Расчет ограничительных устройств для подавления схемных перенапряжений.

а) Включение силового трансформатора преобразовательной установки к питающей сети переменного напряжения (замыкание на схеме рис. 5.2 при замкнутых ).

Рис. 5.18. Напряжение на СПЦ при воздействии импульса сетевого перенапряжения

Рис. 5.19. Эквивалентная схема для расчета ограничения перенапряжений, возникающих при подключении к сети преобразовательной установки

Эквивалентная схема показана на рис. 5.19. В момент замыкается ключ S и подается ступень напряжения . Процесс представляет собой заряд конденсатора от постоянного напряжения через индуктивность ( - индуктивнось сети) и сопротивление R демпфирующего контура.

Здесь может быть использовано выражение (5.14) с подстановкой указанных выше значений и с учетом, что напряжение делится обратно пропорционально емкостям и С:

Возникают затухающие синусоидальные колебания напряжения с амплитудой до на емкости на емкости С.

Пример 5.9. Пусть требуется рассчитать зависимость от времени. Дано:

Решение.

при

Синусоидальные колебания медленно затухают. Кривая напряжения показана на рис. 5.20.

Следовательно, RС-контур с параметрами, соответствующими ограничению сетевых перенапряжений, защищает от данного схемного перенапряжения.

Если ограничение сетевых перенапряжений не нужно, емкость С может быть выбрана из соотношения

б) Включение схемы преобразователя к переменному напряжению. Замыкание при замкнутых на схеме рис. 5.2.

Электромагнитный процесс аналогичен рассмотренному в п. , но здесь ступень напряжения непосредственно прикладывается к преобразователю. В данном случае, если в преобразователе имеются демпфиру

Рис. 5.20. Напряжение на СПП, возникающее при подключении к сети преобразовательной установки ющие RС-контуры, дополнительных RС-контуров не требуется.

Рис. 5.21. Эквивалентная схема электромагнитных процессов, происходящих в преобразовательной установке при отключении силового трансформатора от сети в режиме холостого хода

Необходимо обратить внимание на включение -контуров между фазами переменного напряжения и землей для демпфирования перенапряжений, действующих между фазами и землей.

в) Отключение от сети силового трансформатора в режиме холостого хода. Эквивалентная схема показана на рис. 5.21: Е — источник переменного напряжения, — индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток, a — индуктивность контура намагничивания силового трансформатора. Ключ S замкнут, и при холостом ходе преобразователя протекает ток намагничивания по . Будем считать, что ключ S разрывает цепь в момент максимума намагничивающего тока . При резком прерывании тока энергия накопления в индуктивности благодаря возникающему на напряжению перейдет в основном в конденсатор С, при этом напряжение не должно превышать . Отсюда можно (с некоторым запасом) определить необходимые параметры демпфирующей цепи:

Пример 5.10. Пусть требуется рассчитать параметры демпфирующей цепочки при отключении трансформатора от сети. Дано: Преобразовательная установка питается от трансформатора . В момент максимума намагничивающего тока при холостом ходе цепь резко разрывается контактным выключателем (см. рис. 5.2).

Решение. Значение намагничивающего тока (приведенного к вторичной обмотке 850 В) (рис. 5.22)

Принимая во внимание несинусоидальную форму намагничивающего тока, полагаем

Рис. 5.22. Зависимость относительного значения намагничивающего тока от мощности силового трансформатора

Значение индуктивности контура намагничивающего тока

Имеем

Отсюда из (5.82) и (5.83)

г) Отключение выключателем тока нагрузки на стороне выпрямленного напряжения. Эквивалентная схема показана на рис. 5.23. Здесь — источник постоянного напряжения — преобразовательная установка; и -индуктивности рассеяния силового трансформатора; -выключатель в цепи нагрузки; -сглаживающий реактор в цепи выпрямленного тока; Z — сопротивление нагрузки; ОУ — дополнительное устройство ограничения напряжения.

Если принять, что и что прерывание тока выключателем S происходит мгновенно, то данный случай сводится к предыдущему, т. е.

Рис. 5.23. Эквивалентная схема для расчета перенапряжений, возникающих при отключении выключателем на стороне выпрямленного напряжения тока короткого замыкания в нагрузке

где - максимальное значение тока при отключении:

- номинальный выпрямленный ток.

Пример 5.11. Пусть требуется ограничить перенапряжение в ПУ согласно примеру 5.2 и трансформатор согласно примеру 5.7. Дано:

Решение.

Тогда

Параметры RС-контура в данном случае оказываются практически неприемлемыми. Поэтому функции ограничения перенапряжения необходимо возложить на устройство ограничения напряжения (ОУ) (см. рис. 5.3). Устройство ограничения напряжения может быть выполнено в виде разрядника или тиристора, соединенного последовательно с линейным или нелинейным сопротивлением (см. [5.3, с. 279]).

Возможен и другой подход к защите от перенапряжений, при котором учитываются электродинамические характеристики выключателя:

а) время гашения дуги ;

б) максимально возможное напряжение между контактами при гашении дуги

Тогда

Так как зависит от тока нелинейно, уменьшаясь вместе со снижением тока, то возможно увеличение при малых токах. Поэтому проверка величины исходя из возможного . Из эквивалентной схемы следует, что

где — индуктивность сглаживающего реактора в цепи постоянного тока; — индуктивность нагрузки.

Пример 5.12. Требуется рассчитать величину при использовании выключателя с известными параметрами. Дано: выключатель ВАТ43, 2000 А, 1050 В; собственное время отключения , максимально возможное напряжение между контактами при гашении дуги .

Решение.

согласно (5.23).