Redresseurs pour sous-stations de traction

Un redresseur à semi-conducteur, selon le circuit de redressement adopté et le circuit de couplage du transformateur de puissance, peut être inclus dans un pont ou un circuit neutre.

Unités de redressement pour les sous-stations de traction du transport électrique urbain VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N et VAK-3000/600-N. Les désignations des types d'appareils se déchiffrent comme suit : redresseur avec redresseur à valve au silicium, pour courant nominal redressé 1000, 2000 ou 3000 A, tension nominale redressée 600 V, fonctionnement selon circuit zéro.

L'unité se compose d'un transformateur de puissance, d'un redresseur, d'une armoire de commande, d'armoires ou de panneaux de protection et d'un interrupteur cathodique à grande vitesse.

Les redresseurs selon les types de redresseurs sont désignés comme BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N et BVK-3000/600-N, ce qui signifie : redresseur au silicium pour courant nominal redressé 1000, 2000 ou 3000 A, nominal redressé tension 600 V fonctionnant sur circuit neutre.

Chaque phase ou bras de l'unité redresseur est constitué de vannes connectées en parallèle et en série.

La connexion en parallèle des vannes est utilisée lorsque le courant nominal de la phase ou de la branche dépasse le courant nominal des vannes individuelles.

La connexion en série des vannes est utilisée pour assurer la rigidité diélectrique d'une phase ou d'un bras dans la partie non conductrice de la période où une tension inverse est appliquée à la phase.

Le nombre de vannes connectées en parallèle dans la phase ou branche n1 est déterminé sur la base que le courant de la phase ou branche Ia du redresseur doit être inférieur au courant nominal total des vannes connectées en parallèle

où Ki — facteur de courant de sécurité pris égal à 1,35-1,8.

Lorsque les vannes sont connectées en parallèle, le courant entre elles est réparti de manière inégale, entraînant une surchauffe et une défaillance plus rapide des vannes à courant élevé et une sous-utilisation des vannes de courant. La répartition inégale du courant entre les vannes connectées en parallèle est due au fait que les vannes diffèrent en pratique quelque peu les unes des autres dans leurs branches directes de caractéristiques courant-tension et de résistances thermiques.

Pour égaliser le courant entre les vannes connectées en parallèle, des résistances ohmiques connectées en série avec les vannes ou des diviseurs de courant inductifs peuvent être utilisés.

Riz. 1. Schéma d'un diviseur de courant inductif pour deux vannes connectées en parallèle : If — courant de phase, I2v, I1v — courant de vanne

Riz. 2. Schéma d'un diviseur de courant inductif pour trois vannes connectées en parallèle

Les résistances ohmiques connectées en série avec les vannes sont rarement utilisées en raison de l'apparition de pertes supplémentaires et d'une diminution du rendement du redresseur.

Dans les installations à haute puissance, des diviseurs de courant inductifs sont généralement utilisés.

En figue.La figure 1 montre un schéma d'un diviseur de courant inductif pour deux vannes connectées en parallèle. Le séparateur est constitué d'un noyau en acier sur lequel sont enroulées deux bobines identiques, connectées de manière à ce que les flux magnétiques générés par celles-ci soient de sens opposé.

Avec l'inégalité de courant dans les branches parallèles, le flux magnétique résultant apparaît dans le noyau, ce qui crée une chute de tension supplémentaire dans l'enroulement avec un courant plus faible, ce qui permet d'obtenir une égalisation du courant dans les enroulements et dans les vannes connectées en parallèle. Une petite quantité de e est nécessaire pour égaliser le courant dans les vannes parallèles. les enroulements du diviseur sont donc constitués d'un petit nombre de spires.

En figue. La figure 2 montre un schéma d'un diviseur de courant inductif pour trois vannes connectées en parallèle. Le séparateur se compose d'un noyau magnétique à trois barres avec deux bobines sur chaque bande. Chacune des vannes connectées en parallèle est connectée à la phase par deux bobines connectées en série situées sur des barres différentes. Lorsque le courant augmente dans une branche parallèle, un e supplémentaire est induit. etc. v. dans les deux autres branches, égalisant ainsi le courant dans les enroulements du diviseur et des vannes.

Les séparateurs sont mis en œuvre de la même manière avec un plus grand nombre de portes connectées en parallèle. Le nombre de vannes connectées en série dans chaque branche ou phase est choisi de sorte que la tension inverse nominale totale de toutes les vannes connectées en série soit supérieure à la tension inverse maximale appliquée au bras ou à la phase avec le circuit de correction sélectionné (pont ou zéro)

où Σrev.vent est la somme des vannes nominales inversées connectées en série, max est la tension inverse maximale par phase ou bras pour un circuit redresseur donné, Ki est le facteur de sécurité de tension pris égal à 1,45-1,8.

Par conséquent, le nombre de portes connectées en série n2 sera

Le nombre de vannes à avalanche connectées en série est choisi égal à

Afin d'assurer une répartition uniforme de la tension inverse entre les vannes connectées en série, une chaîne de résistances shunt connectées en série RØ, avec des résistances égales, est connectée en parallèle aux vannes, qui servent de diviseur de tension. La valeur de résistance des résistances de shunt RØ est sélectionnée en fonction de la classe et du nombre de vannes connectées en série dans la plage 1,5-5 kΩ.

L'inégalité de la distribution du courant le long des branches parallèles d'une phase ou d'un bras ne doit pas dépasser ± 5% du courant moyen mesuré dans la branche parallèle, et à un courant de charge supérieur à 100% du mode nominal, le courant de court-circuit doit pas dépasser ± 10 %. La distribution non uniforme des tensions inverses dans les vannes ne doit pas dépasser ± 10 % de la tension inverse de fonctionnement moyenne appliquée à la vanne.

En figue. 3 montre le schéma de connexion d'une phase de l'unité de redressement BVK-1000/600-N.

Les redresseurs BVK avec vannes anti-avalanche sont fabriqués en usine avec des armoires de protection contre les surtensions CA et les côtés sous tension retirés.

La protection contre les surtensions du côté alternatif de ces redresseurs est constituée de condensateurs C1 et de résistances R1 connectés en étoile ou en triangle, qui sont connectés aux phases de l'enroulement secondaire du transformateur (Fig. 4).

Riz. 3.Schéma de connexion d'une phase de BBK-1000/600-N

Riz. 4. Schéma du bloc redresseur VAK avec protection contre les surtensions

Cette protection utilise des condensateurs KM-2-3.15 d'une capacité de 7,5 à 8 microfarads, des résistances PE-150 d'une puissance de 150 W et une résistance de 5 ohms, et des fusibles PK-3 avec un fusible de 7,5 ampères.

La protection contre les surtensions de manœuvre côté courant redressé est assurée par deux condensateurs C2 IM-5-150, d'une capacité de 150 microfarads, montés en parallèle. Deux résistances R2 de 5 ohms sont connectées en série avec eux. Les condensateurs avec résistances sont connectés entre les pôles positif et négatif du redresseur via un fusible PK-3 avec un fusible de 50 A.

Riz. 5. Circuit de protection contre les surtensions côté enroulement de vanne de transformateur et courant redressé

La surtension dans les jeux de barres de l'appareillage à courant continu, lorsqu'un interrupteur à grande vitesse déconnecte les courants de court-circuit sur la ligne, ne dépasse pas 2 kV, c'est-à-dire ne dépasse pas la rigidité diélectrique du circuit série des vannes. Mais les vannes peuvent être affectées par des surtensions résultant de l'ajout de surtensions lorsque les courants de court-circuit dans la ligne sont coupés par des commutateurs à grande vitesse avec des surtensions provenant des courants de commutation dans les vannes elles-mêmes.

Pour protéger les redresseurs à semi-conducteurs des surtensions, un circuit utilisant des parafoudres et des condensateurs est recommandé (Fig. 5). Les limiteurs RV1-00 sont montés côté vanne du transformateur, dont un entre chaque phase et la borne neutre ou négative du transformateur.Du fait que les limiteurs se déclenchent pendant un temps de 2 à 20 μs, et que des surtensions apparaissent en fractions de microseconde, il est nécessaire d'installer des capacités de 0,5 μF en parallèle des limiteurs. Les capacités sont connectées aux bobines de vannes via des fusibles PK-3.

Du côté du courant redressé entre les pôles positif et négatif, les vannes à avalanche sont activées avec une tension d'avalanche totale de 900 - 1000 V. Les vannes sont connectées au bus positif via des fusibles PC-3. Structurellement, cette protection est un panneau getinax avec fusible, deux vannes à avalanche VL-200 et deux résistances montées. Le panneau est installé dans la cage avec un interrupteur cathodique. En figue. 6 est une vue cotée du panneau de protection contre les surtensions côté courant redressé.

Afin de se protéger contre les surtensions atmosphériques, il est recommandé d'installer des borniers sur le pôle positif (à la fois des lignes de chariot et négatif) de la ligne aérienne.

En raison du fait que les vannes à avalanche peuvent brièvement faire passer des courants importants dans la direction opposée, connectées en parallèle avec les vannes, les circuits RØ et R - C ne peuvent pas être installés.Par conséquent, les blocs redresseurs BVKL n'ont pas de circuits R - C, ce qui simplifie le schéma fonctionnel. Cependant, pour assurer un bon fonctionnement, le circuit de surveillance de l'état des vannes du circuit RSh a également été conservé dans les blocs redresseurs à vannes à avalanche.

Riz. 6. Panneau de protection contre les surtensions côté courant redressé : a — vue de face, b — vue de dessus, 1 — résistances, 2 — vannes à avalanche, 3 — fusible PK -3

Le contrôle de l'état des vannes s'effectue en spécifiant les relais (mélangeurs) connectés aux points médians des branches parallèles des vannes de chaque phase ou bras, qui ont le même potentiel (ou une très faible différence de potentiel due aux différences dans les caractéristiques des vannes).

En cas de défaillance d'une vanne dans n'importe quel bras d'une branche de vannes parallèles, en raison d'un changement de la résistance de ce bras, une différence de potentiel se produit entre les points de connexion des mélangeurs, ce qui est suffisant pour que le mélangeur fonctionne et ferme le Contacts.

Le contact mélangeur ferme le circuit de chaque enroulement secondaire du transformateur de signal TC, provoquant ainsi une modification du flux magnétique dans le circuit magnétique et actionnant le relais de protection, qui à son tour ferme le circuit à un signal ou déclenche le redresseur. Le transformateur de signal isole simultanément les contacts de l'extincteur des circuits 220 V.

Le panneau de l'armoire de commande à côté des mélangeurs indique les numéros de circuit de phase et parallèle entre lesquels les mélangeurs sont connectés. Un indicateur déposé sur l'extincteur indique dans quel circuit rechercher les défauts.

Les redresseurs sont fabriqués sous la forme d'armoires métalliques à cadre avec des portes doubles, des portes avant et arrière et des parois latérales amovibles. À l'intérieur des armoires sont montés des panneaux amovibles en matériau isolant, sur lesquels sont fixées des vannes avec refroidisseurs. Les vannes d'un circuit en série sont fixées sur chaque panneau.

Afin de fournir une plus grande rigidité diélectrique au bloc redresseur, afin de réduire la possibilité de chevauchement entre les vannes ou leurs refroidisseurs d'air, les panneaux de vannes dans l'armoire sont placés de manière à ce qu'il y ait le moins de différence de potentiel entre eux.

À l'intérieur de l'armoire, d'un côté, il y a des jeux de barres AC auxquels des branches de vannes parallèles sont connectées via des diviseurs de courant. L'alimentation des fils d'anode du transformateur aux jeux de barres peut se faire à la fois par le bas et par le haut.De l'autre côté, il y a une bande cathodique avec un shunt. Le boîtier du redresseur est installé de telle manière qu'il est possible de l'entretenir non seulement par l'avant et l'arrière, mais également par le côté.

Un ventilateur est monté sur le dessus de l'armoire, ce qui crée un flux d'air de refroidissement de bas en haut. Un relais d'air est monté sur le boîtier du ventilateur, qui contrôle le débit d'air de refroidissement.