Способы защиты от аварийного режима

Ø Функциональное назначение защиты;

· прекратить развитие аварийного режима;

· сохранить работоспособными неповрежденные элементы схем.

Общий принцип защиты:

, (147)

где: I_авар – величина аварийного тока; t_защ – время срабатывания защиты; I²t_B – тепловой эквивалент вентиля.

Защита от внутренних коротких замыканий

Ø Плавкие предохранители.

Взрывного типа (ПНБ-5, ПНБ-5М).

I²_авар t₀ < I² t_В, (148)

где: I_авар – величина аварийного тока; t₀ – время отключения аварийного тока предохранителем.

Достоинства:

· малое время горения плавкой вставки.

Недостатки:

· невозможность дистанционного управления.

Рекомендуется при параллельном соединении тиристоров или диодов.

Ø Быстродействующий автоматический выключатель на стороне переменного тока.

· Электромагнитная защита при коротком замыкании, срабатывающая при I_авар.=I_{уставки}.

· Тепловая защита, срабатывающая при перегрузке установки (1,1-1,3)I_ном при t_{перегрузки} равному десяткам минут.

Достоинства:

─ допускается дистанционное управление и многократное включение (без замены).

Недостатки:

─ большое время срабатывания (десятки миллисекунд).

Ø Короткозамыкатели в сочетании с быстродействующими автоматами.

Защита от внешних коротких замыканий

Ø Автоматический выключатель на стороне переменного тока. Применяются быстродействующие масляные воздушные выключатели на стороне переменного тока (ВАТ, А3700).

Ø Автоматический выключатель на стороне постоянного тока (ВАБ).

Ø «Сеточная защита» (в момент аварийного режима блокируются импульсы, поступающие на тиристоры) – как самостоятельный способ не применяется. Используется при КЗ в нагрузке, опрокидывании инвертора.

Применяется два способа коммутации при выполнении «сеточной защиты»:

· естественная коммутация вентилей;

· искусственная коммутация вентилей.

Естественная коммутация

Принцип действия.

Если возник I_авар. в точке пересечения фазных ЭДС (рис. 148) и импульсы блокированы, то прекращение аварийного тока происходит в точке прохождения e_b через ноль (при R_Н нагрузке).

Рис. 148. Естественная коммутация.

Недостатки:

─ для несимметричного преобразователя такой способ применим только для определенного значения постоянной времени .

Принудительная коммутация:

Рис. 149. Цепь принудительной коммутации.

Устройство

VS_П – тиристор преобразователя

VS_З – тиристор защиты

С-R_огр – коммутирующая цепь

Принцип действия.

Когда VS_п открыт (рис.149), конденсатор С заряжается до ±U_C. В момент I=I_авар. блокируются импульсы всех VS_П и открывается VS_З. ±U_C прикладывается к U_a VS_П как обратное. VS_П выключается. После разряда С через VS3 он автоматически отключается, т.к. ток VS3 < I_удерж.

Рис. 150. Включение датчика. Рис.151. ВАХ тиристора.

Так как VS3 автоматически выключается ток I_aVSз<Iуд – за счёт высокого R_огр (рис. 149, 151)

Функции датчика (рис. 150):

· блокируется U_упр VS_П

· запускается упр. сиг. VS₃

Время выключения (t_выкл) преобразователя защитой соответствует:

t_выкл=t_{выкл.тир} (149)

Требования, предъявляемые к защитному аппарату

Ø Быстродействие защиты.

Определяется от момента начала аварийного режима до времени полного прерывания аварийного тока:

t_ср=t_соб.+t_дуги (150)

где t_дуги - время горения дуги; t_ср – время срабатывания автомата; t_соб – время собственного срабатывания (от начала аварийного режима до момента “трогания” контактов аппарата защиты).

Для уменьшения t_ср воздействуют на t_соб, а не на t_дуги, т.к.

, а , (151)

если изменять t_дуги, то возникнут большие U_обр на VS.

Ø Чувствительность– отклонение I_сраб от I_{уставки} (минимальный ток в аварийном режиме, при котором должна сработать защита).

Ø Селективность защиты (выборочность защиты).

Обеспечивает выборочное срабатывание защит преобразователя в зависимости от вида аварийного режима. Ток перегрузки или КЗ в нагрузке – срабатывает «сеточная защита» без отключения автомата на стороне переменного тока и т.д.

Защита от перенапряжения

Ø Внешние перенапряжения – возникают либо со стороны питающей сети, либо со стороны нагрузки. Причины возникновения – со стороны нагрузки, когда включают или выключают нагрузку.

Ø Коммутационные перенапряжения – возникают при переключении вентиля одной фазы на другую (рис 153).

Рис. 152. Однофазная двухполупериодная схема. Рис. 153 а. Импульс обратного напряжения на вентиле.

При выключении вентиля возникает прерывание i_VD1 – импульс обратного тока, что приводит к импульсу обратного напряжения вентиля, т.к. .