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1案例

在大嶺礦井設備35/6kV變電所的過程中，因為1號鎘鎳直流屏無法正常調試，雖經多次檢修但一向不能正常運行。經過對直流屏進行檢查，發現是充電操控器(CCH）內部元件損壞而處于不正常的作業狀況形成充電設備失控。經對CCH操控器內部接線進行詳細檢查，發現CCH操控器沒有保護設備，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原理

直流屏操控實測電路簡圖如圖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，因為有不行控元件二極管存在，電感足夠大時，流過元件的電流為矩形波，在操控角為α時觸發晶閘管T1導通，電流經過T1和D9向負載供給電流，當V2下降到零并變負后，因為電感的效果，T1將繼續導通。D8和D9兩個二極管是共陰極接法，所以D8導通而D9關斷，電感中電流將經過T1與D8續流，輸出電壓V3;為這2個管子的正向壓降，接近于零。當T2在相應操控角α處觸發導通后，T1關斷，電源經過T2和D8又向負載供給電流。在電源電壓負半周過零時，則D9導通而D8關斷，電感經過T2和D9續流，V3也接近于零。

下次T1觸發導通后重復上述過程。根據各元件的導通狀況，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際運行中，當突然把操控角α增大到180°或許突然把觸發電路堵截時，會發生一個晶閘管直通，另2個二極管輪番導電的失控現象，例如堵截觸發電路時正值T1導通，當V2變負時，因為電感的效果，使電流經過T1和D8續流。當V2又為正時，因為T1管自身已經導通，所以電流又經過T1和D9給負載供給電流。這樣正負半周時D9、D8輪番導通，T1不能及時關斷，此時輸出電壓V3的波形相當于半波不行控整流時的波形。為了防止這種失控狀況的發生，在負載側并聯一個續流二極管D10，使負載電流經過D10續流，而不再經過T1，使T1康復阻斷能力。

加了續流二極管后其輸出電壓波形V3與不加續流二極管時相同。原先流經橋臂上元件的續流電流變成經過二極管續流。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為負載電流)

圖1所示直流屏電路結構上雖然滿足了使晶閘管KP一20的正常作業要求及充電回路的作業要求，并且采取了添加續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載電路里某些條件下的失控現象，但還不能掃除其它原因形成過電壓或過電流。

晶閘管的結構相當于串級雙晶體管模型P一N一P一N4層結構，因而具有3個PN結，別離引出陽極A，陰極K，門極G。在圖3結構里不管在PNP和NPN晶體管的A一K端點施加正向電壓仍是反向電壓，其中的P一N一P一N結構都處于高阻阻斷狀況，只經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，就會因為形成激烈的正反饋導致PNP和NPN進入完全飽滿狀況，即晶閘管飽滿導通。

因而，當K與A接受反向電壓時，如果門極G未與其它回路相聯為斷開狀況時，G與K就相當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，取下1號鎘鎳電池直流屏CCH操控器，經送電丈量發現晶閘管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過晶閘管的門極而加到CCH操控器的內部元件上，使得CCH操控器內部元件簡單損壞，并且集成塊的作業狀況也簡單受到攪擾，形成CCH操控器的失控。

2.2過電壓的發生

另一方面，直流屏變壓器溝通側也會因為大容量負載如大變比變壓器的合閘瞬間、其它負載堵截電源時以及整流變壓器電刀閘的開關斷開，也會因為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發生瞬時過電壓，其尖峰值可達作業電壓峰值的6倍以上，如圖4所示。

而晶閘管從導通到阻斷，線路電感發生的感應電勢非常大，其數值可達作業電壓峰值的5～6倍。它與電源電壓串聯反向加在已康復阻斷的元件上極易導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V3大于電勢E時，Ia才大于零即晶閘管導通，此時，V3=E＋IdRo。特別在反電勢負載R。較小時還很簡單形成過流。并且，負載串聯的電感L不合適時，雖然能改進輸出電流的平穩性，但也會使V3出現瞬時高壓。

因而，直流屏需在變壓器副邊并聯阻容串聯電路以吸收瞬時高壓。一起，還能夠添加阻隔保護電路。因為光電阻隔最為牢靠，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，另外2個端點按圖5所示接到晶閘管的操控極G和陽極A上。Rc及Rx的參數規劃如下:

此外，為了防止直流屏電路短路或過載，還要設備快速熔斷器或運用普通的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電流的2/3。

總結

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）內部元件的影響，使得當2個晶閘管中任一個損壞或許當續流二極管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控故障。并且可防止晶閘管及續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。