4.4. Управление выпрямителем со стороны вентильных обмоток трансформатора

При построении управляемых высоковольтных выпрямителей для пита-

ния установок электронно-лучевого нагрева, электрофильтров, индукционных закалочных печей получило распространение включение тиристоров на первичной стороне трансформаторов. Выпускаемые промышленностью тиристоры обычно имеют более низкий диапазон напряжений в сравнении с диодами. Поэтому в установках с выпрямленным напряжением 5…50 кВ и мощностью до 250 кВт, питаемых от трёхфазного напряжения 380В, неуправляемый диодный выпрямитель включают на вторичной стороне повышающего трансформатора (рис. 4.3), а регулирование напряжения осуществляют тиристорами на первичной стороне трансформатора.

T

Это позволяет уменьшить количество тиристоров и, что особенно важно, исключить повышенные требования к изоляции выходных цепей обычно низковольтной системы управления выпрямителем, так как они теперь будут подключаться к тиристорам, расположенным на первичной относительно низковольтной стороне преобразовательного трансформатора. Данный принцип построения выпрямителей даёт также определённые преимущества при больших токах нагрузки и малых напряжениях, когда возникает необходимость в параллельном соединении большого числа вентилей. Применение тиристоров на первичной стороне трансформатора позволяет существенно сократить их большое количество, упростить систему управления и повысить коэффициент мощности выпрямительного агрегата.

Фазоимпульсное управление высоковольтным напряжением выпрямителя со стороны вентильных обмоток преобразовательного трансформатора производится изменением продолжительности открытого состояния встречно-параллельных тиристоров. Длительность открытого состояния тиристоров, например фазы А (рис. 4.3), определяется в течение периода напряжения U_A углами отпирания a₁ и a₂ у VS1 и VS2 соответственно. Последние задаются системой управления и должны удовлетворять условию

a₂ - a₁ = p (4.12)

симметричного режима работы, при котором магнитопровод трансформатора перемагничивается по симметричному относительно начала координат циклу гистерезиса. При несимметричном режиме, когда разность (4.12) отличается от 180 эл.град (за счёт неправильной работы системы управления или других причин), преобразовательный трансформатор перемагничивается с вынужденным подмагничиванием, которое по мере роста разбаланса между a₁ и a₂ увеличивается вплоть до глубокого насыщения магнитопровода. Это приводит к резкому возрастанию тока вентильной обмотки, перегреву трансформатора и одного из тиристоров, ухудшению коэффициента мощности и КПД выпрямительного агрегата в целом.

4.5. Трансформаторы для выпрямительных агрегатов электролизных установок

Агрегаты такого рода, например ВАКД и ВАКВ, состоят из преобразовательного трансформатора (табл. 4.2 и 4.3), двух или четырёх выпрямительных блоков типа БВКВ-4 и другого комплектного оборудования (дросселя насыщения типа ДН, трансформатора тока ТНШЛ, панели защиты от перенапряжений, теплообменника ТВКШФ-80 и др.).

Трансформаторы выпрямительных агрегатов (табл. 4.2) снабжены переключающим устройством для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Устройства РПН допускают ручное дистанционное и автоматическое управление.

У трансформаторов агрегатов с выпрямленным напряжением 850, 600, 450 и 300 В напряжение вентильной обмотки регулируется в трёх диапазонах. В первом диапазоне сетевая обмотка соединяется в треугольник, во втором – в звезду с параллельным соединением её частей, в третьем – в звезду с последовательным соединением её частей. Переход с одного диапазона на другой осуществляется переключателем диапазонов с помощью ручного привода при

отключённом от сети трансформаторе (ПБВ).

У трансформаторов с мостовой схемой выпрямления в линейных выводах каждой группы вентильных обмоток встроено по одному трансформатору типа ТВ-40/13Ю5-6000/5 для включения реле защиты от междуфазных замыканий на стороне низкого напряжения трансформатора. Трансформаторы выпрямительных агрегатов пригодны для внутренней и наружной установки.

Таблица 4.2

Трансформаторы для выпрямительных агрегатов

электролизных установок

Трансформатор	Типовая мощность, кВА	Номинальная мощность, кВА	Напряжение питающей сети, кВ	Выпрямленное напряжение, В	Выпрямленный ток, А
ТДНП-10000/10 ТДНП-10000/35 ТДНП-12500/10 ТДНП-12500/35 ТДНП-16000/10 ТДНП-16000/35 ТДНП-25000/10 ТДНП-25000/35 ТДНП-32000/10 ТДНП-32000/35 ТДНП-40000/10 ТДНП-40000/35	10000 10000 12500 12500 16000 16000 25000 25000 32000 32000 40000 40000	4760 4760 6800 6800 9400 9400 13650 13650 17800 17800 25000 25000	6,10 35 10 35 6,10 35 6,10 35 10 35 10 35	300 300 450 450 300 300 450 450 600 600 850 850	2´6250 2´6250 2´6250 2´6250 4´6250 4´6250 4´6250 4´6250 4´6250 4´6250 4´6250 4´6250

Температура окружающего воздуха должна быть не выше 40 °С и не ниже -45 °С. Трансформаторы допускают поперечное и продольное передвижение, колея 1524´1524 мм, каретки поворотные, катки с ребордами. Для плавного регулирования выпрямленного напряжения агрегаты укомплектовывают дросселями насыщения.

Трансформаторы выпрямительных агрегатов с мостовой схемой выпрямления, имеющие две или четыре группы вторичных обмоток, обеспечивают 12-фазный режим выпрямления для каждого агрегата, при котором в питающей сети переменного тока отсутствуют высшие гармонические ниже 11-го порядка. Для обеспечения такого режима при мостовой схеме первая половина групп вентильных обмоток соединена в треугольник, а вторая – в звезду. Линейные напряжения вентильных обмоток, соединённых в звезду и треугольник, не равны. Для обеспечения равномерной загрузки в цепях обмоток, имеющих более

высокие напряжения, устанавливаются уравнивающие дроссели с обмотками управления (табл. 4.4). Значение регулирования выпрямленного напряжения

Таблица 4.3

Основные параметры трансформаторов выпрямительных агрегатов

для электролизных установок

Параметры	ТДНП-40000/10	ТДНП-32000/10	ТДНП-25000/10	ТДНП-16000/10
Типовая мощность, кВА	40000	32000	25000	16000
Номинальная мощность сетевой обмотки, кВА	25000	17800	13650	9400
Номинальное напряжение, кВ	10,5	10,5	10,6	10,6
Номинальный ток, А	1370	978	712/1190	522/902
Номинальное напряжение преобразователя, В	850	600	450	300
Номинальный выпрямленный ток агрегата, А	25000	25000	25000	25000
Номинальное линейное напряжение вентильной обмотки, В	7067	504	387	266
Номинальный линейный ток вентильной обмотки, А	5100´4	5100´4	5100´4	5100´4
Напряжение КЗ при номинальном вторичном напряжении, %	10,9	10,9	11,1	11
Напряжение КЗ одной группы вентильной обмотки, отнесённое к её мощности	4,3	4,3	4,3	4,3

уравновешивающих дросселей на прямоугольном участке характеристики должно составить 4,5 В для агрегатов с выпрямленным напряжением 300 и 450 В и 8,5 В – для агрегатов с выпрямленным напряжением 600 и 850 В.

Вентильные обмотки трансформаторов агрегатов имеют схему: две обратные звезды с уравнительным реактором. Трансформаторы снабжены РПН для ступенчатого регулирования напряжения под нагрузкой. При использовании двух или более агрегатов на одном объекте необходимо применить трансформаторы с различными схемами сетевых обмоток (звезда или треугольник) для создания эквивалентного двенадцатифазного режима воздействия на сеть.

При напряжении электролизных установок 75, 115 и 150 В применяют выпрямительные агрегаты типа ТПВ, основные характеристики которых приведены в табл 4.5.

Кроме упомянутых выше для электролизных установок выпускаются выпрямительные агрегаты на 50000 А, 450 и 300 В, а также агрегаты на 63000 А,

Таблица 4.4

Дроссели насыщения

Тип	Значение регу­лиро­ва­ния вы­прям­лен­ного на­пряжения, В	Номиналь­ный ток выпря­митель­ного блока, А	Номиналь­ный ток силовой обмотки дросселя, А	Ток управ­ления, А, не более	Рас­чет­ные потери, кВт	Напряже­ние вы­прями­тельного блока, В
ДН-6300/20УХЛ4 ДН-6300/26УХЛ4 ДН-6300/34УХЛ4 ДН-6300/46УХЛ4	20 26 34 46	6300 6300 6300 6300	3620 3620 3620 3620	4 4 5 5	4 5,2 5,7 7,6	300 450 600 850

850 В (табл. 4.6), имеющие совмещённую конструкцию (выпрямительные блоки у них расположены вблизи трансформатора в одной с ним камере).

Трансформаторы агрегатов совмещённой конструкции имеют РПН для переключения ступеней напряжения под нагрузкой и ПБВ для переключения диапазонов регулирования при отключённом от сети трансформаторе. У трансформаторов ТЦНП-25000 и ТЦНП-20000 имеются три диапазона регулирования, а у трансформатора ТЦНП-40000 – шесть. Во всех случаях пределы регулирования напряжения равны 20…100 % номинального. Трансформаторы с типовой мощностью 25000 и 40000 кВА имеют трёхфазное РПН, а трансформатор ТЦНП-80000 имеет пофазное регулирование, благодаря чему общее количество ступеней утраивается.