Информационный обзор устройств автоматизации системы электроснабжения электрического транспорта

2.3 Автоматика выпрямительного агрегата

Схема автоматики включает в себя элементы:

- высоковольтный выключатель;
- быстродействующий выключатель;
- шунт на стороне выпрямленного напряжения;
Преобразовательные секции выпрямителей оснащены микропроцессорной системой управления и диагностики, которая позволяет:
1) управлять комбинированной воздушной системой охлаждения силовых полупроводниковых приборов (для выпрямителей серии В-ТППД);
2) обеспечивать контроль состояния каждого диода по четырем критериям: «нормальная работа», «ухудшение параметров» (потеря класса), «пробой» и «обрыв», а также осуществлять контроль температуры диодов с выдачей информации на панель визуализации;
3) обеспечивать контроль и сигнализацию о недопустимой температуре внутри шкафа выпрямителя (при неисправностях, ненадежных контактных соединениях по жаре и др.), благодаря встроенному датчику температуры, который может также предоставлять информацию в виде графика изменения температуры в заданный период;
4) управлять работой высоковольтного и быстродействующего выключателей, с выполнением следующих функций;
- сигнализация положения выключателя;
- контроль напряжения;
- контроль изоляции шин;
- учет электроэнергии;
- автоматическое повторное включение;
- контроль тока. В качестве датчиков для контроля тока используются трансформаторы тока. Они выполняются с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).
Трансформаторы тока могут выполнять измерительные, защитные, промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.) функции.
Вторичные обмотки трансформатора тока (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала (указанного на шильдике) по модулю полного Z или cosφ приводит к изменению погрешности преобразования и возможно ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начинает перегреваться, что так же может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою.
В трехфазных сетях с напряжением 6-10 кВ устанавливаются трансформаторы как во всех трех фазах, так и только в двух (A и C). В сетях с напряжением 35 кВ и выше трансформаторы тока в обязательном порядке устанавливаются во всех трех фазах.



Рисунок 4 – Схемы включения трансформаторов тока
а – в случае трёх фаз; б – в случае двух фаз

В случае установки в три фазы (рисунок 9,а) вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в «звезду», в случае двух фаз (рисунок 9,б) – «неполную звезду». Для дифференциальных защит трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «треугольника».

5) обеспечивать связь с системой верхнего уровня. Панель визуализации представляет собой промышленный контроллер модульного типа с жидкокристаллическим экраном с псевдосенсорными органами управления;
При оптимальном управлении необходимо, с одной стороны, обеспечить нормальную загрузку преобразователей, снизить потери электроэнергии, с другой — свести число переключений к минимальному для уменьшения износа переключающей аппаратуры. С помощью устройств автоматики регулирования мощности (АРМ) осуществляется подключение и отключение резервного преобразователи в зависимости от величины тока нагрузки, который сравнивается с током срабатывания. Экономически целесообразно токовые уставки включения ( ) и отключения ( ) определять по критическому току ( ), при котором потери в параллельно работающих преобразователях равны потерям в одном из них при выводе другого в резерв:


(2.5)
где I_ном — номинальный выпрямленный ток преобразователя;
Р_пп - постоянные потери мощности преобразователя;
Р_нп - потери мощности преобразователя под нагрузкой;
- коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора.

Для того чтобы избежать лишних переключений, резервный преобразователь включается при максимальном токе срабатывания на первичной стороне преобразователя

(2.6)
а отключается при минимальном токе срабатывания


(2.7)
где 1,07 – коэффициент надежности.

Если число переключений в сутки становится большим (десять и более), то вводятся задержки на переключения, которые обычно находятся в диапазоне от 3 до 10 мин и уточняются в каждом конкретном случае в зависимости от перегрузочных способностей преобразователей.

При срабатывании зашиты и отключении рабочего преобразователя автоматика должна включать резервный и восстановить питание тяговой нагрузки. Эта операция осуществляется устройствами АВР.
Кроме указанных видов автоматики преобразователи оснащаются коммутационной автоматикой, которая обеспечивает включение и выключение агрегата в заданной последовательности с учетом его состояния (наличие или отсутствие различных блокировок). Включение агрегата осуществляется следующим образом: размыкаются заземляющие разъединители в блоках масляного выключателя, шкафах RC и в блоке катодного быстродействующего выключателя, включаются разъединители, подключающие блок катодного выключателя к шинам выпрямленного напряжения. Затем включается катодный выключатель, а за ним масляный выключатель [4].