Номера

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

О журнале

Сотрудничество

Рекламодателю

Подписка

Главная / №1 (19) Январь-Февраль 2008 / Статьи и обзоры оборудования

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

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, м3 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.