Выпрямительные и инверторные преобразователи тяговых подстанции
11 ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА БАЗЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ В-ТПЕД-3, 15 к-3, 3 к И ИНВЕРТОРА И-ПТП-2, 4 к-4 к (ВИП — 11. 1. 1. Состав и условные буквенные обозначения Выпрямительно инверторные преобразователи третьего поколения (рис. 7. 4. 1, 11. 2. 1) для электрифицированных железных дорог были разработаны ВНИИЖТом, Ур. ГУПСом и НПО «Электротехника» (г. Таллинн). Они состоят из выпрямителя ВТПЕД-3, 15 к-3, 3 к-2 Х У 1 (В — выпрямитель; Т — трехфазный переменный ток на входе; П — постоянный ток на выходе; Е — естественное воздушное охлаждение полупроводниковых приборов; Д — в качестве полупроводниковых приборов применены диоды; 3, 15 к — номинальный выпрямленный ток в к. А; 3, 3 к — номинальное выпрямленное напряжение в к. В; 2 — код модификации; Х — тип схемы инвертирования: 1 — 12 пульсовая последовательного типа, 2 — 6 пульсовая мостовая; У — для умеренного климата; 1 — наружная установка) /4/ и инвертора ИПТП-2, 4 к-4 к-3/Х У 3 (И — инвертор; П — постоянный ток на входе; Т — трехфазный переменный ток на выходе; П — принудительное воздушное охлаждение полупроводниковых приборов; отсутствие следующей буквы говорит о том, что в качестве полупроводниковых приборов применены тиристоры; 2, 4 к — номинальный инвертируемый ток в к. А; 4 к — номинальное инвертируемое напряжение в к. В; 3 — код модификации; Х — тип схемы инвертирования: 6 — 6 пульсовая мостовая, 12 — 12 пульсовая последовательного типа; У — для умеренного климата; 3 — внутренняя установка) /4/.
11. 2 Схема 6 -пульсового ВИП Типовая схема 6 пульсового мостового ВИП — 3 изображена на рис. 3. 1 /4/. Она аналогична схеме ВИПЭ 2 и подключается к такому же тяговому трансформатору ТДП 12500/10 И /4/. В качестве выпрямительной части в ней используется выпрямитель В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к 2 х, а в качестве инверторной части — инвертор И ПТП 2, 4 к 4 к 3/6. Вместо В ТПЕД здесь также могут использоваться любые ранее выпускавшиеся 6 пульсовые мостовые выпрямители: ПВЭ 3 М, ПВЭ 5 /4, 7/, ТПЕД 3150 3, 3 к /4/ (прил. 1). Диоды и тиристоры 6 пульсового ВИП— 3 защищены: а) от перенапряжений, поступающих из питающей сети переменного тока, тремя разрядниками FV 1 типа РВКУ 3, 3, которые установлены на выводы обмоток дополнительной секции ВО; б) от перенапряжений, поступающих из контактной сети, одним разрядником FV 2 типа РВКУ 3, 3, который установлены на выводы инверторного моста. В последнее время вместо разрядников на тяговых подстанциях широко стали применяться ограничители перенапряжений (ОПН). В табл. 11. 2. 1 приведены места установки и типы разрядников и ОПН, которые могут быть применены в ВИП.
Таблица 11. 2. 1 Взаимозаменяемость разрядников и ОПН в ВИП Тип преобразоват еля Тип ОПН Место установки Разрядник Выводы ВО РВКУ – 3, 3 Россия АББ УЭТМ ОПН – 3 УХЛ 1 POLIM – H 4, 5 ND 6 пульсовый ВИП – 3 Анод — катод РВКУ – 3, 3 ОПН – 3, 3 О 1 инвертора 12 пульсовый ВИП – 3 POLIM – H 4, 5 DC Выводы ВО РВКУ – 1, 65 ОПН – 1, 5 УХЛ 1 POLIM – C 1, 8 Анод — катод инвертора РВКУ – 1, 65 Нет POLIM – C 1, 8 Для уменьшения скорости нарастания и величины коммутационных перенапряжений параллельно разрядникам FV 1 включены контуры R 1—С 1 с параметрами R 1=200 Ом и С 1=0, 5 мк. Ф.
Параллельно токоограничивающим реакторам РБФА У 6500/3250 (LR 3, LR 4) в типовой схеме включены разрядные устройства УР 2, которые служат для разряда энергии, накопленной в индуктивностях реакторов, при отключении аварийного тока. Применение таких устройств значительно улучшает условия гашения дуги выключателями при опрокидывании инвертора. Для дополнительного снижения уровня радиопомех, кроме помехоподавляющих реакторов РОСВ 2000 (LR 1 и LR 2), между положительным выводом инвертора и контуром заземления включается конденсатор СР типа ФСТ 4 16. В схеме 6 пульсового ВИП переключение из выпрямительного в инверторный режим и обратно может осуществляться как контактным способом при помощи быстродействующих выключателей QF 1 — QF 4, так и бесконтактным — при помощи импульсов управления инвертора. Кроме этого в данной схеме может быть реализован и непереключаемый режим работы.
11. 2 а Схема 12 -пульсового ВИП Типовая схема 12 пульсового ВИП /4/ изображена на рис. 7. 4. 1, 11. 2. 1. В ней используется преобразовательный трансформатор ТРДТП 20000/10 И У 1 (Т — трехфазный; Р — с расщепленными ВО; Д — с масляным дутьем; Т — три группы обмоток: сетевая СО, обмотки для подключения инвертора ВО 1 и ВО 2, обмотки для подключения выпрямителя ВО 3 и ВО 4; П — преобразовательный). Он был специально разработан ВНИИЖТом, Ур. ГУПСом и АО «Уралэлектротяжмаш» для 12 пульсовых выпрямительно инверторных преобразователей тяговых подстанций. На вторичной стороне он имеет четыре ВО — две для подключения инвертора (ВО 1 соединена в «звезду» , а ВО 2 — в «треугольник» ) и две для подключения выпрямителя (ВО 3 соединена в «звезду» , а ВО 4 — в «треугольник» ). При таком трансформаторе нет электрической связи между выпрямителем и инвертором, поэтому токи циркуляции, возникающие при непереключаемом режиме в ВИПЭ 2, в данной схеме отсутствуют. Параметры и схема трансформатора ТРДТП 20000 приведены в /4, 7/. В качестве выпрямительной части в преобразователе по рис. 11. 3. 1 используется выпрямитель В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к 21, а в качестве инверторной части — инвертор И ПТП 2, 4 к 4 к 3/12. Вместо В ТПЕД здесь также может использоваться ранее выпускавшийся 12 пульсовый мостовой выпрямитель ТПЕД 3150 3, 3 к /4, 7/.
Диоды и тиристоры 12 пульсового ВИП защищены: а) от перенапряжений, поступающих из питающей сети переменного тока, двенадцатью разрядниками FV 1—FV 4 типа РВКУ 1, 65, которые установлены по три штуки на выводы всех ВО (см. также табл. 11. 2. 1); б) от перенапряжений, поступающих из контактной сети, двумя разрядниками FV 5 и FV 6 типа РВКУ 1, 65, которые установлены на выводы постоянного напряжения инверторных мостов (см. также табл. 11. 2. 1). Чтобы уменьшить скорость нарастания и величину коммутационных перенапряжений, параллельно разрядникам FV 1 и FV 2, защищающим тиристоры инвертора, включены контуры RС 1 и RС 2 с параметрами R = 100 Ом и С = 1 мк. Ф. Параллельно разрядникам FV 3 и FV 4, защищающим диоды выпрямителя, включены контуры RС 3 и RС 4 с параметрами R = 56 Ом и С = 0, 25 мк. Ф. Реактор РБФА У 6500/3250 здесь один (LR 3), он имеет индуктивность 18… 28 м. Гн и включен в минусовой вывод инвертора. Поэтому и разрядное устройство УР 2, включаемое параллельно этому реактору, в данной схеме также одно.
Для дополнительного снижения уровня радиопомех, как и в 6 пульсовой схеме, кроме помехоподавляющих реакторов РОСВ 2000 (LR 1 и LR 2), между положительным выводом инвертора и контуром заземления включается конденсатор СР типа ФСТ 4 16 9 (рис. 11. 2. 1). Переключение из выпрямительного в инверторный режим и обратно в схеме 12 пульсового ВИП осуществляется так же, как и в схеме 6 пульсового ВИП: быстродействующими выключателями QF 1 — QF 4 или импульсами управления инвертора. Также может быть реализован непереключаемый режим работы.
11. 3 Выпрямитель В-ТПЕД-3, 15 к-3, 3 к 11. 3. 1. Схема диодного плеча выпрямителя Принципиальные схемы диодных плеч В ТПЕД /4/ приведены на рис. 11. 3. 1 У 6 пульсового выпрямителя диодное плечо содержит 4 последовательно и 2 параллельно соединенных диода VD 1 — VD 8 (рис. 11. 3. 1 а), а у 12 пульсового (рис. 11. 3. 1) — 2 последовательно и 2 параллельно соединенных диода VD 1—VD 4 (рис. 11. 3. 1 б). Тип диодов в обоих случаях одинаковый — Д 153 2000, 20 класса. Общее число диодов в выпрямителе В ТПЕД, равняется для 6 пульсового выполнения шт. и для 12 пульсового — шт. Рисунок 11. 3. 1 Принципиальные схемы диодных плеч 6 пульсового (а) и 12 пульсового (б) выпрямителей В ТПЕД
Для выравнивания напряжения между последовательно включенными диодами в статических режимах и создания цепей контроля пробоя диодов параллельно каждому из них включены шунтирующие резисторы RШ (рис. 11. 3. 2) каждый с сопротивлением 12, 4 к. Ом (два последовательно соединенных резистора типа С 5 35 50 6, 2 к. Ом). Чтобы выровнять напряжения между последовательно включенными диодами в динамических режимах, также параллельно каждому диоду включены демпфирующие цепи RВ СВ (рис. 11. 3. 2) с параметрами RВ=56 Ом (резистор типа С 5 35 50 56) и СВ=0, 25 мк. Ф (конденсатор типа МБГЧ 1 2 А 1000 В 0, 25 мк. Ф). Для связи цепей выравнивания напряжения и контроля пробоя с параллельной цепью силовых диодов VD 2 и VD 4 служат резисторы связи RC=10 Ом (типа С 5 35 10 10). Каждое плечо выпрямителя В ТПЕД имеет защиту от пробоя диодов. Рассмотрим ее работу на примере диодного плеча 12 пульсового выпрямителя (рис. 11. 3. 1).
В диагональ моста резисторов RШ, R 1, R 2, RШ каждого плеча (точки а и б на рис. 11. 3. 3) включен блок контроля пробоя диодов (БКПД) Причем R 1 и R 2 имеют точно такие же параметры, как и RШ. Благодаря этому напряжение между точками а и б в нормальном режиме близко к нулю. При пробое какого либо диода один из резисторов RШ оказывается закороченным. Между точками а и б возникает разность потенциалов, которая прикладывается к БКПД (рис. 11. 3. 3). Рисунок 11. 3. 3 – Блок контроля пробоя диодов
Каждый БКПД (рис. 11. 3. 3) состоит из мостового выпрямителя UD 1 типа КЦ 402 В, добавочного резистора RД типа С 5 35 10 1, 5 к. Ом, конденсатора С 1 типа К 50 17 500 В 200 мк. Ф и специального герконового реле К 1, выполняющего к тому же роль гальванической развязки между высоковольтными и низковольтными цепями. При появлении напряжения между точками а и б контакты герконового реле К 1. 1 замыкаются и создают цепь на срабатывание соответствующего этому диодному плечу исполнительного реле KL 1 в панели исполнительных реле (рис. 11. 3. 4). Рисунок 11. 3. 4 – Панель исполнительных реле
Панель исполнительных реле (рис. 11. 3. 4) состоит из питающего трансформатора с U 1 = 220 B и U 2 = 24 B, мостового выпрямителя UD 2 типа КЦ 402 В, конденсатора С 2 типа К 50 16 50 В 1000 мк. Ф и двенадцати реле KL 1 — KL 12 типа РП 21 003 24 В, каждое из которых имеет три нормально разомкнутых контакта. При срабатывании какого либо реле создаются следующие цепи: 1) на отключение выпрямителя; 2) на сигнализацию о пробое диода; 3) на сигнализацию о номере поврежденного диодного плеча. Реле KL 13 служит для отключения выпрямителя при исчезновении вторичного напряжения трансформатора Т. Для проверки исправности KL 13 в первичной обмотке установлена кнопка SB, при нажатии на которую выпрямитель должен отключиться. Защита трансформатора Т от перегрузки и КЗ осуществляется при помощи предохранителей FU 1 и FU 2 типа ВП 1 1, 0 А. Защита от пробоя диодов в 6 пульсовом выпрямителе выполнена аналогично. Отличия заключаются в том, что каждое диодное плечо имеет два БКПД (рис. 11. 3. 1) и сигнализация о пробое обеспечивается для каждого полуплеча.
11. 3. 2 Конструктивное выполнение выпрямителя Как 6 пульсовые, так и 12 пульсовые выпрямители В ТПЕД состоят из трех металлических шкафов, внутри которых расположены силовые блоки. Силовой блок /4/ (рис. 11. 3. 5, а) представляет собой таблеточный диод 1 типа Д 153 2000 20, зажатый между двумя теплоотводами 2 типа Т 343 017 В 2. Из каждого теплоотвода выходят четыре тепловые трубы 3 — герметичные заполненные дистиллированной деаэрированной водой медные трубки из которых выкачан воздух. Внутренняя поверхность этих трубок имеет специальную пористую структуру. Для лучшего теплообмена с окружающей средой трубы 3 помещены в ребристые охладители 4, которые благодаря своей большой поверхности эффективно отводят тепло от труб. К внешней стороне теплоотводов 2 прижаты подводящая 5 и отводящая 6 шины. Вся эта конструкция через изолирующие прокладки 7 стягивается плашкой 8 и при помощи болтов 9 крепится к текстолитовой стойке 10.
Охлаждение диодов 1 осуществляется по циклическому испарительному принципу. Дистиллированная вода при низком давлении имеет температуру кипения ниже 100°С. При нагревании диодов их тепловая энергия расходуется вначале на увеличение температуры воды, находящейся в теплоотводах 2, а потом на ее испарение. Пары воды, поступая в тепловые трубки 3, благодаря большой поверхности ребристых охладителей 4 конденсируются и в виде капель осаждаются в пористых покрытиях на внутренних поверхностях трубок 3. Под действием капиллярных сил вода поступает в теплоотводы 2, где вновь испаряется. Поврежденные теплоотводы с трубками и охладителями не подлежат ремонту и могут быть только заменены на резервные. Расположение силовых блоков в одном шкафу показано на рис. 11. 5. Силовые блоки 11 (рис. 11. 3. 5, б) по четыре крепятся к четырем вертикальным стеклотекстолитовым стойкам 10. Так как шкаф имеет двухстороннее обслуживание, то две стойки с блоками расположены с одной стороны, а две другие — с другой стороны шкафа. Таким образом, в одном шкафу размещено 16 силовых блоков (диодов). На стойках 10 также закреплены блоки 12 резисторов RШ, R 1, R 2, RC, RB и конденсаторов СB (по одному на два силовых блока) и блоки контроля пробоя диодов 13 (по одному на четыре силовых блока) (см. рис. 11. 3. 2).
Рисунок 11. 3. 5 а – Силовой блок выпрямителя В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к
Рисунок 11. 3. 5, б – Расположение силовых блоков в одном шкафу В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к: вид спереди (а) и вид сбоку (б)
Все силовые блоки, кроме верхнего, отделены друг от друга наклонными экранами 14, уменьшающими взаимный подогрев охладителей. Они выполнены из стеклотекстолитовых пластин, прикрепленных непосредственно к охладителям. Благодаря им теплый воздух направляется в пространство между стойками и поднимается вверх, не проходя через расположенные выше охладители. На рис. 11. 3. 5, а экраны 14 показаны только на правой стойке. На рис. 11. 3. 6 приведены схемы соединения силовых блоков в диодные плечи для различных исполнений В ТПЕД Рисунок 11. 3. 6 – Соединение силовых блоков одного шкафа в диодные плечи для 6 пульсового (а, в) и 12 пульсового (б, г) исполнений В ТПЕД
Внутри шкафов блоки соединяются между собой алюминиевыми шинами для 6 пульсового выпрямителя в два плеча (рис. 11. 3. 6) и для 12 пульсового выпрямителя в четыре плеча (рис. 11. 3. 6). После этого шины через проходные изоляторы типа ИПУ 10/2000 12, 5 выводятся на крышу шкафов. На рис. 11. 3. 6 и рис. 11. 3. 6 приведены принципиальные электрические схемы соединения силовых блоков в шкафу. Таким образом, в 6 пульсовом В ТПЕД каждый шкаф представляет собой одну фазу, состоящую из двух диодных плеч, в каждом из которых два параллельно и четыре последовательно соединенных силовых блока (диода). В 12 пульсовом В ТПЕД каждый шкаф содержит последовательное соединение одноименных фаз двух мостов, состоящих из четырех диодных плеч, в каждом из которых по два параллельно и два последовательно включенных силовых блока (диода). Из рис. 11. 6, а следует, что на крыше одного диодного шкафа 6 пульсового выпрямителя расположено четыре проходных изолятора: два для ввода переменного и два для вывода постоянного напряжения. А из рис. 11. 3. 6 следует, что на крыше одного диодного шкафа 12 пульсового выпрямителя расположено шесть проходных изолятора: четыре для ввода переменного и два для вывода постоянного напряжения. На рис. 11. 3. 7 показаны схемы соединения диодных шкафов как между собой, так и с преобразовательными трансформаторами для различных исполнений В ТПЕД. Здесь же показаны места подключения разрядников. На рис. 11. 3. 8 приведены общий вид и габаритные размеры В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к, а также рекомендуемая ошиновка для 12 пульсового исполнения выпрямителя.
Рисунок 11. 3. 7 – Соединение диодных шкафов для 6 пульсового (а) и 12 пульсового (б) исполнений В ТПЕД
Каждый шкаф с диодами выполнен в сдвоенном унифицированном каркасе с двухсторонним обслуживанием. Двери шкафов снабжены электромагнитными замками, препятствующими открыванию дверей без специального ключа. Так как В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к предназначен для наружной установки, то крыша его выполнена так, что одновременно обеспечивает выход нагретого воздуха и предохраняет элементы шкафа от попадания атмосферных осадков в виде дождя и снега. При внутренней установке В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к необходимо, чтобы объем помещения, где работает выпрямитель, был не менее 1200 м 3. Обобщая выше сказанное, отметим, что выпрямитель В ТПЕД 3, 15 к 3, 3 к имеет значительные преимущества, по сравнению с ранее выпускавшимися выпрямителями. Применение мощных диодов высокого класса и испарительного охлаждения на тепловых трубах позволило снизить общее число диодов до 48 шт. , тогда как у выпрямителя предыдущего поколения ТПЕД 3150 3, 3 к оно составляло 288 шт. , а у выпрямителя ПВЭ 5 АУ 1 — 420 шт. /4/
Рис 11. 3. 8
11. 4 Инвертор И-ПТП-2, 4 к-4 к 11. 4. 1 Схема тиристорного плеча инвертора Принципиальные схемы тиристорных плеч И ПТП /4/ приведены на рис. 11. 4. 1. У 6 пульсового инвертора тиристорное плечо содержит шесть последовательно соединенных тиристоров VS 1—VS 6 , а у 12 пульсового (рис. 11. 9) — три последовательно соединенных тиристора VS 1—VS 3. Тип тиристоров в обоих случаях одинаковый — Т 253 1250 18. Таким образом, впервые в отечественной практике в данном преобразователе, созданном для электрифицированных железных дорог, нет параллельно соединенных полупроводниковых приборов. Общее число тиристоров в инверторе И ПТП, равняется для 6 пульсового выполнения шт. и для 12 пульсового — шт.
Для защиты тиристоров от перенапряжений параллельно каждому из них включены два встречно соединенных лавинных диода VD 1, VD 2 типа ДЛ 123 320 13 (рис. 11. 4. 1). При таком включении общая ВАХ этих диодов аналогична ВАХ ограничителя перенапряжения. А так класс у диодов (К=13) меньше, чем у тиристоров (К=18), то тиристоры надежно защищены от пробоя. Также параллельно каждому тиристору включены демпфирующие цепи RВ СВ (рис. 11. 4. 19) с параметрами RВ=18 Ом, СВ=0, 25 мк. Ф. Они служат как для выравнивания напряжения между последовательно включенными полупроводниковыми приборами, так и для создания цепей контроля электрического и теплового состояния тиристоров. Для подачи импульсов управления на тиристоры каждый из них имеет (рис. 11. 4. 1) импульсный трансформатор ТИ, двухпульсовый выпрямитель по нулевой схеме UD на диодах КД 212 А и помехозащитный конденсатор С емкостью 68 н. Ф. Ток импульса управления, поступающий от системы управления (контроллера), протекает по первичным обмоткам ТИ. Напряжения, создаваемые на вторичных обмотках ТИ, выпрямляются UD и подаются на управляющие электроды и катоды тиристоров VS. Таким образом, трансформаторы ТИ не только изолируют низковольтные цепи контроллера от высокого напряжения силовой тиристорной секции, но и выполняют распределение мощного импульса управления на несколько импульсов для открытия тиристоров фазы (шесть для 6 пульсового и три для 12 пульсового инверторов).
Рисунок 11. 4. 1 – Принципиальная схема тиристорного плеча двенадцатипульсового инвертора
Каждое плечо инвертора имеет датчик непрерывного контроля электрического состояния тиристоров. Датчик состоит из трансформатора опроса ТО (рис. 11. 4. 1), по первичной обмотке 1 ТО которого от контроллера постоянно протекает ток опроса частотой 100 к. Гц. Вторичные обмотки 2 ТО трансформатора опроса включены параллельно контролируемым тиристорам. Причем у ТО в 6 пульсовом инверторе три вторичные обмотки (рис. 11. 4. 1), а у ТО в 12 пульсовом — две (рис. 11. 4. 1). Рассмотрим работу датчика контроля электрического состояния на примере тиристорного плеча 6 пульсового инвертора (рис. 11. 9). В этой схеме каждая вторичная обмотка ТО контролирует электрическое состояние двух тиристоров: 2 ТО’ — VS 1, VS 2; 2 TO’’ — VS 3, VS 4; 2 TO’’’ — VS 5, VS 6. Допустим, что тиристор VS 1 находится в проводящем состоянии и его сопротивление близко к нулю. По цепи «начало 2 ТО’, RВ, СВ, VS 1, конец 2 ТО’» протекает достаточно большой ток. Трансформируясь в первичную обмотку 1 ТО, этот ток поступает в контроллер, который, в свою очередь, вырабатывает сигнал, соответствующий логической « 1» . Если тиристор VS 1 находится в непроводящем состоянии, то его сопротивление близко к бесконечности, поэтому ТО работает в режиме близком к ХХ, и ток его 1 ТО очень мал. При этом в контроллере вырабатывается сигнал, соответствующий логической « 0» . Сигналы, поступающие от ТО, постоянно обрабатываются электронными защитами.
Контроль электрического состояния тиристора основан на том, что при правильной работе инвертора проводящее и непроводящее состояния тиристора должны соответствовать определенным интервалам времени. Например, в те интервалы времени, когда тиристор должен быть открыт, ТО должен вырабатывать логический сигнал « 1» . Это говорит о нормальной работе данного тиристора. Если в этом интервале трансформатор опроса вырабатывает сигнал « 0» , то это сигнализирует о том, что в нужный момент тиристор не открылся (пропажа импульса управления, сбой в работе контроллера). Такое состояние соответствует аварийному режиму (опрокидывание), и электронные защиты подают сигнал на отключение инвертора. В интервалы времени, когда тиристор должен быть закрыт, ТО должен вырабатывать логический сигнал « 0» . Это говорит о нормальной работе тиристора. Если в этом интервале трансформатор опроса вырабатывает сигнал « 1» , то значит, данный тиристор пробит. При этом защиты также подают сигнал на отключение инвертора. В плече 12 пульсового инвертора (рис. 11. 4. 1) контроль электрического состояния тиристоров осуществляется аналогичным образом. Обмотка 2 ТО’ контролирует состояние VS 1 и VS 2, а обмотка 2 ТО’’ — VS 2 и VS 3. Отличие заключается в том, что обмотки 2 ТО’’ в контуре контроля включены согласно для суммирования сигналов опроса тиристора VS 2 (рис. 11. 4. 1). В противном случае невозможно было бы определить проводящее состояние VS 2, так как при встречном включении 2 ТО’’ ток в контуре всегда был бы равен нулю.
Необходимо отметить, что данная система защиты позволяет обнаружить пробой тиристора сразу же после включения контроллера (системы управления), то есть еще до включения силовой части инвертора. При этом контроллер блокирует включение инвертора и сигнализирует о номере плеча, в котором произошел пробой тиристора. Контроль теплового состояния тиристоров осуществляется термодатчиками, установленными в каждом плече инвертора. Если температура тиристоров превышает некоторое установленное значение, то контакты термодатчика SК (рис. 11. 4. 1) замыкаются. При этом по цепи «анод VS 1, СВ, RД, SK, управляющий электрод VS 1, катод VS 1» протекает ток, который включает тиристор VS 1 при положительном потенциале его анода. В этом случае контроль электрического состояния определяет, что произошел пробой тиристора, и система защит отключает инвертор. Если через 5. . . 10 минут после отключения силовой части инвертора сигнализация о пробое пропадает, то значит действительно был перегрев тиристоров. В противном случае произошел пробой тиристора.
11. 4. 2 Конструктивное выполнение инвертора Как 6 пульсовые, так и 12 пульсовые инверторы И ПТП состоят из шести тиристорных блоков /4/. Конструктивное выполнение одного тиристорного блока рассмотрим на примере 12 пульсового инвертора И ПТП (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4). В нем последовательно включено шесть таблеточных тиристоров 1 (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4) типа Т 253 1250 18. Следовательно, в одном блоке 12 пульсового инвертора содержится два плеча (по три тиристора в каждом) одноименной фазы одного моста, например, а 1 и а 4. Тиристорный блок 6 пульсового инвертора аналогичен 12 пульсовому. Он также содержит шесть последовательно включенных тиристоров, но принадлежащих только одному плечу, например, а 1. Тиристорной блок образуется групповым прижимом тиристоров 1, теплоотводов 2 на тепловых трубах типа Т 1317, металлических дистанционеров 3, отходящих силовых шин 4 (двух для 6 и трех для 12 пульсового исполнения) и изолировочных прокладок 5 (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4). Все они стянуты двумя шпильками 6. Шпильки закреплены на металлических кронштейнах 7 вертикальных текстолитовых стоек 8 тиристорного шкафа. В случае ослабления прижима, например, при ремонте, удержание тиристоров 1 и дистанционеров 3 осуществляется с помощью пластмассовых фиксаторов 9, надетых на стягивающие шпильки 6.
Рис. 11. 4. 2
рис. 11. 4. 3
Рисунок 11. 4. 4 – Тиристорный блок 12 пульсового инвертора И ПТП (вид сбоку)
Охлаждение тиристоров 1 осуществляется по испарительному принципу следующим образом. В теплоотводы 2, заполненные дистиллированной деаэрированной водой, вставлены герметично запаянные трубы 10, из которых выкачан воздух. Благодаря своим свойствам и низкому давлению такая вода имеет температуру кипения значительно ниже 100°С. При нагревании тиристоров их тепловая энергия расходуется вначале на увеличение температуры воды, а потом на ее циклическое испарение. Пары воды, поднимаясь по тепловым трубам 10, охлаждаются, конденсируются и опускаются уже в виде капель в теплоотводы 2, где вода вновь испаряется. Для лучшего теплообмена с окружающей средой трубы 10 помещены в ребристые охладители 11, которые благодаря большой поверхности и принудительному обдуву достаточно быстро отводят тепло от труб. Ниже тиристорного блока расположена стеклотекстолитовая поперечина 12 (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4), на которой расположено шесть импульсных трансформаторов 13 (ТИ на рис. 11. 4. 1). К последним прикреплены выпрямители 14 и конденсаторы (UD и С на рис. 11. 4. 1). С обратной стороны вертикальных стоек 8 прикреплена поперечина 15 (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4), на которой с одной стороны закреплены три (по одному на два тиристора) блока 16 цепей RB — CB. На каждый тиристор приходится: два параллельно включенных резистора 17 типа ПЭВ 50 36 Ом и два последовательно включенных конденсатора 18 типа МБГЧ 1 0, 5 мк. Ф 1000 В.
С другой стороны (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4) к поперечине 15 прикреплены два трансформатора опроса 19 (ТО на рис. 3. 11) и блок лавинных диодов (VD 1 и VD 2 на рис. 11. 4. 1). Блок лавинных диодов состоит из двенадцати таблеточных диодов 20 типа ДЛ 123 320 13, металлических прокладок 21, двух стягивающих шпилек 22 и двух крепежных кронштейнов 23. В двух крайних дистанционерах 3 тиристорного плеча вставлены датчики температуры 24 (рис. 11. 4. 2 11. 4. 4 ) с контактами (SК на рис. 11. 4. 1), которые срабатывают, когда температура тиристорного блока превышает допустимую. Внешний вид и габаритные размеры инвертора И ПТП показаны на рис. 11. 4. 6. Инвертор состоит из тиристорной секции, шкафа R C, вентиляционного устройства и контроллера (системы управления) (рис. 11. 4. 6). Тиристорная секция содержит два шкафа, в каждом из которых горизонтально установлено по три тиристорных блока. Двери шкафов имеют перфорированные отверстия, напротив которых расположены охладители 11 (рис. 4. 2 11. 4. 4) тиристорных блоков. Расположение и нумерация блоков показаны на рис. 11. 4. 6.
С правой стороны тиристорной секции (рис. 11. 4. 6) находится шкаф R C (R 1 C 1 на рис. 3. 1 /4/ и RC 1 RC 4 на рис. 11. 2. 1), служащий для ограничения перенапряжений, возникающих на тиристорах. Он содержит 36 штук резисторов С 5 35 В 100 150 Ом и 6 штук конденсаторов К 75 15 10 к. В. Для 6 пульсового инвертора они собираются в схему с параметрами R=200 Ом и С=0, 5 мк. Ф, а для 12 пульсового — R=100 Ом и С=1 мк. Ф. К правой стенке шкафа R C пристыковывается вентиляционное устройство (рис. 11. 4. 6), служащее для выкачивания воздуха из тиристорной секции со скоростью примерно 0, 7 объема в секунду. Корпус секции уплотнен в местах прохода кабелей, стыковки с дверями и вентилятором. Благодаря этому холодный воздух всасывается через перфорированные отверстия дверей, проходит через охладители тиристорных блоков и выбрасывается через выхлопной патрубок вентилятора. Одновременно с этим охлаждаются все остальные тепловыделяющие элементы шкафов. Силовая тиристорная секция работает под управлением контроллера (рис. 11. 4. 6), который расположен в отдельном шкафу. На его лицевой панели установлены сигнализирующие платы и цифровой дисплей, которые видны через прозрачную дверь шкафа. Такое расположение плат позволяет визуально контролировать работу инвертора, а также упрощает наладку и настройку системы управления.
Рисунок 11. 4. 6 – Вид спереди (а) и сверху (б) шкафов инвертора И ПТП 2, 4 к 4 к
11. 5 Выпрямитель ТПДЕ-Ж 11. 5. 1 Основные технические параметры выпрямителя ТПДЕ-Ж На тяговых подстанциях постоянного тока широкое распространение получили: а) 6 пульсовые полупроводниковые выпрямительные преобразователи, выполненные по схемам трехфазная мостовая б) 2 обратные звезды с уравнительным реактором (нулевая). в) В последние годы с целью повышения технико экономической эффективности тяговых подстанций применяются, как правило, только 12 пульсовые выпрямительные преобразователи. В связи с этим в качестве выпрямительного преобразователя выбираем преобразователь ТПДЕ Ж на блоках БСЕ 1 1 Б 2 Д 5 24.
11. 5. 1 Основные технические параметры выпрямителя ТПДЕ-Ж В настоящее время НИИЭФА – ЭНЕРГО разработаны и выпускаются новые типы выпрямителей. Выпрямитель ТПДЕ Ж имеет двеннадцатипульсовую последовательную схему выпрямления и состоит из четерех трехфазных мостовых выпрямителей, питаемых от двух вторичных обмоток тягового трансформатора (Д и У). Охлаждение выпрямителя воздушное естественное с использованием охладителей на базе тепловых труб. Каждый силовой диод имеет два охладителя (96 охладителей на агрегат). На рисунке 11. 5. 1 изображен внешний вид выпрямителя ТПДЕ Ж.
Рисунок 11. 5. 1 – Внешний вид выпрямителя ТПДЕ Ж
Таблица 11. 5. 1 – Технические параметры выпрямителя ТПДЕ Ж № Параметр 1 Номинальное выпрямленное напряжение (среднее значение) 2 Максимальное выпрямленное напряжение, (среднее значение) 3 Номинальный выпрямленный ток 4 Номинальная выходная мощность 5 Номинальное входное напряжение (линейное) 6 Номинальная частота 7 Коэффициент полезного действия 8 Значение 3300 В Допустимый ток перегрузки в % от номинального: не более 4000 В 3150 А 10400 к. Вт 1305 В 50 Гц не менее 99, 5 % 125% в течение 15 мин 150% в течение 2 мин 1 раз в 1 час 200% в течение 10 сек 9 1 раз в 2 часа 1 раз в 2 мин Выпрямитель должен выдерживать перенапряжения (в течение 10 мс) на шинах постоянного тока 9000 В на шинах переменного тока 4500 В 10 Габариты выпрямителя 11 Масса выпрямителя 5000 х 960 х 2630 мм 2800 кг
11. 5. 2 Основные данные и технические характеристики блока БСЕ Блок тягового выпрямителя (рис. 11. 5. 2) представляет собой неуправляемый диодный выпрямитель. Блоки предназначены для использования в качестве основного комплектующего узла в неуправляемых выпрямителях различного назначения, рассчитанных на выпрямленный ток до 3200 А. Блоки могут быть использованы для модернизации выпрямителей типа ПВЭ 3, ПВЭ ЗМ, ПБЭ 5 АУ 1, УВКЭ 1 М, ПВКЕ 2, ТПЕД 3, 15 К 3, ЗК У 1 и других типов, близких к ним по техническим характеристикам.
б Рисунок 11. 5. 2 – Конструктивное исполнение блоков БСЕ 1 1 Б 2 Д 5 24 (а) и внешний вид блоков (б)
Подробные технические параметры и характеристики выпрямителя ТПДЕ Ж приведены в таблице 11. 2 Таблица 11. 5. 2 – Технические параметры блока БСЕ Параметр Значение № 1 Повторяющееся импульсное обратное напряжение блока не более 1800 В 2 Номинальный ток блока (среднее значение) 670 А 3 Максимально допустимая температура нагрева поверхностей токоведущих элементов блока 105°С 4 Среднее рабочее значение температуры воздуха 15°С 5 Среднее значение относительной влажности при температуре воздуха 15°С 80% 6 Масса блоков, кг, не более: нетто 15 брутто 18 7 Охлаждение блоков естественное воздушное 8 Усилие сжатия, диодов с основаниями охладителей (2400± 50) к. Гс
Функционально блоки представляют собой плечо различных схем выпрямления переменного тока. Вид блока БСЕ приведен на рисунке 11. 5. 2. Структура условного обозначения блока БСЕ 1 1 Б 2 Д 5 24 У 3 а: Б – блок; С – силовой полупроводниковый; Е – естественное воздушное охлаждение; Г– двухстороннее охлаждение силового диода; 1 – количество силовых диодов; В – выпрямительный; 2 – второе конструктивное исполнение; Д – диоды полупроводниковые; 5 – условное обозначение диаметра полупроводникового элемента, применённого в конструкции силового диода 56 мм. 24 – класс диодов по повторяющемуся напряжению согласно ГОСТ " 20859. 1 89; У 3 а – вид климатического исполнения по ГОСТ 15543. 1 и ГОСТ 15150: У – изделие предназначено для эксплуатации в макроклиматическом районе с умеренным климатом; 3 – изделие следует хранить и эксплуатировать в закрытом помещении с естественной вентиляцией, например, в металлических, каменных, бетонных помещениях, в условиях отсутствия воздействия: атмосферных осадков и конденсации влаги, соляного тумана, инея, пыли, озона, коррозионно активных агентов и плесневых грибов; а – изделие можно эксплуатировать в пределах высоты размещения над уровнем моря не более 1200 м.
11. 5. 3 Устройство и работа блока БСЕ Электрическая схема представляет собой один выпрямительный диод типа Д 453 2000 24 класса. Она изображена в приложении В. Для отвода тепла, выделяемого при работе силового полупроводнико вого диода, применяются охладители типа 0272 626 УЗа. Охладитель имеет четыре герметичные тепловые трубы, осуществляю щие передачу тепла от основания охладителя, которое находится в плотном контакте с диодом, к противоположному концу труб и через рёбра — в ок ружающую атмосферу.
Отвод тепла осуществляется в результате испарения воды, находящей ся внутр трубы при пониженном давлении в том её конце, который нахо дится в основании охладителя, с последующей конденсацией в противопо ложном конце трубы. Сконденсировавшаяся жидкость осаждается в специ альном, пористом покрытии на внутренней поверхности трубы и под дей ствием капиллярных сил перемещаетс в нагретую испарительную часть трубы. Этот процесс протекает непрерывно с небольшой разницей темпе ратур концов трубы. Токоотвод осуществляется с помощью силовой электрической шины, монолитн соединённой с основанием охладителя. С целью обеспечения надёжного электрического и теплового контакта диода с основанием охладителя в конструкции блока используется силовой механизм, действие которого основано на применении набора тарельчатых пружин, сжатых до определённой степени деформации. Степень деформации определяется необходимым усилием сжатия, величина которого зависит от типа применяемых диодов и устанав ливается на специальной установке на заводе изготовителе блоко Выпрямитель состоит из четырех трехфазных диодных мостов. Каждый мост включает в себя 12 диодов таблеточного типа Д 453 2000 24 класса. Каждое из шести плеч трехфазного моста содержит два диода, включенных последовательно. Выпрямитель имеет 24 блока выравнивающих цепей (А 1. . . А 4 в диодных секция U 1. . . U 6 и 12 блоков индикации пробоев с герконовыми реле (А 5, А 6). Эти блоки (А 1. . . А 6) являются общими для одноименных фаз мостов, включенных параллельн
При пробое любого из четырех диодов срабатывает герконовое реле (например V 1. . . V 4 и реле К 1 в блоке А 5 фазы С 2. Сигнал от герконового реле поступает на шкаф контроля выпрямителя, где срабатывает, промежуточное реле К 1, которое своими контактами отключает выпрямитель от сети переменного тока и от сборных шин постоянного тока 3, 3 к. В. Одновременно на панели шкафа контроля загорается световой индикатор пробоя в данной группе из четырех диодов (12 групп). 11. 5. 4 Шкафы земляной защиты и контроля диодов выпрямителя Реле земляной защиты (рисунок 11. 5. 3) срабатывает: при замыкании на корпус шин высокого напряжения выпрямителя; при замыкании на металлоконструкцию шинной эстакады тяговый трансформатор выпрямитель; при замыкании на корпус тягового трансформатора любой из двух тяговых обмоток. Срабатывание реле земляной защиты приводит к отключению выпрямителя от сети переменного тока и от сборных шин постоянного тока 3, 3 к. В.
Рисунок 11. 5. 3– Электрическая схема шкафа реле земляной защиты выпрямителя. На рисунке: Х 1 – клеммник Б 3 26 на 10 клемм; К 1 – реле земляной защиты
Составными частями преобразователя кроме собственно выпрямителя являются шкаф контроля и шкаф реле земляной защиты. В шкафу контроля (рисунок 11. 5. 4) установлены панель с реле А 1, выходное реле К 1 схемы защиты от пробоя, реле контроля напряжения = 24 В (К 2) и источник питания А 2. На лицевой панели смонтированы световые диодные индикаторы пробоя V 1. . . V 12, индикатор напряжения питания V 13, кнопка проверки индикаторов S 1 и кнопка деблокировки защиты S 2. На лицевой панели установлена также резисторно диодная плата A 3. На панели с реле расположены 12 промежуточных реле К 1. . . К 12 и источник питания = 24 B (T 1 V 1 C 1).
Рисунок 11. 5. 4 – Электрическая схема шкафа контроля диодов выпрямителя ТПДЕ Ж
11. 6 Выпрямители НИИФА-ЭНЕРГО В рамках решения задачи обеспечения мощных электроприводов промышленных предприятий полупроводниковыми преобразователями Российского производства в НИИЭФА ЭНЕРГО проведены конструкторские работы по внедрению в серийное производство управляемых и неуправляемых преобразователей на токи: от 50 до 3200 А. Они выполняются с естественным и принудительным охлаждением на основе тепловых труб. сильноточные преобразователи на ток до 100 к. А и выше изготавливаются с водяным охлаждением. Устройства управления, защиты и сигнализации выполнены на современной элементной базе и имеют аналоговое или микропроцессорное управление, обеспечивающее стабилизацию заданных параметров. Для тягового электроснабжения железнодорожного и городского транспорта разработаны и серийно выпускаются комплектные агрегаты (выключатели, трансформаторы, выпрямители) на токи 1600 А и 3200 А, напряжением до 4000 В. На указанные преобразователи выпущены и утверждены технические условия.
11. 6. 1 ВЫПРЯМИТЕЛИ ДЛЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Выпрямители для системы тягового электроснабжения являются конструктивно и функционально законченными устройствами и предназначены для преобразования переменного тока в постоянный на тяговых подстанциях магистральных железных дорог и метрополитена. Рисунок 11. 6. 1 – Внешний вид выпрямителей в устанавливаемых в отапливаемых и вентилируемых помещениях.
11. 6. 2 Условия эксплуатации Климатическое исполнение и категория размещения. УХЛ 4 Диапазон рабочих значений температур окружающего воздухаот 1 до 40°СВерхнее значение относительной влажности воздуха при + 25°С 80 %Высота над уровнем моряне более 1000 м. Окружающая среданевзрывоопасная Таблица 11. 6. 1 - ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Продолжение таблицы 11. 6. 1 Установленный срок службы 25 лет.
Варианты силовых схем выпрямителей Рисунок 11. 6. 2 – Варианты силовых схем выпрямителей
11. 6. 3 Конструкция выпрямителей В качестве силовых полупроводниковых приборов в выпрямителях используются диоды производства ОАО «Электровыпрямитель» Выпрямители выполнены на базе электротехнических шкафов Шкафы имеют исполнение для двухстороннего обслуживания Основой шкафов выпрямителей является несущий каркас из оцинкованной стали, который используются в качестве внутреннего контура заземления Конструкция выпрямителей обеспечивает возможность его установки на ровный пол с твердым покрытием либо на раму высотой 400 мм Контактные соединения в местах стыковки силовых шин не требует обслуживания за счет применения тарельчатых пружин с нормированным давлением в течение всего срока эксплуатации Степень защиты IP 20 11. 6. 4 Основные преимущества конструкции выпрямителей Применение охладителей на основе тепловых труб обеспечивает высокую перегрузочную способность, уменьшение массы и габаритов выпрямителей Применение торированных силовых механизмов для создания требуемого усилия сжатия диодов, с возможностью визуального контроля усилия сжатия, позволяет отказаться от применения динамометрических ключей, сто упрощает процесс сборки и технического обслуживания выпрямителей Применение специальных уловителей диодов позволяет производить смену диодов на месте, без демонтажа силового оборудования.
а) Рисунок 11. 6. 3 Внешний вид выпрямителей б)
11. 6. 5 Блокировки и защиты Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала на дверях шкафов установлены электромагнитные блок замки и блок контакты для контроля за состоянием дверей. Выпрямители имеют следующие виды защит: от коммутационных перенапряжений с помощью защитных RC цепей, устанавливаемых параллельно каждому диоду от импульсных сетевых перенапряжений с помощью ограничителей перенапряжений от пробоя диодов (система диагностики) от перегрева при помощи инфракрасных датчиков температуры от перегрузки при помощи датчика тока.
Сигнализация и измерения Выпрямители имеют следующие виды световой сигнализации: питание собственных нужд готовность работа перегрев авария. Выпрямители оборудованы цифровыми индикаторами выходных параметров: ток и напряжение. Измерения выходного тока и напряжения осуществляется датчиками компенсационного типа на эффекте Холла фирмы "LEM". Выпрямители оборудованы инфракрасными датчиками температуры, позволяющими контролировать непосредственно температуру перегрева полупроводниковых приборов в наиболее перегретой точке. Система диагностики диодов позволяет контролировать состояния диодов до подачи входного напряжения на выпрямитель, за счет подачи на выход выпрямителя напряжения контактной сети.
Охлаждение Выпрямители серии В МПП Д выполнены с принудительным охлаждением при помощи двух электровентиляторов. Охлаждение выпрямителей осуществляется следующим образом: при выходном токе нагрузки меньше (900÷ 50) А охлаждение естественное воздушное, при токе свыше (900± 50) А охлаждение принудительное. Система принудительного охлаждения включается при токе нагрузки (900± 50) А или при температуре перегрева поверхности охладителя диода более (40± 5)°С. Выпрямители серии В МПЕ Д выполнены с естественным охлаждением. Комплект поставки Выпрямитель. Комплект эксплутационной документации. Комплект запасных частей (поставляется с выпрямителем за отдельную плату по согласованию с предприятием изготовителем).
11. 7 Сухой трансформатор ТРСЗП-12500/10 УХЛ 1 Условное обозначение трансформатора расшифровывается следующим образом: Т трехфазный; Р с расщепленными вентильными (вторичными) обмотками; С – естественно воздушное охлаждение; СЗ – естественно воздушное охлаждение с защитным исполнением; П для питания полупроводниковых преобразователей; 12500 – стандартная номинальная типовая мощность, к. ВА; 10 – номинальное напряжение сетевой (первичной) обмотки, к. В; 11. 7. 1 Назначение и основные технические данные трансформатора Трансформатор сухой силовой типа ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1 предназначен для питания полупроводниковых агрегатов с двенадцати пульсным режимом выпрямления на тяговых подстанциях электрифициро ванных железных дорог, для работы на открытом воздухе. Значения климатических факторов внешней среды УХЛ 1 по ГОСТ 15150 69. Нормальная высота над уровнем моря, на которую устанавливается сухой трансформатор, не должна превышать 1000 м. Внешний вид сухого трансформатора ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1 приведен на рисунке 11. 7. 1.
Рисунок 11. 7. 1 – Внешний вид трансформатора ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1
Таблица 11. 7. 1 – Основные технические данные трансформатора ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1 № Параметр Значение 1 Номинальная мощность 12500 (2 x 6250) к. ВА 2 Число фаз 3 Номинальная частота 4 Номинальное линейное напряжение СО (У) 5 Номинальный линейный ток СО 6 Номинальное линейное напряжение ВО 1 (Д) на 1, 305 к. В холостом ходу 7 Номинальное линейное напряжение ВО 2 (У) на 1, 305 к. В холостом ходу 8 Номинальный линейный ток ВО 1 2765 А 9 Номинальный линейный ток ВО 2 2765 А 1 0 Напряжение сквозного короткого замыкания 8 % 1 1 Схема и группа соединения обмоток СО/ВО 1 У/Д 11 1 2 Схема и группа соединения обмоток СО/ВО 2 У/У 0 1 3 Масса 1 Габаритные размеры 3 50 Гц 10, 5 к. В 687 А 30000 кг 3680 x 3000 x 4500 мм
11. 7. 2 Конструктивное исполнение трансформатора Трансформатор типа ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1 состоит из основных частей: активная часть, состоящая из остова, обмоток высшего (СО) и обмоток низшего (ВО 1 и ВО 2) напряжений; защитный кожух степени защиты IP 43 с установленными на нём системами: термоконтроля вентильных обмоток и магнитопровода, воздушного охлаждения. Остов трансформатора состоит из магнитопровода трёхстержневой конструкции, собранного из пластин электротехнической стали, верхних и нижних ярмовых балок, опорной рамы подставки. Остов трансформатора изображен на рисунке 11. 7. 2. Рисунок 11. 7. 2 – Остов трансформатора ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1
В опорной раме трансформатора установлены съёмные катки (колёса) для возможности перемещения трансформатора в продольном или поперечном направлении по рельсам. На опорной раме предусмотрены места (площадки) для возможности использования домкратов и отверстия для крепления трансформатор на месте эксплуатации. В верхних ярмовых балках имеются отверстия диаметром 100 мм для установки в них траверс со скобами, предназначенных для строповки трансформатора во врем спуска подъёма. На нижних ярмовых балках трансформатора, а также в нижней части защитного кожуха трансформатора установлены зажимы заземления (M 12). Зажим заземления на нижней ярмовой балке и на нижней части кожуха соединены между собой металлической шиной сечением 4 x 40. Обмотки трансформатора установлены на стержнях магнитопровода и зафиксированы высоковольтными опорными блоками. Опрессовка обмоток СОВО трансформатора осуществляется при помощи верхних опорных блоков со стороны верхних ярмовых балок. Величина крутящего момента опрессовки (болт М 24) должна составлять 30 Н*м. На обмотке СО трансформатора расположено устройство переключения без возбуждения (ПБВ), которое обеспечивает изменение напряжение в диапазоне ± 5 от номинального на стороне СО ступенями по 2, 5%. Номинальные напряжения, соответствующие ступеням регулирования, указаны в таблице 11. 7. 2. Установка необходимого напряжения производится переключением ступеней (ответвлений обмотки СО) при помощи медных шин, расположенных на панелях переключения, в соответствующее положение.
Таблица 11. 7. 2 – Номинальные напряжения ступеней регулирования Ступени регулирования № ступени Напряжение ступеней, В +5% 1 11025 +2, 5% 2 10763 Номинал 3 10500 2, 5% 4 10238 5% 5 9975
Питание крышных вентиляторов ВКД 8 осуществляется от щита управления вентиляторами однофазным напряжением 220 В, 50 Гц, которое должно быть подведено к контактам 1 и 2 клеммной колодки Х 2, расположенной на DIN рейке под щитом управления вентиляторами. Для приведения системы воздушного охлаждения в рабочее состояние необходимо: выставить на термостате TS 1 значение уставки температуры срабатывания +45°С; подвести питание к Х 2; включить автоматы QF 4, QF 3, QF 2, QF 1 щита управления вентиляторами; закрыть дверцу щита управления вентиляторами; произвести проверку работоспособности крышных вентиляторов. Для этого перевести переключатель IS 1 на дверце щита управления вентиляторами из положения «ВЫКЛ. » в положение «РУЧН. ВКЛ. » , вентиляторы должны включиться.
При положении IS 1 «РУЧН. ВКЛ. » вентиляторы работают постоянно, управление термостатом не осуществляется. после проверки работоспособности крышных вентиляторов перевести переключатель IS 1 на дверце щита управления вентиляторами из положения «РУЧН. ВКЛ. » в положение «АВТ. » система воздушного охлаждения находится в рабочем состоянии. Система термоконтроля вентильных обмоток и магнитопровода состоит из: терморезисторных датчиков (R 1 R 9), установленных в вентильные обмотки трансформатора ВО 1 (наиболее нагреваемые в процессе работы трансформатора) и в верхние части стержней магнитопровода; блока электронных реле MSF 220 V (А 1), установленного под щитом управления крышными вентиляторами; центробежных вентиляторов ДНДЗ, установленных на опорной раме трансформатора и предназначенных для обдува магнитопровода в случае достижения температуры любого из стержней значения +130°С. Питание блока А 1 и центробежных вентиляторов ДКДЗ осуществляется однофазным напряжением 220 В, 50 Гц, которое должно быть подведено к контактам 1 и 2 клеммной колодки XI, расположенной на DIN рейке рядом с блоком А 1. Блок MSF 220 V выдаёт релейные сигналы при достижении температуры обмоток ВО 1 или магнитопровода в соответствии с таблицей 11. 7. 3.
Таблица 11. 7. 3 – Релейные сигналы при достижении температуры обмоток В 01 или магнитопровода Место установки датчиков температуры Температура, °С Предупрежден ие о нагревании обмоток (Alarm 2): замыкаются контакты 5 и 6 клеммной колодки XI BO 1 Стержни магнитопровода Отключение при перегреве обмоток (Alarm 2): замыкаются контакты 3 и 4 клеммной колодки XI 170 Включение центробежных вентиляторов (FUN): замыкаются контакты 08 и 05 блока А 1, на вентиляторы подаётся напряжение питания 180 130 Релейные сигналы Alarm 1 и Alarm 2 блока MSF 220 V предназначены для использования в системе УБС трансформатора. Блок MSF 220 V приходит в рабочее состояние через время ~ 2 с после подачи на него напряжения питания, так как в течение этого времени происходит его самотестирование.
Подключение внешнего кабеля (шин) 10500 В производится к зажимам (выводам) обмотки СО для внешних подключений, расположенным на кожухе трансформатора и имеющим маркировку: А; В; С. Подключение внешних кабелей (шин) 1305 В производится к зажимам (выводам) обмотки BO 1 трансформатора с маркировкой: a 1 b 1 c 1 и к зажимам (выводам) обмотки ВО 2 трансформатора с маркировкой: а 2; b 2; с2. Выводы обмоток ВO 1 и ВO 2 для внешних подключений расположены на кожухе трансформатора (рисунок 11. 7. 3). Рисунок 11. 7. 3 – Выводы обмоток ВO 1 и ВO 2 для подключения выпрямителя
11. 7. 3 Нагрузочная способность трансформатора Трансформатор рассчитан на работу при отклонениях напряжения, подводимого к любому ответвлению сетевой обмотки, на 10% сверх номинального напряжения данного ответвления при сохранении номинальных токов. Нагрузочная способность трансформатора приведена в таблице 11. 7. 4. Таблица 11. 7. 4 – Нагрузочная способность трансформатора ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1 Ток нагрузки, % номиналь ного тока Продолжи тельность Цикличность Примечание 100 Продолжитель ный режим 125 15 минут 1 раз в 30 минут 150 5 минут 175 2 минуты 200 1 минута Среднее квадратическое значение тока за любые 30 минут не должно превышать значения номинального тока
11. 7. 4 Испытания сухого трансформатора Трансформатор ТРСЗП 12500/10 УХЛ 1 испытывался подвергается следующим испытаниям Результаты испытаний Таблица 11. 7. 5 – Измерение сопротивления изоляции Напряжение измерения, В 2500 Измеряемый участок СО В 01 СО В 02 СО остов Сопротив. изоляции R 60, МОм >3000 Измеряемый участок В 01 остов В 02 остов В 01 В 02 Сопротив. изоляции R 60, МОм >3000
Таблица 11. 7. 6 – Измерение сопротивления обмоток постоянному току Обмотки ВН Выводы Сопротивление ( R ) измеренное, Ом Положение переключателя ответвлений (ПБВ) 1 2 3 4 5 А В 0, 03014 0, 02933 0, 02 851 0, 02791 0, 02716 В С 0, 03004 0, 02927 0, 02 857 0, 02785 0, 02718 С А 0, 03018 0, 02939 0, 02 864 0, 02799 0, 02728 Обмотки НН Выводы R изм. , Ом а 1 b 1 0, 0005508 b 1 с1 0, 0005701 с1 а 1 0, 0005671 а 2 b 2 0, 0006748 b 2 с2 0, 0006542 с2 а 2 0, 0006708
Таблица 11. 7. 7. – Измерение коэффициента трансформации и группы соединения обмоток Выводы Коэффициент трансформации ( К тр. ) измеренный Тангенс угла отставан Положение переключателя ответвлений ия (ПБВ) 1 2 3 4 5 АВ – а 1 b 1 8, 417 8, 210 8, 025 7, 815 7, 618 0, 570 ВС – b 1 с1 8, 379 8, 181 8, 018 7, 788 7, 583 0, 570 СА – с1 а 1 8, 486 8, 279 8, 078 7, 881 7, 675 0, 570 АВ – а 2 b 2 8, 473 8, 271 8, 072 7, 871 7, 670 0, 001 ВС – b 2 с2 8, 472 8, 272 8, 070 7, 870 7, 672 0, 001 СА – с2 а 2 8, 473 8, 271 8, 072 7, 872 7, 673 0, 001 Группа соедине ния обмото к У/Д 11 У/У 0
Таблица 11. 7. 8 – Измерение потерь и напряжения короткого замыкания Выводы а 1 b 1 с1 обмотки В 01 и выводы а 2 b 2 с2 обмотки В 02 замкнуты накоротко Uкф, В Ркф, Вт Iк, А Uкф. ср. , В 219, 2 А 220, 3 3761 305, 0 В 219, 2 4046 304, 5 Прив. к ном. току Uк, % С 221, 4 3589 307, 7 Прив. к Өр = 115°С Uкp. , % 8, 14 Iк. ср. , А 305, 7 ∑Ркф 8, 13 10351 Рк. 52312 Рк. р. 61016 Выводы а 1 b 1 с1 обмотки В 01 замкнуты накоротко. Выводы а 2 b 2 с2 обмотки В 02 разомкнуты Uкф, В Ркф, Вт Iк, А Uкф. ср. , В 235, 4 3112 190, 6 В 234, 6 3457 189, 7 Прив. к ном. току С 236, 5 3364 191, 8 Прив. к Өр = 115°С Iк. ср. , А 190, 7 ∑Ркф. А 234, 8 9526 Uк, % 6, 98 Рк. 30937 Uкp. , % 7, 00 Рк. р. 30000 Выводы а 2 b 2 с2 обмотки В 02 замкнуты накоротко. Выводы а 1 b 1 с1 обмотки В 01 разомкнуты Uкф, В Ркф, Вт Iк, А Uкф. ср. , В А 236, 2 3579 189, 9 В 234, 6 3441 190, 6 Прив. к ном. току С 237, 2 3218 190, 3 Прив. к 235, 3 Iк. ср. , А 190, 3 ∑Ркф. 9833 Uк, % 7, 01 Рк. 32079 Uкp. , % 7, 03 Рк. р. 31638
Таблица 11. 7. 9 – Испытания электрической прочности изоляции Зажим подключе ния Испыт. напряжение, к. В Частота, Гц Время выдержки, С Результат испытания Испытание изоляции обмоток приложенным напряжением ABC 28 50 60 выдержал a 1 b 1 c 1 10 50 60 выдержал а 2 b 2 с2 10 50 60 выдержал Испытание изоляции обмоток индуктированным напряжением а 2 b 2 с2 2, 61 400 15 выдержал Таблица 11. 7. 10 – Измерение потерь и тока холостого хода Uхх ф. , В Рхх, Вт Iхх, А а 2 п 750, 6 4052 7, 84 b 2 п 763, 1 3371 5, 77 с2 п 767, 3 5217 7, 81 Uxx ф. ср. , В ∑Pxx, Вт Ixx cp. , A Ixx, (%) 760, 3 12640 7, 140 0, 26
Скачать презентацию Выпрямительные и инверторные преобразователи тяговых подстанции 11
11. ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВ.ppt