Умови раціональної паралельної роботи перетворювачів. Схеми автоматичного регулювання потужності Автоматика перетворювачів тягових підстанцій

На тягових підстанціях постійного струму широко застосовують перетворювачі із кремнієвими шести- і дванадцятипульсними випрямлячами із природнім повітряним охолодженням. Підстанції обладнано двома перетворювачами, які можуть працювати паралельно на шини РУ-3,3 кВ у години максимального навантаження. При її зниженні в роботі залишається один перетворювач, а другий - переводиться в резерв.

При оптимальному керуванні прагнуть, з одного боку, забезпечити нормальне завантаження перетворювачів, знизити втрати електроенергії, з іншого боку - звести число перемикань до мінімального для зменшення зношування перемикаючої апаратури. За допомогою обладнань автоматики регулювання потужності (АРМ) здійснюють підключення й відключення резервного перетворювача залежно від величини струму навантаження, який можна порівняти зі струмом спрацьовування. Економічно доцільно струмову уставку ввімкнення (I_{ср mах}) і вимикання (I_{ср min}) визначати по критичному струму (I_кр), при якому втрати в паралельно працюючих перетворювачах дорівнюють втратам в одному з них при висновку іншого в резерв:

(13.111)

де - номінальнийвипрямлений струм перетворювача;

- постійні втрати потужності перетворювача;

- втрати потужності перетворювача під навантаженням;

- коефіцієнт трансформації перетворювального трансформатора.

Для того, щоб уникнути зайвих перемикань, резервний перетворювач включається при максимальному струмі спрацьовування на первинній стороні перетворювача

(13.112)

а відключається при мінімальному струмі спрацьовування

(13.113)

де 1,07 — коефіцієнт надійності.

Якщо число перемикань у добу стає більшим (десять і більше), то вводяться затримки на перемикання, які звичайно перебувають у діапазоні від 3 до 10 хв. і уточнюються в кожному конкретному випадку залежно від перевантажувальних властивостей перетворювачів.

При спрацьовуванні захисту й відключенні робочого перетворювача автоматика повинна включати резервний і відновити живлення тягового навантаження. Ця операція здійснюється обладнаннями АВР.

Крім зазначених видів автоматики перетворювачі оснащуються комутаційною автоматикою, що дозволяє здійснювати в заданому порядку ввімкнення й вимикання швидкодіючого вимикача QF і масляного Q перетворювача по станції ( 13 .111,a).Комутаційна автоматика вводиться в роботу ключем автоматичного керування SA2 ( 13 .111,б). Включення перетворювача дозволяє реле тимчасового блокування KB, якщо в ланцюзі 1-2 замкнені наступні контакти: проміжного реле земляного захисту KL₃₃ (земляний захист РУ-3,3 кВ не діяв; заземлюючих ножів роз'єднувача QSG2 (ножі відключені); заземлюючого роз’єднувача QSG1 (роз'єднувач відключений); реле постійного блокування KL (не оді захист перетворювача на це реле не діяла); реле блокування сходів трансформатору SQ1 (сходи складені); реле блокування дверей SQ2, SQ3, SQ4 (закритий двері шаф кремнієвого випрямляча, гнізда швидкодіючого вимикача QF і шаф RC).

Автоматичне ввімкнення перетворювача здійснюється натисканням кнопки ввімкнення SBC. У ланцюзі 3—4 одержує живлення реле автоматичного ввімкнення КСС за умови, що реле KB збуджене й вимикач Q відключений, контакт повторювача реле KQC при цьому замкнутий. Реле КСС замикає ланцюг 57—28 контактора включені швидкодіючого вимикача КМ1. Останній збирає ланцюг 51—22 тримаючої котушки YA вимикача ВАБ-28, яка виконує в цьому випадку роль ввімкнення. Ввімкнувшись, вимикач QF своїм блок-контактом розмикає ланцюг 57— 2 трансформатора КМ1, а іншим блок-контактом QF замикає ланцюг 57—26 блокувального реле. KBS1, яке стає на самопідживлення через свій контакт, а іншим — розімкне ще раз ланцюг 57—28. Це необхідно для заборони повторного включення QF, її; перше ввімкнення виявиться невдалим, а контакт КСС у цьому ланцюзі ще деякий час залишається замкненим.

Після відключення контактора котушка, що тримає, YA одержує живлення по ланцюгу 53-24 через резистори R3, R4, R6, які обмежують струм до величини, необхідно для втримання вимикача у ввімкненому положенні. Після ввімкнення вимикач замикає своїм блок-контактом QF ланцюг 61—30 повторювального реле KQ1

Контакт реле KQF замикає ланцюг 17—6 контактора включення масляного вимикача КМ, у якому контакти ключа SA2 попередньо ввімкнуті (схема переведена на автоматичне керування). Контакти реле КСС у цьому ланцюзі також замкнені, так як реле КСС перебуває на самопідживленні по ланцюгу 7—4 після розмикання в ланцюзі 3 контактів SBC кнопки включення. Контактор КМ збуджується й замикає ланцюг до котушки включення YAC вимикача Q, який включає перетворювач у роботу.

При цьому ланцюги 17—6 і 21—6 розмикаються блок-контактом вимикача Q, контактор КМ і повторювач відключеного положення вимикача KQT втрачає живлення інший блок-контакт вимикача Q замикає ланцюг 21—10 повторювача ввімкнено положення KQC, який розмикає ланцюг 7—4, реле КСС відключається й процес ввімкнення перетворювача на цьому закінчується.

Ввімкнення по телекеруванню перетворювача здійснюється шляхом замикання контактів реле вмикання КСС1 ланцюга 5—4 від шини включення по телеуправління +ЄС1. Далі процес ввімкнення йде описаним, вище шляхом.

Рис. 13.42.

Автоматика роботи перетворювачів тягових підстанцій постійного струму: а — схема підключення перетворювача до шин 10 і 3,3 кВ; б — схема ланцюгів керування перетворювачем; в — схема захистів перетворювача; г — схема автоматики включення й відключення резерву

Автоматичне відключення перетворювача здійснюється натисканням кнопки в ланцюзі 43—16 проміжного реле команди відключення KLCT, яке замінює ланцюг 47—18 реле автоматичного відключення КСТ. Останнє своїми контактам ланцюга 29—10 подає напругу на котушку відключення вимикача YAT. При відключенні вимикача Q його блок-контакти перемикають ланцюги 21—6 і 21—10. Повторювач KQT одержує живлення й збуджується, а реле KQC знеструмлюється. Струм в ı 21—6 обмежений опорами резистора R1 і котушки KQT і недостатній включення контактора КМ.

Повторювач KQT замикає ланцюг 65—32 проміжного реле KL1, яке замикає ланцюг 53—24 тримаючої котушки,YA швидкодіючого вимикача QF, іншими контактами реле KL1 створює ланцюг 55—20, у результаті чого змінюється полярність підключення тримаючої котушки, YA до шин керування ЄС, що сприяє швидкому розмагнічуванню й відключенню вимикача QF. При розмиканні QF його повторювач KQF у ланцюзі 61—30 знеструмлюється.

Одночасно реле KLCT по ланцюгу 39—14 відключає реле фіксації команди К, яке вертається у вихідний стан і розмикає ланцюг 39—14 своїми контактами.

Відключення по телекеруванню перетворювача здійснюється шляхом замикання контактом реле відключення КСТ1 ланцюга 45—16 від шини відключення по телеуправлінню +ЄС2. Далі процес відключення йде описаним вище шляхом.

Оперативне включення й відключення вимикачів Q і QF необхідно npи ревізії й ремонті. Вони можуть управлятися роздільно, кожний своїми кнопками керування.

Включається швидкодіючий вимикач QF при замиканні кнопкою S ланцюги 59— 28 контактора КМ1, який замикає ланцюг 51—22 підтримуючої котушки, включає вимикач QF.

Відключення вимикача QF відбувається при замиканні кнопкою SBT2 і 63—32 проміжного реле KL1 за умови, що масляний вимикач О відключений і контакт його повторювача KQT у ланцюзі 63—32 замкнутий. Реле KL1, одержавши живлення змінює полярність підключення тримаючої котушки, YA до шин керування. При цьому ланцюг 53—24 розмикається, а замикається ланцюг 55—20, вимикач QF відключається.

Включається вимикач Q при замиканні кнопкою SBC1 ланцюги 75—6 через контакт SQ5 візка вимикача, який розмикає ланцюг при викочуванні візка вимикачем із гнізда комплектного розподільного обладнання. Контактор F одержавши живлення, замикає ланцюг вмикаючої котушки YAC, вимикач Q. Одночасно інший контакт кнопки SBC1 замикає ланцюг 35—12 включаючи котушки реле фіксації KQQ, яке включається, фіксуючи команду вмикання; розмикає ланцюг 35—12 своїм контактом.

Відключення вимикача Q відбувається при замиканні кнопкою SBT1 ланцюги 25-котушки відключення YAT вимикача Q, який відключається. Блок-Контакти Q вмикаються в ланцюгах 21—6 і 21-10. Повторювач включеного положення КІС знеструмлюються, а повторювач відключеного положення KQT збуджується, замикаючи свої контакти KQT у ланцюзі 63—32 і дозволяючи відключення швидкодіючого вимикача QF.

Автоматичне відключення перетворювача від захистів здійснює реле KL на яке діють усі захисти: по ланцюгу 69—36 фільтрова з витримкою часу яка реагує на струми зворотної послідовності ТОП; по ланцюгах 71—3 73—36 струмова без витримки часу; по ланцюгу 75—36 газовий захист трансформатора перетворювача.

Струмові реле КАд і КА_С струмового захисту й фільтрове реле струмів зворотної послідовності KAZ підключаються до трансформаторів струму ТА_а й ТА_С (13.1 а). Спрацювання фільтр-реле KAZ при несиметричному КЗ у вторинних обмотках трансформатора приводить до замикання ланцюга 67—34 (мал. 5.8, в) реле часу КТ, котре з витримкою часу замикає ланцюг 69—36 реле KL. Вказівне реле КН1, обмотки якого перебуває в цьому ланцюзі, фіксує спрацьовування фільтрового захисту. Струмовий захист реагує на симетричні КЗ у перетворювачі й на його неприпустимі перевантаження, у цьому випадку замикаються ланцюги 77—36 і 73—36 реле KL через вказівне реле КН2 спрацьовування, що фіксує, захист. Газове реле KSG при бурхливому газоутворенні або зниженні рівня масла в баку трансформатора замикає ланцюг 75—36 реле KL через вказівне реле КНЗ.

Таким чином, при спрацьовуванні будь-якого захисту одержує живлення реле KL, яке замикає ланцюг 27— 10 котушки, що відключає, YAT вимикача Q. При відключенні вимикача його повторювач KQT замикає ланцюг 17—18, у якому контакти KQF замкнені при включеному вимикачі QF. Якщо схема на автоматичному керуванні й контакти ключа SA2 замкнені, реле автоматичного відключення КСТ одержує живлення, замикає ланцюг 65—32 проміжного реле KL1, яке відключає вимикач QF. Реле фіксації KQQ при відключенні перетворювача захистами залишається включеним, фіксуючи автоматичне відключення.

Автоматичне включення й відключення резерву (АВОР) містить у собі два види автоматики: регулювання потужності (АРМ) і включення резерву (АВР) при аварійному відключенні робочого перетворювача. Включення АВОР у роботу здійснюється ключем SA1 (мал. 13.1, г), АРМ здійснює безперервний контроль над навантаженням перетворювачів. Датчиками навантаження є струмові реле Kamax,Kamin і КА2_тах. Реле КА_тах і КА2_тах контролюють навантаження при роботі одного перетворювача й спрацьовують, коли максимальний струм спрацьовування навантаження в первинній обмотці трансформатора струму перевищує /_{порівн тах} (5.2). Реле Kamin контролює сумарне навантаження двох перетворювачів, котушки його електромагніту підключені до двох трансформаторів струму й створюють обертаючий момент, пропорційний сумарному навантаженню.

Спрацьовування КА_тах або КА2_тах приводить до замикання ланцюга 79—42 або 81—42, реле включення КСС2 одержує живлення й по ланцюгу 89—48 запускає реле часу включення й відключення резерву КТСТ. Якщо навантаження на перетворювач не знижується протягом 10 хв, то реле КТСТ замикає ланцюг 9—4 реле автоматичного включення перетворювача КСС. Реле КСС включається, стає на самопідживлення по ланцюгу 7—4. Далі процес включення резервного перетворювача йде описаним вище шляхом. Після включення резервного перетворювача реле КА_тах або КА2_тах відключає реле КСС2, яке розмикає ланцюг 89—48 і 9—4.

Якщо при двох включених перетворювачах навантаження знижується й сумарний струм стає нижче порівняно з min (5.3), то реле Kamin знеструмлюється й замикає ланцюг 87—46 реле відключення КСТ2. Останнє по ланцюгу 91—48 запустить реле часу КТСТ, яке через 3 хв замкне ланцюг 9—16 проміжного реле команди відключення KLCT. Реле KLCT відключить резервний перетворювач, а по ланцюгу 39—14 переведе реле фіксації KQQ у вихідний стан.

Робочий перетворювач при роботі автоматики залишиться включеним, хоча в його схемі ланцюг 41— 16 замкнений, але контакти SA1 будуть розімкнуті й ланцюг 9—16 дістанеться розімкнутим.

Автоматичне включення резерву (АВР) відбувається при аварійнім відключенні робочого перетворювача захистом. Повторювачі замикають ланцюг реле часу КТС: 85—44 реле KQT при відключенні першого перетворювача або 83—44 реле KQT2 — другого.

Контакти реле фіксації KQQ і KQQ2 у цих ланцюгах залишаються замкненими при відключенні перетворювача захистом. Реле КТС із невеликою витримкою часу замикає ланцюг 13—4, у якому контакти реле фіксації KQQ замкнені, якщо перед цим резервний перетворювач не був відключений захистом. Реле КСС, одержавши живлення, увімкне резервний перетворювач і його реле фіксації. Якщо включення виявиться невдалим, то повторного включення не відбудеться, тому що ланцюг 13—4 буде розімкнут контактом KQQ. Відключення реле КТС здійснюється кнопкою вимкнення масляного вимикача SBT1, контакт якої замикає ланцюг 37— 14 котушки реле KQQ, яке після відключення розмикає ланцюг 85—44 реле КТС.

Поміняти ролями робочий і резервний перетворювачі можна, перемкнувши SA1. При цьому його контакти в ланцюзі 9— 4 робочого перетворювача розмикають аналогічному ланцюга перехідного в резерв — замикаються.