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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(shí)，流過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T2和D8又向負(fù)載供給電流,。在電源電壓負(fù)半周過零時(shí),，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(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(shí)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(gè)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(gè)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(huì)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(shí)，如果門極G未與其它回路相聯(lián)為斷開狀況時(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(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關(guān)斷開，也會(huì)因?yàn)槌醮渭壚@組間的分布電容,，變壓器的鼓勵(lì)電流的驟變在次級發(fā)生瞬時(shí)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(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對可控硅整流電路的影響,。很顯著，當(dāng)V3大于電勢E時(shí),，Ia才大于零即晶閘管導(dǎo)通,，此時(shí),，V3=E＋IdRo。特別在反電勢負(fù)載R,。較小時(shí)還很簡單形成過流,。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(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(shí)所形成的直流屏充電電壓過高而報(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。