С ростом температуры изменяются свойства полупроводниковых материалов (в частности, их проводимость) [Л. 18]. При достижении определенного уровня температуры, называемого критическим, полупроводниковый выпрямитель теряет свои вентильные свойства. Но по сравнению с ртутными вентилями допустимый диапазон рабочих температур полупроводниковых вентилей гораздо шире. Они не требуют предварительного разогрева и практически всегда готовы к работе; системы охлаждения этих вентилей гораздо проще.
Охлаждение может быть естественное, принудительное воздушное, принудительное воздушно-водяное, принудительное водо-водяное.
Естественное охлаждение применяется для вентилей, уровень реальных нагрузок которых существенно ниже длительно допустимых. Для увеличения поверхности охлаждения силовые вентили снабжаются специальными ребристыми радиаторами, в которые ввинчивается головка вентиля. Охлаждение происходит естественным путем за счет конвекционных потоков воздуха.
Рис. 29. Система принудительного воздушно-водяного охлаждения твердых вентилей.
1 — шкаф вентилей; 2 — рабочий вентилятор; 3 — резервный вентилятор; 4 — выпрямительный блок; 5 — теплообменник; 6—воздухопровод; 7 — заслонка; 8 — гермосигнализатор; 9 — датчик наличия струи воздуха (датчик ветра); 10 — манометр; 11 — ручной вентиль на напоре; 12 — ручной вентиль на сливе; 13 — ртутный термометр; 14— ручной вентиль дренажа.
Система принудительного воздушно-водяного охлаждения приведена на рис. 29. При большой загрузке вентилей теплоотдача увеличивается за счет искусственного обдува охлаждаемых поверхностей. В зависимости от значения и условий нагрузки и типа вентилей регламентируются требования к скорости воздушного потока. Эти цифры даются в технических описаниях к выпрямительной установке. Выпрямительные блоки 4 расположены в специальных шкафах 1 со встроенными рабочими вентиляторами 2, которые включаются одновременно с включением вентильного возбудителя. Резервный вентилятор 3 расположен в отдельном шкафу и включается при отключении рабочих вентиляторов, исчезновении потока воздуха или повышении температуры охлаждающего воздуха до +55°С и снижении давления технической воды в теплообменнике. Поток воздуха, обтекающий вентили, в свою очередь охлаждается, проходя через встроенный теплообменник 5, внутри которого проходит техническая вода.
Рис. 30. Схема системы принудительного водо-водяного охлаждения тиристоров.
1 — шкаф; 2 — блоки вентилей; 3— изолирующий шланг; 4 — кран; 5 и 6 — термосигнализаторы; 7 — манометр давления технической воды; 8 —теплообменник; 9 — струйное реле; 10 — кран на сливе технической воды; 11 — термосигнализатор; 12 — обратный клапан; 13, 18 — циркуляционные насосы: 14 — кран; 15— манометр; 16 — напорный бачок; 17 — датчик уровня.
На рис. 29 изображено положение, при котором одна группа вентилей охлаждается потоком воздуха от рабочего вентилятора, другая — от резервного. Подобные системы охлаждения применяются с возбудителями типа ВУТГ-3000.
По инструкции завода выпрямительная установка должна отключаться при исчезновении вентиляции. Однако испытания, проведенные на Добротворской ГРЭС [Л. 24], показали, что возможна работа возбудителя при полном отсутствии охлаждения и номинальной нагрузке в течение следующего времени: для ТГВ-165—10 мин, для ТВВ-200 — 6 мин, ТВВ-300 — 1 мин.
На основании этих испытаний на Добротворской ГРЭС принято решение, по которому отключение генератора при неисправности системы охлаждения производится с выдержкой времени 6 мин при совпадении двух условий: исчезновении вентиляции и повышении температуры воздуха в шкафу выпрямителей до +60°С.
Рис. 31. Схема прохождения воды в отдельном шкафу.
1 — шкаф; 2 — охладители с вентилями: 3 — изолирующие шланги; 4—изолирующие вставки.
Конденсация влаги на радиаторе встроенного теплообменника снижает уровень изоляции цепей возбуждения по отношению к земле. Поэтому целесообразно поддерживать температуру охлаждающей технической воды в пределах 20—30 °С.
Пример системы принудительного водо-водяного охлаждения приведен на рис. 30. Вентили охлаждаются дистиллированной водой, проходящей по замкнутому контуру. Циркуляция воды обеспечивается циркуляционными насосами 13, 18 (рабочий и резервный). Теплообменник 8 служит для охлаждения дистиллированной воды при помощи технической воды разомкнутого контура.
Вентили 2 расположены в шести шкафах 1, параллельно присоединенных к напорным трубопроводам. На рис. 31 представлена схема прохождения воды в одном шкафу.
В каждом шкафу расположены два плеча моста, относящиеся к одной фазе, в каждом плече по три охладителя. Охладители 2 состоят из шести медных радиаторов, сочлененных между собой изолирующими вставками 4 из пластмассы АГ-4. Таким образом, в один охладитель ввинчивается шесть однопотенциальных вентилей. Охладители в пределах одного шкафа связаны последовательно резиновыми шлангами 3.
Системы подобного рода применяются с тиристорными возбудителями турбогенераторов типа ТГВ-300.
