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1案例

1996年在大嶺礦井設(shè)備35/6kV變電所的過程中,，由于1號鎘鎳直流屏無法正常調(diào)試,，雖經(jīng)多次檢修但一貫不能正常運行。通過對直流屏進(jìn)行查看,，發(fā)現(xiàn)是充電控制器(CCH）內(nèi)部元件損壞而處于不正常的作業(yè)情況構(gòu)成充電設(shè)備失控,。經(jīng)對CCH控制器內(nèi)部接線進(jìn)行詳細(xì)查看，發(fā)現(xiàn)CCH控制器沒有保護(hù)設(shè)備,，使得充電控制器很簡略遭到過電壓的影響構(gòu)成控制器失控,，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直流屏控制電路作業(yè)原理

直流屏控制實測電路簡圖如圖1所示,。

從圖1中可以看出這是直流屏單相半控橋式整流電路，由于有不可控元件二極管存在,，電感足夠大時,，流過元件的電流為矩形波，在控制角為α時觸發(fā)晶閘管T1導(dǎo)通,，電流通過T1和D9向負(fù)載供應(yīng)電流,，當(dāng)V2下降到零并變負(fù)后，由于電感的作用,，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,，電感中電流將通過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)控制角α處觸發(fā)導(dǎo)通后,，T1關(guān)斷，電源通過T2和D8又向負(fù)載供應(yīng)電流,。在電源電壓負(fù)半周過零時,，則D9導(dǎo)通而D8關(guān)斷，電感通過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)通情況，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際運行中，當(dāng)忽然把控制角α增大到180°或許忽然把觸發(fā)電路堵截時,，會產(chǎn)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,，由于電感的作用，使電流通過T1和D8續(xù)流,。當(dāng)V2又為正時,，由于T1管本身已經(jīng)導(dǎo)通，所以電流又通過T1和D9給負(fù)載供應(yīng)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,，此刻輸出電壓V3的波形相當(dāng)于半波不可控整流時的波形,。為了避免這種失控情況的產(chǎn)生，在負(fù)載側(cè)并聯(lián)一個續(xù)流二極管D10,，使負(fù)載電流通過D10續(xù)流,，而不再通過T1，使T1恢復(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)流電流變成通過二極管續(xù)流。各原件中流過的電流波形和變壓器副邊電流波形明顯有必定的距離,。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)上盡管滿足了使晶閘管KP一20的正常作業(yè)要求及充電回路的作業(yè)要求，而且采取了增加續(xù)流二極管的辦法來避免單相橋式半控整流電路在電理性負(fù)載電路里某些條件下的失控現(xiàn)象,，但還不能打掃其它原因構(gòu)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)，因此具有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)里不論在PNP和NPN晶體管的A一K端點施加正向電壓仍是反向電壓,，其間的P一N一P一N結(jié)構(gòu)都處于高阻阻斷情況,，只通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,，就會由于構(gòu)成激烈的正反饋導(dǎo)致PNP和NPN進(jìn)入徹底飽滿情況，即晶閘管飽滿導(dǎo)通,。

因此,，當(dāng)K與A承受反向電壓時，假如門極G未與其它回路相聯(lián)為斷開情況時,，G與K就相當(dāng)于一個承受反向電壓的二極管,，承受的電壓與A和K相同。而A和K所承受電壓為340v,，所以G與K就要承受340V的電壓,。

為證明這點，取下1號鎘鎳電池直流屏CCH控制器,，經(jīng)送電丈量發(fā)現(xiàn)晶閘管KP一20的G與K之間有340的交流電壓,，然后證明了變壓器副邊電壓通過晶閘管的門極而加到CCH控制器的內(nèi)部元件上，使得CCH控制器內(nèi)部元件簡略損壞,，而且集成塊的作業(yè)情況也簡略遭到攪擾,，構(gòu)成CCH控制器的失控。

2.2過電壓的產(chǎn)生

另一方面,，直流屏變壓器交流側(cè)也會由于大容量負(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，也會由于初次級繞組間的分布電容,，變壓器的鼓勵電流的驟變在次級產(chǎn)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,，線路電感產(chǎn)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)反向加在已恢復(fù)阻斷的元件上極易導(dǎo)致晶閘管的反向擊穿,。還有一個不可忽視的原因是，本電路是用于蓄電池充電,，因此不可避免直流電勢對可控硅整流電路的影響,。很明顯，當(dāng)V3大于電勢E時,，Ia才大于零即晶閘管導(dǎo)通,，此刻，V3=E＋IdRo,。特別在反電勢負(fù)載R,。較小時還很簡略構(gòu)成過流,。而且，負(fù)載串聯(lián)的電感L不合適時,，盡管能改善輸出電流的平穩(wěn)性,，但也會使V3呈現(xiàn)瞬時高壓。

因此,，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，還可以增加隔絕保護(hù)電路,。由于光電隔絕最為可靠，可增加如圖5所示的光電隔絕回路2套,。

只需取下圖1所示的D1和D2兩個二極管,，然后接到MOC4021光電隔絕器的二極管側(cè)，另外2個端點按圖5所示接到晶閘管的控制極G和陽極A上,。Rc及Rx的參數(shù)規(guī)劃如下:

此外,，為了避免直流屏電路短路或過載，還要設(shè)備快速熔斷器或運用一般的RL螺旋式熔斷器,，但需求留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)

直流屏增加光電隔絕電路后，一方面可以控制晶閘管對充電控制器(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,，不會構(gòu)成控制器(CCH)失控。另一方面,，又可避免兩晶閘管控制回路中任一回路故障時所構(gòu)成的充電電壓過高或過低的不可調(diào)控故障,。而且可避免晶閘管及續(xù)流二極管故障時所構(gòu)成的直流屏充電電壓過高而報警及故障堵截回路不起作用，然后提高了電池充電的可靠性,。