Использование ключа для ударных испытаний трансформаторов

Такой ключ реализуется в виде синхронизированных выключателей или разрядников, однако наиболее приемлемым вариантом считается тиристорый двунаправленный вентиль [1–3] (рис. 1), что предполагает последовательное включение тиристоров. Управление данной процедурой выполняется следующими способами:

1. Оптотиристоры с оптическими световодами, но подобный метод существенно удорожает установку.
2. Кабельно-трансформаторная система управления. Для каждого тиристора в цепи управления имеется выпрямитель, подключаемый к вторичной обмотке трансформатора тока. Все трансформаторы нанизываются на кабель управления, по которому подается ток управления порядка 10–30 А высокой частоты. Используется при номинальных напряжениях ключа 10–30 кВ.
3. Оптоволоконная система управления со следящей системой [4] у каждого тиристора. По световому каналу передается импульс управления, а плата запуска тиристора при наличии этого импульса и положительного напряжения на вентиле подает импульсы управления на тиристор. Обычно энергии платы запуска достаточно для формирования 5–10 импульсов в интервале проводимости. Питание платы запуска осуществляется от кабельно-трансформаторной системы, выполненной по принципу п. 2. Возможно также использование энергии, накопленной конденсаторами отбора мощности в период, предшествующий запуску ключа. Однако ввиду конечной чувствительности датчика напряжения и делителей следящая система фиксирует наличие положительного напряжения на уровне более 30–50 В, что вызывает появление в силовом токе пауз и «просечек» напряжения. Рассуждая следующим образом, мы можем понять, почему так происходит. В тот момент, когда заканчивается протекание тока тиристора предыдущего направления, на тиристорах другого направления напряжение начинает расти со скоростью, определяемой R‑C‑цепями тиристоров и индуктивностью сети, причем ток в цепи отсутствует. По достижении уровня 50n В (где n— число последовательных тиристоров) датчик напряжения запустит следящую систему и тиристор включится. Столь небольшая задержка не оказывает влияния на процесс протекания тока и напряжения, но она все же существует, и о ней следует предупредить заказчика испытаний. Конечно, при обработке осциллограмм ее можно скорректировать программным (компьютерным) методом. Впрочем, присутствие задержки говорит о том, что применение следящей системы нецелесообразно.

Рис. 1. Высоковольтный симметричный тиристорный ключ для ударных испытаний

Испытания могут проводиться в однофазном или трехфазном режиме (последний выполняется без заземления обмоток). Поэтому в общем случае ключ должен быть трехфазным. Данное обстоятельство позволяет значительно упростить тиристорный ключ, трансформировав его в тиристорно-диодный (рис. 2). Дискретность управления такого ключа вдвое больше, нежели у тиристорного симметричного (6,6 мс при частоте 50 Гц), что при длительности испытаний 100–200 мс значения не имеет. На рис. 2 показаны переключатели 10, 11, которые позволяют превратить ключ в полууправляемый выпрямитель.

Рис. 2. Высоковольтный тиристорно-диодный ключ с переключателем (10, 11) в выпрямитель

Схема применения такого ключа в однофазном режиме с помощью заземления представлена на рис. 3. Трехфазный симметричный ключ можно аналогично использовать в режиме утроения допустимого напряжения коммутации. Как известно, в тиристорных вентилях параллельно каждому тиристору необходимо включать R‑C‑цепь. Обычно емкость конденсатора составляет 0,5–1 мкФ, таким образом при частоте 50 Гц сопротивление равно 6–3 кОм. Через цепь в выключенном состоянии протекает ток. Использование тиристорно-диодной схемы (рис. 2) позволяет жестко параллельно включать тиристор и диод, в результате проходная емкость ключа снижается (вместо двух R‑С‑цепей предусмотрена одна) и ток уменьшается.

Рис. 3. Схема использования ключа в однофазном режиме