2.1.2. Источники питания и преобразовательные подстанции электролизерных установок

Наиболее мощный потребитель–преобразовательная подстанция – получает питание от отдельной ВЛ 110 кВ через отдельное ОРУ 110 кВ и кроме того, связан по токопроводам с ТЭЦ и ГПП. Распределение энергии внутри предприятия осуществляется по мощным токопроводам через распределительные пункты.

Большинство элетролизных установок относятся к потребителям первой категории, поэтому все элементы питающих и преобразовательных подстанций выбирают с необходимым резервом. Если мощность одного агрегата достаточна для питания серии и агрегатов не более трех-четырех, то на преобразовательной подстанции применяют одну секционированную систему сборных шин.

В последние годы для питания мощных электролизерных установок все шире применяют полупроводниковые выпрямители с плавным регулированием напряжения, т.к. их КПД высок (98-99 %), они более надежны и долговечны, просты в обслуживании, постоянно готовы, к работе, бесшумны и не имеют токсичных выделений. При создании мощных установок приходится включать полупроводниковые вентили параллельно, а иногда и последовательно, что вызывает трудности вследствие некоторого разброса их характеристик. Для выравнивания и распределения тока между вентилями при параллельном соединении и напряжения при последовательном применяют специально схемные решения.

Так, как полупроводниковые вентили не способны выдерживать значительные перегрузки по току и напряжению, применяют специальные защитные устройства: закорачивающие вентили (в случае их пробоя); отключающие (при появлении опасных повышений напряжения или рабочего тока).

Регулирование выпрямленного напряжения в установках возможно только на стороне переменного тока.

Для этого используют переключение ступеней напряжения главного понижающего трансформатора или специального регулировочного трансформатора. Для плавного регулирования напряжения в катоде плечо выпрямительного моста включают реактор (дроссель) насыщения.

Компоновка вентилей осуществляется обычно в шкафах, выпускаемых на токи 13000 и 25000 А и на выпрямленное напряжение 300-465 В. Из шкафов комплектуют преобразовательные подстанции, питающие электролизные установки.

На рис. 3 приведена схема преобразовательного агрегата типа ВАК-25000/450 (выпрямительный агрегат на кремниевых диодах, обеспечивающий выпрямленный ток 25000А при напряжении 450 В).

Рис. 3. Принципиальная схема кремниевого выпрямителя агрегата. Справа – принципиальная схема группы вентилей

Схема агрегата имеет следующие узлы:

– АТДН-12500/35 – автотрансформатор для регулирования напряжения в широких пределах(0-100 %);

– ТДННВ-12500/35 – трансформатор трехфазный предназначен для работы с полупроводниковыми вентилями, при выпрямленном токе 25 кА мощностью 13200 кВ·А, характерной особенностью последнего является наличие четырех вторичных обмоток, имеющих различные группы и схемы соединения фаз;

– трансформаторы тока (ТТ) на выводах вторичных обмоток служат измерительным органом защиты кремниевых вентилей;

– ДН-6250/16 – дроссель насыщения на номинальный ток 6250А;

– быстродействующие короткозамыкатели (КЗ) – предназначены для защиты выпрямительных шкафов (время срабатывания 0,001-0,0015 с). После срабатывания КЗ выключатель 35 кВ отключает весь агрегат от сети;

– ВВК-6250/1 – блок кремниевых вентилей на ток 6250 А. На подстанции установлены 4 таких блока, каждый из которых содержит 36 вентилей ВКД-200,которые объединены в 6 групп. Эти 6 групп образуют 3-х фазную мостовую схемы выпрямителя;

– ПНБ – быстродействующие предохранители для защиты вентилей;

– ИТТ – импульсные ТТ, посылающие импульс при КЗ на стороне постоянного тока на включение короткозамыкателя.