Керовані тиристорні випрямлячі (TCR)

Конструктивно керований тиристорний випрямляч стаціонарного виконання, залежно від потужності, складається з однієї або двох шаф із силовими тиристорами, запобіжниками, елементами захисту, управління, контролю. Його живлення здійснюється від сухого трьохобмоткового перетворювального трансформатора.

У випрямлячі застосовані таблеткові силові тиристори, а послідовно кожним тиристором встановлені силові швидкодіючі запобіжники, за допомогою яких здійснюється захист від внутрішніх коротких замикань. Охолодження — природне повітряне.

Також, у випрямлячі реалізований захист силових напівпровідникових приборів від внутрішніх та зовнішніх комутаційних перенапруг. Від внутрішніх комутаційних перенапруг захист забезпечується RC-колами, від зовнішніх - комбіновано: RC-колами та варисторами.

Випрямлячі оснащені мікропроцесорною системою керування та діагностики, яка виконана на базі контролера SOTA®, що відповідає серії стандартів на PLC - IEC 61131, та забезпечує підтримку протоколу IEC 61850.

Для керування тиристорним мостом до контролера SOTA® підключається модуль MC‑POWER.

Реалізація HMI здійснюється за допомогою панелі оператора у вигляді сенсорного 7-дюймового TFT-дисплея, що дає можливість користувачу обмінюватися інформацією із системою керування. Панель оператора забезпечує:

• виведення повідомлень про режими роботи;
• виведення попереджувальних та аварійних повідомлень;
• вибір режиму керування випрямлячем;
• задання, зміну та збереження параметрів уставок;
• ведення журналу подій випрямляча;
• тестування окремих вузлів випрямляча;
• забезпечення зв'язку випрямляча із системою телемеханіки.

Системи електроживлення із застосуванням TCR передбачують відносно високу вихідну напругу від підстанцій та менші втрати в тяговій мережі постійного струму. У звичайних транспортних системах таке рішення дозволяє значно збільшувати відстань між підстанціями, що залежить від нахилу характеристики напруги відносно струму, опору контуру мережі постійного струму та інтенсивності руху потягів.

При застосуванні енергоефективної системи живлення на базі TCR можна суттєво зменшити кількість підстанцій, необхідних у разі застосування звичайної системи з діодними випрямлячами, що дозволить значно знизити витрати на матеріали та їх будівництво.

Викотні тиристорні випрямлячі призначені для побудови тягових підстанцій міського електротранспорту з електронною комутацією струму навантаження. Ці пристрої включають функції випрямляча і розподільного пристрою.

Тиристорні випрямлячі забезпечують комутацію широкого діапазону струмів навантаження без електромеханічної системи та без дуги, тобто електронна комутація здійснюється за рахунок зняття імпульсів відкриття тиристорів.

Переваги:

• підведення енергії від випрямляча до навантаження повністю контрольоване у всіх режимах роботи;
• реалізація функції «випробування короткого замикання» в тяговій мережі без додаткового обладнання;
• зручність оглядів та обслуговування завдяки застосуванню викотного елемента;
• відсутність плазмового викиду при відключенні струмів короткого замикання, оскільки комутація здійснюється за допомогою тиристорів, як наслідок - відсутність продуктів горіння та їх відкладень;
• зниження небезпеки виникнення пожежі, завдяки відсутності відкритих вогнищ утворення плазми.

Викотний тиристорний випрямляч виконаний за звичним для багатьох розподільчих пристроїв компонуванням відокремлених відсіків:

• відсік автоматики та управління – низьковольтний відсік з елементами системи управління та діагностики;
• відсік викочуваного елемента - силова частина тиристорного випрямляча;
• відсік шин – містить шини змінного та постійного струму. Відсік розділений на кілька ізольованих відділів, що дозволяє отримати безпечний доступ для обслуговування до силових кабелів навіть при наявності напруги на збірних силових шинах.

Також завдяки розділенню на відділи зберігається можливість безпечного обслуговування високовольтних вимірювальних ланцюгів і запасного роз’єднувача, який розташований у шинному відсіку.

Викотний елемент має три положення:

• робоче;
• контрольне;
• ремонтне.

Викотний елемент із робочого в контрольне положення переміщується автоматично за допомогою електропривода з низьким енергоспоживанням, без докладання зусиль зі сторони обслуговчого персоналу. При цьому гарантується безпека експлуатації завдяки системі електромеханічних блокувань і організаційних заходів.

Випрямлячі викотного виконання оснащені мікропроцесорною системою керування та діагностики на базі контролера SOTA® та модуля MC-POWER.

Як і в традиційних розподільчих пристроях, в тиристорних випрямлячах викотного виконання забезпечується захист тягової мережі шляхом безперервного контролю та аналізу динаміки зміни струму та напруги у тяговій мережі з видачею команд на відключення випрямляча у разі перевищення заданих параметрів захисних функцій.

Система керування SOTA® при кожному спрацюванні одного з захистів формує та зберігає два типи аварійного осцилографа (форму струму та напруги):

• «Швидкий слід» (глибина охоплення за часом 100 ms);
• «Повільний слід» (глибина охоплення за часом 100 s).

Види електронних захистів (код ANSI):

• струмове відсічення (50);
• струмовий захист із витримкою часу (76);
• захист по швидкості наростання струму;
• спрямований захист по приросту струму;
• захист максимальної наруги (59);
• захист мінімальної напруги (27);
• ампер-секундний захист (49);
• резервування відмов випрямляча;
• захист DDL;
• захист по імпедансу.