Технически характеристики, конструкция и параметри на оборудването на преобразувателните блокове
Основното оборудване на преобразуващите блокове са преобразуващите (тягови) трансформатори и токоизправители. Преобразуващите трансформатори са предназначени за захранване на токоизправители. Преобразувателните трансформатори се различават от конвенционалните понижаващи трансформатори в схемата на свързване на вторичните намотки, наличието на изравнителен реактор в схемата "две обратни звезди с изравнителен реактор", специфични условия на работа: значителни колебания в токовете на натоварване; възможността за разрушаване на фазови диоди; относително чести къси съединения със земя, комутационни и атмосферни пренапрежения. Всички тези характеристики трябва да се вземат предвид при разработването, производството и експлоатацията на преобразувателни трансформатори. За да се увеличи електродинамичното съпротивление на намотките на трансформатора в аварийни условия, радиалният размер на вторичните намотки се увеличава и плътността на тока в тях се намалява до 2,5. 3 A / mm 2 вместо 3. 4,5 A / mm 2 за понижаващи трансформатори. Вторичните намотки са направени извън първичните (мрежови) намотки от паралелно свързани дискови намотки, които са притиснати със специални сегменти или пръстени. Това закрепване и оформление осигурява висока електродинамична якост и е по-напреднало в технологично отношение.
Фиг. 1. Дванадесетимпулсни изправителни вериги с връзка на шестимпулсни вериги: a - последователен; б - успоредно; vig - диаграми на изправени напрежения; поради - диаграми на токовете в диодите на вторичните намотки на трансформатори
Работят различни преобразувателни трансформатори за шестфазни нулеви изправителни вериги с изравнителен реактор от типове TMPU-16000/10ZhU1, TMPU-6300/35ZhU1 и за трифазен мост - TDP-12500/10ZhU1, TMP - 6300/35IU1. За схема с дванадесет импулса, базирана натрансформатор ТДП-12500/10ЖУ1 е разработен преобразувателен трансформатор ТДП-12500/10ЖУ1. Типът на трансформатора се дешифрира, както следва: T - трифазен, M - маслен, D - с струйно охлаждане, p - с разделена вторична намотка, P - за полупроводникови токоизправители, U - с изравнителен реактор; числото след буквеното обозначение е типична мощност; числото чрез дроб е номиналното напрежение на първичната намотка; Ж - ж.п.; Y - за умерен климат, 1 - за външно разположение. Техническите характеристики на преобразувателните трансформатори са дадени в таблица. 1. Таблица 1. Параметри на преобразувателни трансформатори
Забележка: TRDP-12500/10ZhU1 има nom = 2,61 kV с паралелно свързване на токоизправителни мостови вериги; C / 2nom \u003d 1.305 kV - със сериен. Типичният капацитет на преобразувателните трансформатори е капацитетът на конвенционален понижаващ трансформатор, чийто резервоар и сърцевина се използват при производството на преобразувателния трансформатор. Типичната мощност обикновено е по-висока от номиналната, тъй като в резервоара на съответната типична мощност на понижаващия трансформатор е инсталирана магнитна верига с подсилени намотки и изравнителен реактор. Първичните намотки на трансформаторите имат кранове, с помощта на които, като изключите трансформатора, можете да промените коефициента му на трансформация в рамките на ± 5%. Превключването на клоновете се извършва от три еднофазни превключвателя без възбуждане (PBV), т.е. когато товарният ток е изключен. Превключвателят има три степени на регулиране: позиция I съответства на най-високата, позиция II - номинална и позиция III - най-ниската стойност на напрежението на първичната страна на трансформатора с постоянно напрежение на вторичните намотки. Токоизправителиполупроводниковите устройства (SDS) се използват в тяговите подстанции от 1965 г. В началния период на въвеждане на SDS-базирани токоизправители са разработени няколко вида от тях с различни видове охлаждане. Токоизправители с принудително въздушно охлаждане тип УВКЕ-1, ПВЕ-2, ПВЕ-3, ПВЕ-ЗМ, ПВК-6 са монтирани на закрито, като охлаждането им се осъществява чрез подаване на въздух с вентилатори. В първия токоизправител UVKE-1 са използвани 720 нелавинни диода V-200-8. В последващите разработки на токоизправители те последваха пътя на намаляване на броя на диодите чрез увеличаване на техния клас и използване на лавинообразни диоди VL-200. Най-широко приложение в тяговите подстанции имат токоизправителите с естествено въздушно охлаждане поради лесната им поддръжка и високите им технически и икономически показатели. Токоизправител тип PVE-5AU1 (токоизправител за електрическа тяга, модификация 5 A, климатична версия U, за външно разположение) някога е бил доста широко разпространен в тяговите подстанции. Използват се две модификации на токоизправителя: за трифазна мостова изправителна верига и за шестфазна нула. Комплектът включва: токоизправител състоящ се от шест шкафа с диоди, шкаф с RC вериги, шкаф с отводители RBC-3 и шкаф със земно реле.
Фиг. 2: а - токоизправителен шкаф PVE-5AU1; 6 - разположение на диодни блокове с охладители в него На фиг. 2 е показан шкаф 11 с диоди 7, свързани в последователни разклонения от 14 части, разположени вертикално в 7 части от двете страни на шкафа, и 5 паралелни разклонения всеки. Диодите тип VL-200 от клас 10 до 20 с охладители 8 са монтирани върху изолатори 10, фиксирани върху метална рамка 4. Анодните и катодните клеми на диодната група на фазата на шкафа са свързани къмчрез изолатори А и К, закрепени на покрива 1. Двустранният сервизен шкаф има врати 5 с електромагнитни брави 6. В горната част на шкафа има дифузьор 12, който осигурява изхода на нагрят въздух навън и предпазва елементите на шкафа от атмосферни валежи. Решетки 2 и 9 предпазват отворите за охлаждане. За проверки и ремонтни работи шкафът е оборудван с две лампи 3. Диодните блокове с охладители са разположени в една и съща вертикална равнина (фиг. 2, b). За да се изключи нагряването на охладителите 1 на горните блокове с въздух, загрят от долните, между съседни редове охладители са монтирани наклонени екрани 2, насочващи потока топъл въздух в канала между охладителите. Това направи възможно значително намаляване на размерите на токоизправителните шкафове. Токоизправителните шкафове се монтират в откритата част на подстанцията върху стоманобетонни конструкции на височина най-малко 1 m от нивото на повърхността, което осигурява добър достъп на охлаждащ въздух до шкафа. За да използвате токоизправителя PVE-5AU1 като част от токоизправител от сериен тип с дванадесет импулса, от всяка страна на шкафа е инсталиран един допълнителен хоризонтален ред диоди с охладители. След това от едната страна на шкафа посоката на диодите се обръща. Анодът А и катодните клеми със същото име са комбинирани и свързани към втулките. В средата на полуфазите са монтирани джъмпери, които свързват всичките пет клона на диодите и са свързани към една от фазите на вторичната намотка на преобразувателния трансформатор. В средата на фазата също е инсталиран джъмпер и свързан към катодния извод. Полуфазните аноди се комбинират в анодния извод. Така всеки от шестте токоизправителни шкафа след реконструкция представлява две рамена на мостовата верига, три шкафа са свързани към една трифазна вторична намоткатрансформатор, а три - към другия. Такава реконструкция на PVE-5AU1 позволява да се разшири работата му при нови условия на работа. Токоизправителят TPED-3150-Z,3k-U1 (трифазен преобразувател с диод за естествено охлаждане) е произведен за номинален ток 3150 A и номинално напрежение 3,3 kV за работа в умерен климат и е предназначен за поставяне в откритата част на подстанцията. Токоизправителят е сглобен от диоди за хапчета DL133-500-14 (лавинен диод за 500 A, клас 14) с охладители, които осигуряват сила на затягане от 10 kN поради затягащото устройство. Токоизправителят се състои от шест шкафа, всеки от които съдържа 48 диода с охладители, както и кондензатори и резистори. На покрива на всеки шкаф има шест втулки, през които се осъществява връзката към шините (положителни и отрицателни) и вторичните намотки на преобразувателни трансформатори. Шкафовете се сервират от две страни. Предните и задните врати са оборудвани с механични ключалки, електромагнитни блокировки и крайни изключватели, които гарантират, че токоизправителят е изключен от високо напрежение при отваряне на вратите. Основните електрически схеми на токоизправителите зависят от веригата на токоизправителя. На фиг. 3, а е показано свързването на изводите на токоизправителните шкафове с дванадесетимпулсна последователна схема. Между клемите на вторичните намотки на трансформатора са свързани ограничители на пренапрежение, които предпазват токоизправителя от пренапрежение. Разрядниците RVKU-1.65 A01 са оборудвани с токоизправител от сериен тип. На фиг. 3, b показва схемата на свързване на токоизправителните шкафове с дванадесетимпулсна паралелна токоизправителна верига, чиито шкафове имат четири изхода на покрива. Шкафовете с описания дизайн могат да се използват и с други схеми за коригиране (шест импулснимост и нула).
Фиг. 3. Свързване на токоизправителни шкафове TPED-3150-3.3 към: а - с дванадесетимпулсен последователен; b - паралелна токоизправителна верига Резултатът от по-нататъшното развитие на токоизправителите от тази серия е токоизправител тип VTPED-3.15k-3, Zk-21-U1 за номинален ток 3,15 kA и напрежение 3,3 kV, направен на диоди DL153-2000-20 UHL2. Диод за ток 2000 A с два охладителя е отделна единица, отвеждането на топлината от която се извършва чрез дестилирана деаратирана вода. Токоизправителят се състои от 48 блока (8 броя на фаза), защитени от пренапрежения с разрядници тип RVKU-3.3 AO 1. 4. Блокът се състои от преобразуващ (тягов) трансформатор G тип TDP-12500/10 ZHU1 и токоизправител UD тип TPED-3150-3,3 k-U1. Преобразувателят е свързан към шините RU-10 kV чрез маслен прекъсвач тип VKE-10-20/1000 UZ или вакуумен VVE-10. Към токови трансформатори ТА и ТА2 от типа TLM-10-1UZ се присъединяват: амперметър, релейни защити (МТР и токова повреда), автомати за включване на резервен преобразувател. Заземителни ножове QSG се използват за осигуряване на безопасността на ремонтните дейности. Трансформаторът има защита: газ (RG) - от вътрешни повреди, свързани с нарушаване на изолацията на намотките; от понижаване на нивото на маслото, разширител (RUR); топлинна. - от граничното повишаване на температурата на маслото (термични аларми TC и TC2).
Фиг. 4. Схема на преобразувател с токоизправител тип TPED-3150-3,Zk-U1
Токоизправител UD тип TPED-3150-3.3 k-U1 е свързан към вторичната намотка на трансформатора Т, свързан в "триъгълник". Веригата за мостова корекция, според която е сглобен преобразувателят, осигурява 3,3 kV на автобуситевратно-импулсно изправено напрежение. Токоизправителят е защитен от пренапрежения на превключване от разрядници FV,, FV2, FVy от типа RVKU-3.3AO 1, а диодните клонове на мостовите рамена са защитени от резисторно-кондензаторни LS вериги, които също намаляват скоростта на нарастване на обратното напрежение, приложено към диодите. Токоизправителят е свързан към шини РУ-3,3 kV с бързодействащ прекъсвач QF и разединител QS. Превключвател тип VAB-43 (VAB-49) предпазва токоизправителя и трансформатора от обратни токове, които възникват по време на изолационни или диодни тестове. При ремонтни работи се използва разединител тип RVRZ-1-10/4000 със задвижване тип PR-ZUZ или PCh-50, а неговият заземяващ нож QSG, в допълнение към заземяването на превключвателя QF и токоизправителя UD, осигурява разреждането на кондензатори C (включени 2 кондензатора) тип FSTN-16U2 чрез разряден резистор R, тип PE-75. Кондензатор C, защитен с предпазител FU] тип PK-1-20 / 20-20UZ, служи за филтриране на високочестотни хармоници, които възникват по време на изправяне на променлив ток, така че да не могат да се разпространяват извън тяговата подстанция и да създават високочестотни радиосмущения в тяговата мрежа. Изправеното напрежение и ток на преобразувателя се измерват с волтметър P V и амперметър RA. Волтметърът тип M-151 е калибриран в киловолта (0-4 kV), като се вземе предвид резисторът тип R-10U R3, който ограничава тока във веригата на устройството. PV волтметърът е защитен с F U% предпазител тип PKTN-10UZ. Амперметърът тип M-151 е свързан към веригата на изправен ток с помощта на шунтиращ резистор R 2 и е калибриран в килоампери (0-4 kA).
Преобразувателният блок се включва под товар чрез последователно включване на превключватели QF, от страната 3,3 kV и Q от страната 10 kV, при включен разединител QS (заземители QSGl и QSG2 са изключени).Защитата на токоизправителя срещу пробив на изолацията към заземителния контур на токоизправителя се осъществява от комплект за заземяване A K, който е свързан към заземителния контур на токоизправителното оборудване (шкафове, изолационни фланци на токоизправителя) и към външния заземен контур на подстанцията. Защитата от повреда на изолацията действа върху изключванията на прекъсвачите Q и QF от страната на шините 10 и 3,3 kV.