реакторы в цепях переменного тока; PC-сглаживающий реактор, 57-выключатель в цепи постоянного тока; РЗ- защитный реактор; Н-нагрузка; Со-межобмоточная емкость силового трансформатора; Ср.ф, Ср. с-продольные емкости реакторов РФ и PC; С3-частичные емкости на землю; ключи 55-5/7-ключи, воспроизводящие возникновение перенапряжений различного характера; VS1-VS6-вентили (тиристоры, диоды) преобразовательной установки. При установках малой и средней мощности, питающихся непосредственно от сети, в схеме, показанной на рис. 5.2, а, трансформатор заменяется перемычками А-а; В-Ь; С-с, показанными на рис. 5.2, б.

Нагрузка Н может быть рекуперативного характера, поэтому вентили VS1 - VS6 могут работать как в режиме выпрямления, так и в режиме инвертирования.

Сетевые перенапряжения воздействуют на вентили только при замкнутых контактах 57 - S3 w. S4-56.

При замыкании ключей 55 и 59 воспроизводится перенапряжение сеть-земля. Путь тока перенапряжения проходит от земли через 55, источник Е„, ключ 59, междуфазовые емкости Сф, выключатели 57-55, межобмоточные емкое! и Смо трансформатора СТ (или через перемычки А-а, В-в, С-с в преобразователях, где трансформатор отсутствует), выключатели S4, S5, S6, индуктивности /-р.ф и их продольные емкости Ср.ф, запертые и отпертые вентили VS1 - VS6, частичные емкости СЗ и Ср.с, реакторы РЗ (выключатель 57 замкнут), нагрузку Н ТЛ се. частичную емкость на землю. В указанных контурах практически наименьщей проходной емкостью обладают запертые вентили VS1- VS6 и значительная доля перенапряжения будет приложена к ним. При замыкании ключей 55 и 577 напряжегше £„ прикладывается между фазой А и землей. Контур тока охватывает 55 от земли, Е, S11, фазу А, емкость С„ (и.™ перемычки А-а), выключатель S4, проходную емкость Срф реактора, вентили VS1 и VS4, частичные емкости СЗ, Ср.с, 57 и цепь нагрузки, емкость нагрузки на землю СЗ. В данном случае также значительная доля перенапряжения придется на вентили F57 и VS4.

При замыкании ключей 577 и 570 перенапряжение прикладывается между фазами А и С. Путь тока лежит через 570 и 577. Ток обтекает первичную обмотку трансформатора и трансформируется во вторичную (или в схеме 5.3, б проходит через перемычки А-а и С-с), затем течет через S4-S6 и через вентили F57, VS4 и VS2, VS5 к частичным емкостям СЗ, Ср.с, к РЗ через нагрузку. И здесь вентили воспринимают значительную долю перенапряжения £„.

Уменьшение уровня перенапряжений на вентилях может быть достигнуто за счет:

I применения РЗ с малой проходной емкостью*; шунтирования вентилей /?С-цепями;

включения конденсаторов и варисторов между общими точками плечей ветвей и землей.

Практически используется сочетание всех трех указанных i способов: энергия перенапряжений, поступающих из сети, относительно велика, и нельзя рассчитывать, что ограничительные устройства преобразовательной установки будут уменьшать перенапряжения во всей системе. Следовательно, необходимо , устанавливать заградительные РФ, отсекающие установку от сети.

Реакторы ограничивают ток, вызываемый импульсом перенапряжения, а напряжение, возникающее при протекании • этого тока, снижается за счет подключения конденсаторов.

Сопротивления /?С-контуров поглощают энергию, протека-I ющую в схему преобразовательной установки из сети. I Аналогично РЗ на стороне нагрузки ограничивают ток от импульса перенапряжения, возникшего на стороне нагрузки.

Если энергия, протекающая в схему преобразовательной установки, при практически приемлемых значениях индуктив-

f.HocTH заградительных реакторов велика и требуются слишком большие емкости конденсаторов, для поглощения избыточной энергии используют варисторы (нелинейные сопротивления). i Пример 5.7. Рассмотрим, во сколько раз ограничивающие устройства снижают мопщость импульсов перенапряжения. Дано: сеть 3x850 В; трансформатор мощностью 10000 кВ А; , амплитуда перенапряжения £„=5кВ; /j=10kA; т„ = 54мкс. Решение. Мгновенная мощность перенапряжения ,

Р„ = 5 -10 10 • 10 = 50 -10 Вт = 50 ООО кВт.

Энергия перенапряжения

, »Г„ = 50-10-54-10- = 2700 Дж.

При наличии на входе преобразовательной установки заградительных реакторов /-=10"ЗГн и наличии ограничительных устройств, снижаюпдах перенапряжение на элементах схемы до 1200 В, получим следующие данные:

j ток, проходящий в схему преобразователя под действием перенапряжения Е„,

Е„х„ 5 10-54-10-*

. /=-=-----270 А,

* Уменьш;ние проходной емкости реакторов достигается конструкцией обмоток. Значение проходной емкости оценивается посредством измерения резонансной частоты. Реактор удовлетворяет требованиям, если резонансная частота имеет порядок мегагерц.

мгновенная мощность

р=/[/=270-1200 = 324-10 Вт; .

поглощаемая энергия

Ж=Рт„ = 324- 10-54-10- = 16,5 Дж,

т.е. мощность и энергия снижаются в 50000/324=155 раз.

Схемные перенапряжения эпизодического характера связаны с действием коммутационной аппаратуры силовой схемы ПУ. Уровень, крутизна фронта и длительность перенапряжения зависят от параметров элементов схемы преобразователя и от режима-значений токов и напряжений в момент размыкания или замыкания электрических цепей. Наиболее характерными примерами эпизодических схемных перенапряжений являются:

а) включение трансформатора преобразовательной установки к питающему высокому напряжению. В момент замыкания контактов выключателя S1, S2 к обмоткам трансформатора скачком прикладывается напряжение питающей сети Uc=UMsmm. Переходная составляющая напряжения с крутым фронтом проникает через межобмоточную емкость

в схему преобразователя (при замкнутых S4, 55, 56). Амплитуда перенапряжения на вторичной обмотке трансформатора может достигать 30-40% первичного напряжения в момент включения;

б) включение схемы преобразователя к переменному напряжению (к вторичной обмотке трансформатора, находящейся под напряжением,- 57 - 55 замкнуты-или к сети). Практически контакты механических выключателей замыкаются неодновременно. При замыкании первого контакта, например S4, к преобразователю прикладывается ступень напряжения с крутым фронтом (до 1000 В/мкс). Путь тока замыкается через продольные емкости входных реакторов, емкость структур и емкость С„.з нагрузки на землю. Поскольку барьерная емкость структур (при отсутствии параллельных демпфирующих 7?С-цепей) невелика, основная доля напряжения приложится к структурам. Это может вызвать отпирание тиристоров через анодную цепь и их повреждение. При дальнейшем ходе процесса колебательный заряд частичных емкостей может привести к появлению перенапряжений до 1,6-1,8 (при высокой добротности индуктивности-до двойной) амплитуды приложенного напряжения;

в) отключение силового трансформатора в режиме холостого хода или малой нагрузки преобразовательной установки. При этом возникают перенапряжения, вызванные обрывом намагничивающегося тока трансформатора. Малые токи резко обрываются выключателем, и накопленная электромагнитная энергия может вызвать большие (до пятикратных) перенапряжения; 194