整流柜维检修.doc

第4章 整流柜维检修
白云鹏
4.1 基础理论
整流电路
利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电压变为单向脉动电压。此节波形均把整流二极管当作理想元件，即认为它的正向导通电阻为零，而反向电阻为无穷大。但在实际应用中，应考虑到二极管有内阻，整流后所得波形，其输出幅度会减少0.6~1V，当整流电路输入电压大时，这部分压降可以忽略。
  整流电路中既有交流量，又有直流量。对这些量经常采用不同的表述方法：输入（交流）——用有效值或最大值；输出（直流）——用平均值；二极管正向电流——用平均值；二极管反向电压——用最大值。
单相整流电路
单相整流电路有单相半波整流电路、单相全波整流电路和桥式整流电路三种形式。单相半波整流电路如图4.1(a)所示。
单相半波整流电路
单相半波整流电路的工作原理
利用二极管的单向导电性，在变压器副边电压U2为正的半个周期内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载上得到半个周期的直流脉动电压和电流；而在U2为负的半个周期内，二极管反向偏置，处于关断状态，电流基本上等于零。由于二极管的单向导电作用，将变压器副边的交流电压变换成为负载两端的单向脉动电压，达到整流目的，其波形如图4.1（b）。因为这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，所以称为单相半波整流电路。

（a） （b）
图4-1 单相半波整流电路

单相桥式整流电路
与全波整流电路相比，单相全波桥式整流电路中的电源变压器只用一个副边绕组，即可实现全波整流的目的。桥式整流电路如图4-2所示。

(a) (b)
图4-2 单相全波桥式整流电路

工作原理
 单相全波桥式整流电路的工作原理
 由图可看出，电路中采用四个二极管，互相接成桥式结构。利用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，在负载RL上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反，D1、D3截止，D2、D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致。因此，利用变压器的一个副边绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电压和电流。
三相桥式整流电路
对于大功率的整流电路则需要采用三相整流电路，因为大功率的交流电源是三相供电形式。图4-3是一个电阻负载三相桥式整流电路，它有六个二极管，D1、D3、D5接成共阴极形式，共阴极用P表示；D2、D4、D6接成共阳极形式，共阳极用M表示；零线用N表示。

图4-3 电阻负载三相桥式整流电路

三相桥式整流电路二极管导电的规律
三相整流电路中各个二极管如何导电：基本原则仍然是二极管的阳极电位高于阴极电位时二极管导电，反之不导电。因三相电比单相电复杂，在图4-4中根据各相波形相交的情况，按30°为一段进行时间段的划分，在图的最下方用1、2、3、4、5、6、7、…表示。

图4-4 三相桥式整流电路的波形图
三相整流电路的工作原理
三相桥式整流电路的性能参数
1．输出电压的平均值UO
三相桥式电阻负载整流电路的输出电压波形见图4-4的下半部分，它是由相应时间段导电二极管所对应的两相电压之差得到的。由于输出电压是以共阳极线M为参考地电位，对于其中时间段1，可由A相和B相电压之差得到，见图4-5，同理可得到其他时间段的输出波形。这样在一个工频周期内，输出电压有六个波头，相当于300赫兹，这有利于提高输出电压的平均值，同时有利于滤波，减小输出的纹波。

图4-5 三相桥式整流电路输出电压波形的合成
求输出电压一个波头的平均值再乘以6，即可得到输出电压的平均值，积分从30°到90°。

2．输出电压的平均值IO

3．二极管的平均值IO
在一个周期中，二极管的导通角只有120°，因此流过二极管的平均电流为

4．二极管的最大反向电压URM

三相桥式整流电路二极管导电的规律详例： （三相桥式电阻负载整流电路的输出电压波形见下图）
先看时间段1：此时间段A相电位最高，B相电位最低，因此跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。电流从A相流出，经D1，负载电阻，D4，回到B相，见图14-1-3中红色箭头指示的路径。此段时间内其他四个二极管均承受反向电压而截止，因D4导通，B相电压最低，且加到D2、D6的阳极，故D2、D6截止；，因D1导通，A相电压最高，且加到D3、D5的阴极，故D3、D5截止。其余各段情况如下：
时间段2：此时间段A相电位最高，C相电位最低，因此跨接在A相C相间的二极管D1、D6导电。
时间段3：此时间段B相电位最高，C相电位最低，因此跨接在A相C相间的二极管D3、D6导电。
时间段4：此时间段B相电位最高，A相电位最低，因此跨接在B相A相间的二极管D3、D2导电。
时间段5：此时间段C相电位最高，A相电位最低，因此跨接在C相A相间的二极管D5、D2导电。
时间段6：此时间段C相电位最高，B相电位最低，因此跨接在C相B相间的二极管D5、D5导电。
时间段7：此时间段又变成A相电位最高，B相电位最低，因此跨接在A相B相间的二极管D1、D4导电。电路状态不断重复

4.1.1整流柜概况
整流变压器的两组低压绕组之间相位差30引入整流器，整流器内由两个三相桥式整流电路并联组成12脉波。每个桥臂采用两支平板式元件并联。并联元件选用正向伏安特性相近似的整流管使每桥臂均流系数达到95%以上。
硅元件采用热管散热器。每只硅元件串有西安西整熔断器厂生产的快速熔断器一只。当整流管反向击穿时造成变压器二次短路时快速熔断器熔断，切断故障回路，同时报警。当各整流桥臂中任意直至硅元件损坏后不影响整流器的正常输出，只报警。当同一桥臂内两支硅元件故障时，10kV机组开关跳闸。以上功能由可编程控制器完成。
操作过电压保护：为抑制因分合闸引起的过电压，变压器二次引入整流柜侧接有角形接法的压敏电阻和星形接法的电容器构成的操作过电压保护回路。
4.2 整流柜维检修
4.2.1整流柜维检修的内容及重点掌握
1、用2500伏兆欧表测量主回路对框架的绝缘电阻应不低于10MΩ。
2、用1000伏兆欧表测量框架对地绝缘电阻不低于2MΩ
3、二次回路对地绝缘电阻测量，应用500伏兆欧表，其数值不低于1MΩ，在比较潮湿的地方，应不低于0.5MΩ（将控制回路保险取下；将15V稳压电源的“JD”端子线拆下，其余线用0.5mm2软裸铜线封住；将模拟量输入的四对红白线用0.5mm2软裸铜线封住；将24V稳压电源的“JD3”端子线拆下，其余线用0.5mm2软裸铜线封住；将PLC的所有接线甩开；将三个执行继电器线圈、电铃、续流二极管电路板用0.5mm2软裸铜线封住。）
4 、恢复正常运行时的接线，检查无误后接通控制回路电源。
传动硅管故障、超温报警、过温跳闸、三倍过流的整流柜保护功能。本柜声、光应正常，微机屏显示正确，机组应跳闸（三倍过流机组不跳闸，只报警）。
4.2.2 关键步骤专家提示
整流柜内设超温跳闸，采用两套温控装置，一套给表头，一套给PLC，PLC负责跳闸开出。PT100探头随温度变化内阻增加，所以回路开路时，会误报警，因此回路中端子排接点必须紧固好。以防误跳闸。
交流回路中设有操作过电压阻容保护，在摇测绝缘时，解开连接电缆。3倍过电流。。。（）
主回路绝缘摇测时，要短封硅元件，以防击穿。加图。。。。。。
4.2.3 案例示范
1、 玉泉路牵引站停动变241开关时，2号整流柜发出超温跳闸信号，使牵变237开关跳闸
故障现象：
玉泉路牵引站停动变241开关时，2号整流柜发出超温跳闸信号，使牵变237开关跳闸
故障分析：
玉泉路牵引站交、直流屏两路交流电源一路由本站241开关所送动力变压器供给；另一路交流电源由玉泉路降压站故障柜供给。而本站241开关所送动力变压器为交、直流屏主交流电源，另一路为备用电源。停241开关后交直流屏的交流电源由主电源向备用电源倒切，有短时失电过程。整流柜PLC为交流220V电源，这个倒切过程使整流柜PLC保护装置短时失电再得电，发出PLC装置报出超温跳闸信号，此信号为误报信号。经判断由于PLC装置内部程序故障，使2#整流器超温跳闸误报。
故障查找：
1. 将237，241开关拉至试验位，使237和241在空负荷下运行。这时对241进行分合，均无故障现象出现。
2. 停交直流屏2#整流器交流操作电源负荷开关，断开2#整流柜PLC装置电源，这时故障现象出现。证实故障分析为正确。
故障原因：
2#整流柜PLC装置内部程序故障
故障处理：
更换2#整流柜PLC装置
2、 13#线报整流柜超温，但上位机显示正常
故障现象：
13#线报整流柜超温，但上位机显示正常。
故障分析：
整流柜内有两副探头，一副给温度表,一副给上位机,如果温度表显示超温,而上位机显示正常,说明整流柜温度是正常的,而温度表和探头都有故障可能,引起整流柜超温报警。
故障处理：
更换温度表后，整流柜超温报警消失。
结论：
1、 八通线整流柜传动单硅跳闸
故障现象：
八通线整流柜传动单硅跳闸
故障分析：
1、PLC模块是否故障。
2、整流柜内部接线是否正确。
故障处理：
经检查，整流柜内部接线错误。改动接线后单硅跳闸现象消失。