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1案例

在大嶺礦井設(shè)備35/6kV變電所的過程中，因?yàn)?/span>1號鎘鎳直流屏無法正常調(diào)試，雖經(jīng)多次檢修但一向不能正常運(yùn)行。經(jīng)過對直流屏進(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操控器沒有保護(hù)設(shè)備，使得充電操控器很簡單受到過電壓的影響形成操控器失控，導(dǎo)致充電電壓過高或過低，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)測電路簡圖如圖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，流過元件的電流為矩形波，在操控角為α時觸發(fā)晶閘管T1導(dǎo)通，電流經(jīng)過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T1與D8續(xù)流，輸出電壓V3;為這2個管子的正向壓降，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T2和D8又向負(fù)載供給電流。在電源電壓負(fù)半周過零時，則D9導(dǎo)通而D8關(guān)斷，電感經(jīng)過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，會發(fā)生一個晶閘管直通，另2個二極管輪番導(dǎo)電的失控現(xiàn)象，例如堵截觸發(fā)電路時正值T1導(dǎo)通，當(dāng)V2變負(fù)時，因?yàn)殡姼械男Ч?，使電流?jīng)過T1和D8續(xù)流。當(dāng)V2又為正時，因?yàn)?/span>T1管自身已經(jīng)導(dǎo)通，所以電流又經(jīng)過T1和D9給負(fù)載供給電流。這樣正負(fù)半周時D9、D8輪番導(dǎo)通，T1不能及時關(guān)斷，此時輸出電壓V3的波形相當(dāng)于半波不行控整流時的波形。為了防止這種失控狀況的發(fā)生，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)一個續(xù)流二極管D10，使負(fù)載電流經(jīng)過D10續(xù)流，而不再經(jīng)過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)流二極管時相同。原先流經(jīng)橋臂上元件的續(xù)流電流變成經(jīng)過二極管續(xù)流。各原件中流過的電流波形和變壓器副邊電流波形顯著有必定的間隔。每個周期中流過晶閘管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電壓或過電流。

晶閘管的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于串級雙晶體管模型P一N一P一N4層結(jié)構(gòu)，因而具有3個PN結(jié)，別離引出陽極A，陰極K，門極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似。一旦門極電流Ic注入G點(diǎn)，就會因?yàn)樾纬杉ち业恼答亴?dǎo)致PNP和NPN進(jìn)入完全飽滿狀況，即晶閘管飽滿導(dǎo)通。

因而，當(dāng)K與A接受反向電壓時，如果門極G未與其它回路相聯(lián)為斷開狀況時，G與K就相當(dāng)于一個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)過晶閘管的門極而加到CCH操控器的內(nèi)部元件上，使得CCH操控器內(nèi)部元件簡單損壞，并且集成塊的作業(yè)狀況也簡單受到攪擾，形成CCH操控器的失控。

2.2過電壓的發(fā)生

另一方面，直流屏變壓器溝通側(cè)也會因?yàn)榇笕萘控?fù)載如大變比變壓器的合閘瞬間、其它負(fù)載堵截電源時以及整流變壓器電刀閘的開關(guān)斷開，也會因?yàn)槌醮渭壚@組間的分布電容，變壓器的鼓勵電流的驟變在次級發(fā)生瞬時過電壓，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對可控硅整流電路的影響。很顯著，當(dāng)V3大于電勢E時，Ia才大于零即晶閘管導(dǎo)通，此時，V3=E＋IdRo。特別在反電勢負(fù)載R。較小時還很簡單形成過流。并且，負(fù)載串聯(lián)的電感L不合適時，雖然能改進(jìn)輸出電流的平穩(wěn)性，但也會使V3出現(xiàn)瞬時高壓。

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D2兩個二極管，然后接到MOC4021光電阻隔器的二極管側(cè)，另外2個端點(diǎn)按圖5所示接到晶閘管的操控極G和陽極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充電操控器(CCH）內(nèi)部元件的影響，使得當(dāng)2個晶閘管中任一個損壞或許當(dāng)續(xù)流二極管Dro損壞時，不會形成操控器(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所形成的充電電壓過高或過低的不行調(diào)控故障。并且可防止晶閘管及續(xù)流二極管故障時所形成的直流屏充電電壓過高而報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。