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1案例

在大嶺礦井設(shè)備35/6kV變電所的過(guò)程中，因?yàn)?/span>1號(hào)鎘鎳直流屏無(wú)法正常調(diào)試，雖經(jīng)多次檢修但一向不能正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)對(duì)直流屏進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)是充電操控器(CCH）內(nèi)部元件損壞而處于不正常的作業(yè)狀況形成充電設(shè)備失控。經(jīng)對(duì)CCH操控器內(nèi)部接線進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)CCH操控器沒(méi)有保護(hù)設(shè)備，使得充電操控器很簡(jiǎn)單受到過(guò)電壓的影響形成操控器失控，導(dǎo)致充電電壓過(guò)高或過(guò)低，電池不能正常充電。

2故障分析

2.1直流屏操控電路作業(yè)原理

直流屏操控實(shí)測(cè)電路簡(jiǎn)圖如圖1所示。

從圖1中能夠看出這是直流屏單相半控橋式整流電路，因?yàn)橛胁恍锌卦O管存在，電感足夠大時(shí)，流過(guò)元件的電流為矩形波，在操控角為α時(shí)觸發(fā)晶閘管T1導(dǎo)通，電流經(jīng)過(guò)T1和D9向負(fù)載供給電流，當(dāng)V2下降到零并變負(fù)后，因?yàn)殡姼械男Ч?/span>T1將繼續(xù)導(dǎo)通。D8和D9兩個(gè)二極管是共陰極接法，所以D8導(dǎo)通而D9關(guān)斷，電感中電流將經(jīng)過(guò)T1與D8續(xù)流，輸出電壓V3;為這2個(gè)管子的正向壓降，接近于零。當(dāng)T2在相應(yīng)操控角α處觸發(fā)導(dǎo)通后，T1關(guān)斷，電源經(jīng)過(guò)T2和D8又向負(fù)載供給電流。在電源電壓負(fù)半周過(guò)零時(shí)，則D9導(dǎo)通而D8關(guān)斷，電感經(jīng)過(guò)T2和D9續(xù)流，V3也接近于零。

下次T1觸發(fā)導(dǎo)通后重復(fù)上述過(guò)程。根據(jù)各元件的導(dǎo)通狀況，可知輸出電壓波形及各元件電流波形如圖2所示。

此類(lèi)直流屏電路在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)突然把操控角α增大到180°或許突然把觸發(fā)電路堵截時(shí)，會(huì)發(fā)生一個(gè)晶閘管直通，另2個(gè)二極管輪番導(dǎo)電的失控現(xiàn)象，例如堵截觸發(fā)電路時(shí)正值T1導(dǎo)通，當(dāng)V2變負(fù)時(shí)，因?yàn)殡姼械男Ч?，使電流?jīng)過(guò)T1和D8續(xù)流。當(dāng)V2又為正時(shí)，因?yàn)?/span>T1管自身已經(jīng)導(dǎo)通，所以電流又經(jīng)過(guò)T1和D9給負(fù)載供給電流。這樣正負(fù)半周時(shí)D9、D8輪番導(dǎo)通，T1不能及時(shí)關(guān)斷，此時(shí)輸出電壓V3的波形相當(dāng)于半波不行控整流時(shí)的波形。為了防止這種失控狀況的發(fā)生，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管D10，使負(fù)載電流經(jīng)過(guò)D10續(xù)流，而不再經(jīng)過(guò)T1，使T1康復(fù)阻斷能力。

加了續(xù)流二極管后其輸出電壓波形V3與不加續(xù)流二極管時(shí)相同。原先流經(jīng)橋臂上元件的續(xù)流電流變成經(jīng)過(guò)二極管續(xù)流。各原件中流過(guò)的電流波形和變壓器副邊電流波形顯著有必定的間隔。每個(gè)周期中流過(guò)晶閘管T1、T2、D8、D9的電流波形寬度都是π—α，其電流有效值為（Id為負(fù)載電流)

圖1所示直流屏電路結(jié)構(gòu)上雖然滿(mǎn)足了使晶閘管KP一20的正常作業(yè)要求及充電回路的作業(yè)要求，并且采取了添加續(xù)流二極管的措施來(lái)防止單相橋式半控整流電路在電感性負(fù)載電路里某些條件下的失控現(xiàn)象，但還不能掃除其它原因形成過(guò)電壓或過(guò)電流。

晶閘管的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于串級(jí)雙晶體管模型P一N一P一N4層結(jié)構(gòu)，因而具有3個(gè)PN結(jié)，別離引出陽(yáng)極A，陰極K，門(mén)極G。在圖3結(jié)構(gòu)里不管在PNP和NPN晶體管的A一K端點(diǎn)施加正向電壓仍是反向電壓，其中的P一N一P一N結(jié)構(gòu)都處于高阻阻斷狀況，只經(jīng)過(guò)很小正向漏電流或很小的反向漏電流，與一般二極管的反向特性類(lèi)似。一旦門(mén)極電流Ic注入G點(diǎn)，就會(huì)因?yàn)樾纬杉ち业恼答亴?dǎo)致PNP和NPN進(jìn)入完全飽滿(mǎn)狀況，即晶閘管飽滿(mǎn)導(dǎo)通。

因而，當(dāng)K與A接受反向電壓時(shí)，如果門(mén)極G未與其它回路相聯(lián)為斷開(kāi)狀況時(shí)，G與K就相當(dāng)于一個(gè)接受反向電壓的二極管，接受的電壓與A和K相同。而A和K所接受電壓為340v，所以G與K就要接受340V的電壓。

為證明這點(diǎn)，取下1號(hào)鎘鎳電池直流屏CCH操控器，經(jīng)送電丈量發(fā)現(xiàn)晶閘管KP一20的G與K之間有340的溝通電壓，然后證明了變壓器副邊電壓經(jīng)過(guò)晶閘管的門(mén)極而加到CCH操控器的內(nèi)部元件上，使得CCH操控器內(nèi)部元件簡(jiǎn)單損壞，并且集成塊的作業(yè)狀況也簡(jiǎn)單受到攪擾，形成CCH操控器的失控。

2.2過(guò)電壓的發(fā)生

另一方面，直流屏變壓器溝通側(cè)也會(huì)因?yàn)榇笕萘控?fù)載如大變比變壓器的合閘瞬間、其它負(fù)載堵截電源時(shí)以及整流變壓器電刀閘的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，也會(huì)因?yàn)槌醮渭?jí)繞組間的分布電容，變壓器的鼓勵(lì)電流的驟變?cè)诖渭?jí)發(fā)生瞬時(shí)過(guò)電壓，其尖峰值可達(dá)作業(yè)電壓峰值的6倍以上，如圖4所示。

而晶閘管從導(dǎo)通到阻斷，線路電感發(fā)生的感應(yīng)電勢(shì)非常大，其數(shù)值可達(dá)作業(yè)電壓峰值的5～6倍。它與電源電壓串聯(lián)反向加在已康復(fù)阻斷的元件上極易導(dǎo)致晶閘管的反向擊穿。還有一個(gè)不行忽視的原因是，本電路是用于蓄電池充電，因而不行防止直流電勢(shì)對(duì)可控硅整流電路的影響。很顯著，當(dāng)V3大于電勢(shì)E時(shí)，Ia才大于零即晶閘管導(dǎo)通，此時(shí)，V3=E＋IdRo。特別在反電勢(shì)負(fù)載R。較小時(shí)還很簡(jiǎn)單形成過(guò)流。并且，負(fù)載串聯(lián)的電感L不合適時(shí)，雖然能改進(jìn)輸出電流的平穩(wěn)性，但也會(huì)使V3出現(xiàn)瞬時(shí)高壓。

因而，直流屏需在變壓器副邊并聯(lián)阻容串聯(lián)電路以吸收瞬時(shí)高壓。一起，還能夠添加阻隔保護(hù)電路。因?yàn)楣怆娮韪糇顬槔慰?，可添加如圖5所示的光電阻隔回路2套。

只需取下圖1所示的D1和D2兩個(gè)二極管，然后接到MOC4021光電阻隔器的二極管側(cè)，另外2個(gè)端點(diǎn)按圖5所示接到晶閘管的操控極G和陽(yáng)極A上。Rc及Rx的參數(shù)規(guī)劃如下:

此外，為了防止直流屏電路短路或過(guò)載，還要設(shè)備快速熔斷器或運(yùn)用普通的RL螺旋式熔斷器，但需求注意的是熔斷器的額定電流不大于晶閘管作業(yè)電流的2/3。

總結(jié)

直流屏添加光電阻隔電路后，一方面能夠操控晶閘管對(duì)充電操控器(CCH）內(nèi)部元件的影響，使得當(dāng)2個(gè)晶閘管中任一個(gè)損壞或許當(dāng)續(xù)流二極管Dro損壞時(shí)，不會(huì)形成操控器(CCH)失控。另一方面，又可防止兩晶閘管操控回路中任一回路故障時(shí)所形成的充電電壓過(guò)高或過(guò)低的不行調(diào)控故障。并且可防止晶閘管及續(xù)流二極管故障時(shí)所形成的直流屏充電電壓過(guò)高而報(bào)警及故障堵截回路不起效果，然后提高了電池充電的牢靠性。