим, что эти ветви имеют вид, изображенный на рисунке 6.1.б. Так как диоды соединены параллельно, то прямое падение напряжения на них будет одинаково и равно UFV .Тогда, отложив это напряжение по оси абсцисс на рисунке 1, б, найдем графически токи диодов. Из
рисунка 1, б следует, что ток IVD1 более чем в два раза превышает ток IVD2 . Если каждый из диодов рассчитан на половину тока IFV,то первым выйдет из строя VD1,
как более нагруженный. После этого весь ток вентильного плеча потечет по VD2, который также сгорит.
Для выравнивания тока между параллельно включенными вентилями применяют различные способы [1]. Если выпрямитель собран на диодах, то основным способом выравнивания тока является подбор вентилей по величине амплитуды прямого падения напряжения UFМ, которая указывается в маркировке диодов.
а) |
|
|
б) |
|
|
VD1 |
VD2 |
|
|
|
|
|
|
||
I |
FV |
|
|
IF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VD1 |
|
VD2 |
IVD1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UFV |
|
|
|
|
IVD1 |
|
IVD2 |
|
IVD2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
U |
|
UF |
IFV |
|
|
|
FV |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
Рисунок 6.1 – Вентильное плечо, состоящее из двух параллельно включенных вентилей (а), и их ВАХ в прямом направлении (б)
При комплектовании вентильных плеч диоды подбирают так, чтобы суммарные прямые падения напряжения по параллельным ветвям различались не более чем на 0,25 В. В этом случае неравномерность распределения при номинальном токе не превысит ±10 % среднего значения тока по ветвям.
Основная причина неравномерного деления обратного напряжения между последовательно включенными вентилями состоит в расхождении обратных ветвей их ВАХ. Рассмотрим на рисунке 6.2.а вентильное плечо, состоящее из двух последовательно соединенных диодов VD1 и VD2. При
42
приложении к плечу обратного напряжения («—» на анод, «+» на катод) по нему протекает обратный ток IRV, который создает различные падения напряжения на последовательно соединенных диодах VD1 и VD2 —UVD1 и UVD2. Для нахождения этих напряжений рассмотрим обратные ветви их ВАХ. Допустим, что эти ветви имеют вид, изображенный на рисунке 5.2.б. Так как обратный ток диодов одинаков, то, отложив его по оси ординат на рисунке 6.2.б, найдем графические падения напряжения на VD1 и VD2. Из рисунка 5.2.б следует, что напряжение UVD1 более чем в два раза превышает напряжение UVD2. Если каждый из диодов рассчитан на половину обратного напряжения, прикладываемого к вентильному плечу, то первым произойдет пробой VD1, так как к нему прикладывается большее напряжение. После этого все напряжение вентильного плеча будет приложено к VD2, и он будет пробит [4].
а)
IRV
VD1
UVD1
VD2
UVD2
IRV
б) |
UVD1 |
|
|
||
UR |
UVD2 |
|
0 |
||
|
||
VD1 |
IRV |
|
|
||
VD2 |
|
|
|
IR |
Рисунок 6.2 – Вентильное плечо, состоящее из двух последовательно включенных вентилей (а), и их ВАХ в обратном направлении (б)
Для выравнивания обратного напряжения между последовательно включенными вентилями применяют различные способы [1]. Если выпрямитель собран на лавинных диодах, то основным способом выравнивания является включение шунтирующих резисторов RШ параллельно каждому ряду параллельно соединенных диодов (рисунок 6.3). Для лучшего выравнивания напряжения в динамических (переходных) режимах параллельно резисторам RШ включают активно-емкостные цепочки RB-CB.
При комплектовании и испытании вентильных плеч добиваются того, чтобы неравномерность распределения обратного напряжения не превышала +10% среднего значения обратного напряжения всех вентилей.
Причинами неравномерного деления прямого тока и обратного напряжения могут быть также нарушения контактов в последовательной цепи, снижение обратного сопротивления или неполный пробой отдельных вентилей, нарушение цепей шунтирующих резисторов и др.
43
6.3 Порядок выполнения работы
6.3.1 Изучение схемы и конструкции В-ТПЕД
При помощи литературы [6] изучить принципиальную схему и конструктивное выполнение выпрямителя В-ТПЕД, фаза которого установлена в лаборатории.
6.3.2 Проверка распределения прямого тока между параллельными ветвями блоков
1 Собрать схему, приведенную на рисунке 6.3, подключив провода нагрузочного трансформатора к зажимам А12 и К12.
2При помощи измерительных шунтов RS1 и RS2 и милливольтметров,
измерить ток в общем проводе — IОБЩ, который подключен к зажиму К12, а также токи, протекающие в четырех параллельных ветвях фазы выпрямителя —
I1…I4. Измерения произвести при четырех значениях IОБЩ.
Параметры измерительных приборов: амперметр рА1 – I=150 A, U=75 мB; амперметр рА2 – I=15 A, U=75 мB;
3Результаты замеров свести в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 - Результаты замеров прямых токов в параллельных ветвях блоков
Номер |
IОБЩ |
IVD1, |
IVD2, |
IVD3, |
IVD4, |
IMAX , |
IMIN , |
ICP, |
опыта |
|
A |
A |
A |
A |
% |
% |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 По результатам замеров токов в параллельных ветвях фазы выпрямителя
найти среднее значение тока: IÑÐ IVD1 IVD 2 IVD 3 IVD 4
4
5 Из полученных значений токов ветвей выбрать максимальное IMAX и минимальное IMIN значения и рассчитать отклонения от средней величины:
I |
|
|
|
|
IMAX IСР |
100% |
|
MAX |
|
|
|
||||
|
|
|
IСР |
||||
|
|
|
|
|
|||
I |
|
|
IMIN IСР |
100% |
|||
MIN |
|
||||||
|
|
|
|
IСР |
|||
|
|
|
|
|
|||
6 Результаты опытов и расчетов оформить в виде таблицы 6.1. Сделать выводы.
44
R |
B |
-C |
B |
R |
B |
-C |
B |
R |
-C |
B |
R |
B |
-C |
B |
Блок А12-К12 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
RШ |
|
RШ |
RШ |
|
|
|
RШ |
|
|
|
|||||||||
VD1 |
VD2 |
VD3 |
|
|
VD4 |
Ш1 |
|
|
||||||||||||
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
|
|
|
||||||||||||||
A12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pA2 |
K |
|
RШ |
|
|
RШ |
RШ |
|
|
|
RШ |
|
12 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VD5 |
VD6 |
|
VD7 |
|
|
VD8 |
Ш2 |
|
|
|||||||||||
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
Блок А34-К34 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RШ |
|
|
RШ |
RШ |
|
|
|
RШ |
|
|
|
||||||||
VD9 |
VD10 |
VD11 |
VD12 |
Ш3 |
|
|
||||||||||||||
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
|
|
|
||||||||||||||
А34 |
R |
Ш |
|
|
R |
Ш |
R |
Ш |
|
|
|
RШ |
|
K34 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
VD13 |
VD14 |
VD15 |
|
VD16 |
Ш4 |
|
|
|||||||||||||
W2 |
рА1 Шобщ |
НТ
W1 |
~220 B |
|
|
|
ЛАТР |
Рисунок 6.3 – Схема для проверки распределения прямого тока между параллельными ветвями блоков
45
5.3.3 Проверка распределения обратного напряжения между последовательно соединенными вентилями
1Собрать схему, приведенную на рисунке 6.4. В данной схеме блок А12-К12 и блок А34-К34 включены встречно для возможности измерения обратного напряжения сразу на всех вентилях двух блоков.
2При помощи электростатического вольтметра и специальной изолировочной штанги произвести измерения обратного напряжения на вентилях обоих блоков.
Измерения следует производить с особой осторожностью, так как величина испытательного напряжения UИСП= 380В.
3Результаты замеров обратных напряжений свести в таблицу 6.2.
Таблица 6.2 – Результаты замеров обратных напряжений
Номер |
UVD1, |
UVD2, |
UVD3, |
UVD4, |
UСР, |
∆ U max, |
∆ U min, |
опыта |
В |
В |
В |
В |
В |
℅ |
℅ |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 Из полученных значений напряжений ветвей выбрать максимальное UMAX, минимальное UMIN значения и рассчитать отклонения от средней величины UCP для каждого блока:
UMAX UMAX UCP 100%
UCP
UMIN UMIN UCP 100% UCP
Среднее значение обратного напряжения UСР составляет
UСР UVD1 UVD2 UVD3 UVD4 .
4
46
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
Блок А12-К12 |
|||
|
|||||||
RШ |
RШ |
RШ |
RШ |
|
|||
VD1 |
VD2 |
VD3 |
VD4 |
Ш1 |
|||
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
|
|||
RШ |
RШ |
RШ |
RШ |
К12 |
|||
А12 |
|
|
|
|
|
|
|
VD5 |
VD6 |
VD7 |
VD8 |
Ш2 |
|||
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
Блок А34-К34 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
RШ |
RШ |
RШ |
RШ |
|
|||
VD9 |
VD10 |
VD11 |
VD12 |
Ш3 |
|||
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
RB-CB |
|
|||
R |
Ш |
R |
Ш |
R |
Ш |
RШ |
|
А34 |
|
|
|
К34 |
|||
|
|
|
|
|
|
||
VD13 |
VD14 |
VD15 |
VD16 |
Ш4 |
|||
|
|
pV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≈ 380В |
|
|
|
Рисунок 6.4 - Схема проверки распределения обратного напряжения между |
|||||||
последовательно соединенными вентилями |
|
||||||
6.4 Содержание отчета
1 Принципиальная схема преобразовательного агрегата В-ТПЕД с указанием типа и параметров оборудования.
2Измерительные схемы. Тип и параметры вентилей в блоках.
3Данные измерений и расчета в таблицах 6.1 и 6.2.
4Анализ результатов испытаний и выводы.
5Эскиз выпрямителя ВТПЕД-3,15к-3,3 учебной лаборатории.
47
6.5 Контрольные вопросы
1 Назначение выпрямительного агрегата. Условные, буквенные и численные обозначения выпрямителей.
2Как выполняется защита выпрямителя от перенапряжений?
3Как выполняется защита выпрямителя от токов КЗ?
4Как выполняется защита фазы выпрямителя В-ТПЕД от пробоя вентилей с помощью блока контроля пробоя диодов (БКПД)?
5Как устроена система охлаждения ВТПЕД?
6Пояснить конструктивное исполнение блоков БСЕ.
7Пояснить данные опытов по ВАХ диодов.
8Методы выравнивания прямых токов между параллельно включенными диодами.
9Методы выравнивания обратного напряжения между последовательно включенными вентилями.
Список использованных источников
1Тяговые подстанции: Учеб. для вузов ж.-д. транспорта. Ю.М Бей, Р.Р.Мамошин, В.Н. Пупынин и др. — М.: Транспорт, 1986. — 319 с.
2Тяговые и трансформаторные подстанции: Учеб. для техникумов ж.- д. транспорта. Прохорский, А.А. — М.: Транспорт, 1983. — 496 с.
3Электрические подстанции: Учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. Почаевец, В.С. — М.: Желдориздат, 2001. — 512 с.
4Руководство к лабораторным работам по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции». Г.С. Кузнецова, А.Н. Штин. Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 1999г. — 44 с.
5Тяговые и трансформаторные подстанции: Методические указания к лабораторным работам. А. Н. Марикин, Ю.В. Плешаков, В.М. Федоров и др.СПб: Изд-воПГУПС, 2003.–35с.
6 Инвертирование электрической энергии на электрифицированных железных дорогах. Учебное пособие.. Выпрямительно-инверторные преобразователи тяговых подстанций. Неугодников, Ю.П.; Низов, А.С.; Штин, А.Н.–Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2002. — 84 с Ч.2
48
Юрий Павлович Неугодников Татьяна Анатольевна Несенюк
ТЯГОВЫЕ И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ
Методическое руководство к лабораторным работам
Редактор Е.А. Морозова
620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, УрГУПС
—————————————————————————————————
Подписано в печать
Бумаги тип № 1. |
Формат 60 84 1/16. |
Усл.п.л. 4,2. Уч.-изд.л. 4,9. |
|
|
|
||
Тираж 200. |
Цена договорная. |
Заказ |
|
|
|
|
|
49