Тиристорный преобразовательный агрегат типа АПТ-37500/24-УХЛ4 для питания постоянным током электротехнологических установок

Опубликовано: 3 декабря 2008 г. в 00:00, 610 просмотровКомментировать

Одним из основных видов электротехнологических установок на предприятиях цветной металлургии являются электролизные ванны. Они характеризуются значительным уровнем потребляемой электроэнергии и требуют наличие регулируемого преобразователя переменного тока в постоянный [1]. В связи, с чем актуальной является задача разработки и производства преобразователей с высокими энергетическими показателями [2, 3].

Традиционно преобразовательные агрегаты высокой мощности изготавливаются на основе масляного трансформатора и тиристорного выпрямительного блока, которые соединяются между собой силовой ошиновкой. В этом случае потери в соединительной ошиновке снижают общий КПД преобразовательного агрегата, и, для их снижения, стремятся расположить выпрямительный блок как можно ближе к силовому трансформатору.

Устранить данный недостаток, можно применив сухой трансформатор, на выводах вентильных обмоток которого размещен тиристорный выпрямительный блок. Это позволяет исключить потери в силовой ошиновке переменного тока, снизить массогабаритные показатели, повысить степень заводской готовности изделия. Поэтому в ОАО «РЭТК» с 2007 года начато производство тиристорных преобразовательных агрегатов, реализующих данное компоновочное решение.

В статье представлено описание тиристорного преобразовательного агрегата (АПТ) с номинальными выходными током 37,5 кА и напряжением 24 В.

Агрегат предназначен для преобразования переменного тока из сети с напряжением 6 кВ в постоянный ток, а также для регулирования выпрямленного тока в диапазоне от 0 до 37,5 кА. Помимо основного назначения, АПТ обладает расширенными функциональными возможностями:

  • обеспечивает местное и дистанционное регулирование выпрямленного тока;
  • содержит комплекс токовых и тепловых защит, входящих в него устройств, а также защиту от пропадания или недопустимого отклонения напряжения питания собственных нужд;
  • диагностирует работу тиристоров выпрямителя;
  • измеряет и показывает в цифровом виде основные параметры АПТ: выпрямленный ток и напряжение; ток сетевой обмотки трансформатора; температуры в обмотках трансформатора, на входе и выходе выпрямительного блока, внутри шкафа; величину сигнала задания на ток при дистанционном управлении;
  • ведет архив сообщений аварийной и предупредительной сигнализации.

АПТ предназначен для эксплуатации в закрытых отапливаемых и вентилируемых производственных помещениях при соблюдении следующих условий:

  • наибольшая высота над уровнем моря 1000 м (или нижнее рабочее значение атмосферного давления 86,6 кПа (650 мм рт. ст.);
  • рабочая температура окружающего воздуха от +1 до +40°С;
  • верхнее значение относительной влажности воздуха 80% при температуре +25°С;
  • тип атмосферы — II (промышленная).

АПТ является стационарным устройством.

В таблице 1 приведены основные технические характеристики АПТ.

На рисунке 1 показана функциональная схема АПТ, который получает питание от системы шин СШ 6 кВ через высоковольтный выключатель ВВ. Нагрузкой АПТ служит группа электролизных ванн ЭВ1…ЭВn. Для реализации токовых защит и измерения тока, потребляемого из сети, на выходе ВВ установлены трансформаторы тока ТТ.

Таблица 1. Основные технические характеристики АПТ
Наименование параметра Техн. данные
1 Номинальное входное напряжение трехфазной питающей сети частотой 50 Гц, кВ 6
2 Допустимое установившееся отклонение входного напряжения, %, не более ± 10
3 Номинальное выпрямленное напряжение, В 24
4 Номинальный выпрямленный ток, А 37 500
5 Режим работы продолжительный
6 Диапазон регулирования выпрямленного тока, А 0…37 500
7 Допустимое установившееся отклонение выпрямленного тока, %, не более ± 1
8 КПД в номинальном режиме, не менее 0,91
9 Коэффициент мощности в диодном режиме, не менее 0,9
10 Охлаждение водяное двухконтурное
11 Расход охлаждающей технической воды, м 3 от 3,5 до 7,5
12 Номинальное входное напряжение питания собственных нужд трехфазной сети частотой 50 Гц, В 380
13 Допустимое установившееся отклонение напряжения собственных нужд, %, не более плюс 10, минус 15
14 Мощность, потребляемая от источника питания собственных нужд, кВ?А, не более 4
15 Номинальное постоянное напряжение оперативных цепей управления, В 220
16 Допустимое длительное отклонение постоянного напряжения оперативных цепей управления, %, не более ± 2

Функциональная схема АПТ

АПТ состоит из:

  • тиристорного преобразователя с водяным охлаждением ПТВ;
  • устройства управления УУ;
  • теплообменного агрегата АТО;
  • двух датчиков постоянного тока ДПТ1 и ДПТ2.

Силовым элементом является ПТВ. Он построен по схеме «звезда — обратная звезда с уравнительным реактором» и содержит следующие узлы:

  • сухой преобразовательный трансформатор Т;
  • три шестипульсных тиристорных выпрямителя БВ, работающие параллельно на общую шину постоянного тока;
  • общий для трех выпрямителей уравнительный реактор Р;
  • датчики температуры (термопреобразователи) ТП;
  • датчики прямого и обратного токов 1 и 2;
  • цепи защиты от перенапряжений;
  • формирователи импульсов управления тиристорами.

Охлаждение БВ водяное принудительное. Датчики температуры установлены во всех вентильных обмотках трансформатора, на входе и выходе системы охлаждения выпрямительного блока и внутри шкафа. Датчики обратного тока [4] и прямого тока установлены на каждом тиристоре. Они позволяют определять режим пробоя и нарушения работы тиристоров. Средства обработки сигналов от датчиков расположены в УУ.

Устройство управления состоит из следующих функциональных систем и узлов:

  • система питания собственных нужд;
  • система измерения и индикации электрических параметров агрегата;
  • система регулирования тока;
  • система защиты;
  • узел управления высоковольтным выключателем;
  • система блокировок и сигнализации.

Основные элементы систем управления, защит и блокировок реализуются на базе промышленного логического контроллера ПЛК, который для оперативного местного управления и наблюдения за параметрами АПТ оснащен панелью оператора ПО.

Для дистанционного телеуправления от системы верхнего уровня или диспетчерской УУ имеет выходные и входные каналы для передачи дискретных и аналоговых сигналов, а также для обмена сигналами управления по промышленной сети Profibus DP или Industrial Ethernet.

Теплообменный агрегат АТО обеспечивает охлаждение тиристоров и токоведущих частей БВ по двухконтурной системе «вода — вода». В своем составе он содержит:

  • два электронасоса ЭН1 и ЭН2;
  • пластинчатый теплообменник ТО;
  • блок управления электронасосами БУЭН;
  • фильтры;
  • запорную арматуру.

На рисунке 2 показан внешний вид смонтированного агрегата. Слева изображен общий вид, а справа — вид на лицевую сторону устройства управления. В настоящее время преобразовательный агрегат успешно эксплуатируется на одном из предприятий цветной металлургии.

Внешний вид АПТ

Е. Г. БОРОДАЦКИЙ, ОАО «Российская электротехническая компания».

Литература

  1. Справочник электроэнергетика предприятий цветной металлургии/ Под ред. М. Я. Басалыгина, В. С. Копырина — М.: Металлургия. 1991.
  2. В. Ю. Марков, В. А. Бобков. Преобразовательная техника, поставляемая Российской электротехнической компанией для алюминиевых заводов. — Промышленная энергетика. 1999. № 9.
  3. О. А. Неуймин. Конструктивные особенности преобразовательных агрегатов ОАО «Российская электротехническая компания». — Промышленная энергетика. 2003. № 3.
  4. Е. Г. Бородацкий. Система сигнализации перегорания полупроводниковых приборов для мощных выпрямительных агрегатов. — Екатеринбург: «Уральские выставки-2000». 2006.

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.