1案例

在大岭矿井设备35/6kV变电所的过程中，因为1号镉镍直流屏无法正常调试，虽经多次检修但一向不能正常运行。经过对直流屏进行检查，发现是充电操控器(CCH）内部元件损坏而处于不正常的作业状况形成充电设备失控。经对CCH操控器内部接线进行详细检查，发现CCH操控器没有保护设备，使得充电操控器很简单受到过电压的影响形成操控器失控，导致充电电压过高或过低，电池不能正常充电。

2故障分析

2.1直流屏操控电路作业原理

直流屏操控实测电路简图如图1所示。

从图1中能够看出这是直流屏单相半控桥式整流电路，因为有不行控元件二极管存在，电感足够大时，流过元件的电流为矩形波，在操控角为α时触发晶闸管T1导通，电流经过T1和D9向负载供给电流，当V2下降到零并变负后，因为电感的效果，T1将继续导通。D8和D9两个二极管是共阴极接法，所以D8导通而D9关断，电感中电流将经过T1与D8续流，输出电压V3;为这2个管子的正向压降，接近于零。当T2在相应操控角α处触发导通后，T1关断，电源经过T2和D8又向负载供给电流。在电源电压负半周过零时，则D9导通而D8关断，电感经过T2和D9续流，V3也接近于零。

下次T1触发导通后重复上述过程。根据各元件的导通状况，可知输出电压波形及各元件电流波形如图2所示。

此类直流屏电路在实际运行中，当突然把操控角α增大到180°或许突然把触发电路堵截时，会发生一个晶闸管直通，另2个二极管轮番导电的失控现象，例如堵截触发电路时正值T1导通，当V2变负时，因为电感的效果，使电流经过T1和D8续流。当V2又为正时，因为T1管自身已经导通，所以电流又经过T1和D9给负载供给电流。这样正负半周时D9、D8轮番导通，T1不能及时关断，此时输出电压V3的波形相当于半波不行控整流时的波形。为了防止这种失控状况的发生，在负载侧并联一个续流二极管D10，使负载电流经过D10续流，而不再经过T1，使T1康复阻断能力。

加了续流二极管后其输出电压波形V3与不加续流二极管时相同。原先流经桥臂上元件的续流电流变成经过二极管续流。各原件中流过的电流波形和变压器副边电流波形显着有必定的间隔。每个周期中流过晶闸管T1、T2、D8、D9的电流波形宽度都是π—α，其电流有效值为（Id为负载电流)

图1所示直流屏电路结构上虽然满足了使晶闸管KP一20的正常作业要求及充电回路的作业要求，并且采取了添加续流二极管的措施来防止单相桥式半控整流电路在电感性负载电路里某些条件下的失控现象，但还不能扫除其它原因形成过电压或过电流。

晶闸管的结构相当于串级双晶体管模型P一N一P一N4层结构，因而具有3个PN结，别离引出阳极A，阴极K，门极G。在图3结构里不管在PNP和NPN晶体管的A一K端点施加正向电压仍是反向电压，其中的P一N一P一N结构都处于高阻阻断状况，只经过很小正向漏电流或很小的反向漏电流，与一般二极管的反向特性类似。一旦门极电流Ic注入G点，就会因为形成激烈的正反馈导致PNP和NPN进入完全饱满状况，即晶闸管饱满导通。

因而，当K与A接受反向电压时，如果门极G未与其它回路相联为断开状况时，G与K就相当于一个接受反向电压的二极管，接受的电压与A和K相同。而A和K所接受电压为340v，所以G与K就要接受340V的电压。

为证明这点，取下1号镉镍电池直流屏CCH操控器，经送电丈量发现晶闸管KP一20的G与K之间有340的沟通电压，然后证明了变压器副边电压经过晶闸管的门极而加到CCH操控器的内部元件上，使得CCH操控器内部元件简单损坏，并且集成块的作业状况也简单受到搅扰，形成CCH操控器的失控。

2.2过电压的发生

另一方面，直流屏变压器沟通侧也会因为大容量负载如大变比变压器的合闸瞬间、其它负载堵截电源时以及整流变压器电刀闸的开关断开，也会因为初次级绕组间的分布电容，变压器的鼓励电流的骤变在次级发生瞬时过电压，其尖峰值可达作业电压峰值的6倍以上，如图4所示。

而晶闸管从导通到阻断，线路电感发生的感应电势非常大，其数值可达作业电压峰值的5～6倍。它与电源电压串联反向加在已康复阻断的元件上极易导致晶闸管的反向击穿。还有一个不行忽视的原因是，本电路是用于蓄电池充电，因而不行防止直流电势对可控硅整流电路的影响。很显着，当V3大于电势E时，Ia才大于零即晶闸管导通，此时，V3=E＋IdRo。特别在反电势负载R。较小时还很简单形成过流。并且，负载串联的电感L不合适时，虽然能改进输出电流的平稳性，但也会使V3出现瞬时高压。

因而，直流屏需在变压器副边并联阻容串联电路以吸收瞬时高压。一起，还能够添加阻隔保护电路。因为光电阻隔最为牢靠，可添加如图5所示的光电阻隔回路2套。

只需取下图1所示的D1和D2两个二极管，然后接到MOC4021光电阻隔器的二极管侧，另外2个端点按图5所示接到晶闸管的操控极G和阳极A上。Rc及Rx的参数规划如下:

此外，为了防止直流屏电路短路或过载，还要设备快速熔断器或运用普通的RL螺旋式熔断器，但需求注意的是熔断器的额定电流不大于晶闸管作业电流的2/3。

总结

直流屏添加光电阻隔电路后，一方面能够操控晶闸管对充电操控器(CCH）内部元件的影响，使得当2个晶闸管中任一个损坏或许当续流二极管Dro损坏时，不会形成操控器(CCH)失控。另一方面，又可防止两晶闸管操控回路中任一回路故障时所形成的充电电压过高或过低的不行调控故障。并且可防止晶闸管及续流二极管故障时所形成的直流屏充电电压过高而报警及故障堵截回路不起效果，然后提高了电池充电的牢靠性。