Монтаж преобразовательных агрегатов

На тяговых подстанциях постоянного тока применяют выпрямительные и выпрямительно-инверторные агрегаты.

Выпрямительный агрегат состоит из преобразовательного трансформатора, выпрямительного преобразователя (выпрямителя) на силовых диодах, ячейки катодного выключателя, ячейки разъединителей выпрямителя РУ 3,3 кВ и ограничителей перенапряжений (типа ОПН-1,5 кВ). Выпрямительно-инверторный агрегат включает в себя также инверторный преобразователь (инвертор) на силовых тиристорах; систему управления тиристорами; два быстродействующих выключателя постоянного тока для защиты инвертора; ячейку разъединителей инвертора РУ 3,3 кВ; по два токоограничивающих (типа РБФАУ-3200) и помехозащитных (типа РОСВ-2000) реактора.

Выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное величиной 3,3 кВ, а инвертор – для преобразования постоянного напряжения в переменное (для приема избыточной энергии рекуперации). Выпрямительно-инверторный преобразователь монтируют в здании подстанции. Выпрямитель может быть внутренней или наружной установки.

В настоящее время наиболее широко применяют выпрямители (типа В-ТПЕД) и инверторы (типа И-ПТЕ) с естественным воздушным охлаждением, у которых в качестве теплоотводов силовых полупроводниковых приборов (диодов и тиристоров) используют охладители на основе тепловых труб.

Выпрямительный агрегат выполняют по 12-пульсовой схеме преобразования последовательного и параллельного типов, а выпрямительно-инверторный – по 12-пульсовой схеме преобразования последовательного типа. В составе выпрямительного агрегата используют преобразовательные трансформаторы типа ТРДТП-12500/6,10(35)ЖУ1, а выпрямительно-инверторного агрегата – трансформаторы типа ТРДТП-20000/10(35)ЖУ1.

Монтаж преобразовательных трансформаторов аналогичен монтажу силовых понизительных трансформаторов (см. раздел 2.1).

Выпрямитель и инвертор поставляются в металлических шкафах или отдельными силовыми блоками типа БСЕ для модернизации преобразователей типов ПВЭ-3, ПВЭ-5, ВИПЭ-2 и др.

Перед монтажом шкафы преобразователей осматривают, обращая особое внимание на исправность охладителей; соосность расположения полупроводниковых приборов и охладителей; отсутствие ослабления крепления проводов защиты, шунтирующих сопротивлений и конденсаторов и т. п.

Шкафы преобразователей следует устанавливать на металлоконструкциях, предварительно выровненных и сваренных между собой. Высота установки шкафов от уровня планировки должна быть не менее 1 м.

Каждый шкаф преобразователя должен быть закреплен к верхнему поясу металлоконструкции четырьмя болтами и заземлен на внутренний контур заземления (ВКЗОПТ) стальной полосой сечением не менее 40×4 мм.

Соединение между анодами выпрямителя и выводами преобразовательного трансформатора, а также катодные выводы выполняют алюминиевыми шинами. Шины прокладывают на опорных изоляторах. Подключение разрядников к шинам выпрямителя следует выполнять алюминиевыми шинами того же сечения, что и сборные.

На дверях шкафов преобразователей должны быть нанесены знаки безопасности и установлены блокировки безопасности.

Рассмотрим более подробно конструкцию и монтаж 12-пульсового выпрямительно-инверторного агрегата с использованием силовых диодных БСЕ1-4В и тиристорных БСЕ1-3ИТ блоков.

Диодный блок типа БСЕ1-4В состоит из четырех последовательно соединенных диодов типа Д173-2500-22(24) (рис. 8). Блок образуется групповым прижимом диодов 1, теплоотводов 2 типа Т341-017 (по два на каждый диод) на тепловых трубах 3, металлических дистанционеров 4, отходящих силовых шин 5, 6 (двух крайних для 6- и трех для 12-пульсового исполнения), изолировочных стеклотекстолитовых прокладок 7 и 14, силового механизма 8 и металлической пяты 9. Все элементы блока стянуты двумя шпильками 10, которые находятся внутри изолировочных труб 11. Шпильки стягивают блок через металлические кронштейны 12, на которых также установлены опоры 13, при помощи которых блок крепится к шкафам выпрямителя.

К трубкам стягивающих шпилек прикреплены панели выравнивания обратного напряжения 15, на которых расположены шунтирующие резисторы (R_Ш), активно-емкостные цепочки (R_В и С_В), и панель устройства контроля 16.

Тиристорный блок типа БСЕ1-3ИТ состоит из трех последовательно соединенных тиристоров типа Т-173-2000-18. Конструкция тиристорного блока БСЕ1-3ИТ аналогична конструкции диодного блока БСЕ1-4В. В тиристорном блоке дополнительно монтируют блок ограничителей напряжения типа ОНС-12 и панель импульсных трансформаторов управления тиристорами.

Выпрямительная часть выпрямительно-инверторного агрегата размещается в двух шкафах преобразователя ПВЭ-3 (рис. 9), а инверторная часть – в трех шкафах преобразователя ВИПЭ-2 (рис. 10).

Для упрощения монтажа и ошиновки блоков в одном шкафу размещают диодные плечи VD1…VD6, которые подключаются к вентильным обмоткам трансформатора, соединенным в «звезду», а в другом – диодные плечи VD1'…VD6', подключаемые к обмоткам, соединенным в «треугольник».

На рис. 9 пунктирными линиями показаны плечи выпрямителя, а сплошными – силовые диодные блоки БСЕ1-4В. Каждое плечо выпрямителя монтируют из элементов двух диодных блоков БСЕ1-4В (по два последовательно соединенных диода каждого блока, соединенных параллельно).

Схема соединения тиристорных блоков в шкафах инверторной части преобразователя ВИПЭ-2 приведена на рис.10. Каждое плечо инвертора состоит из одного тиристорного блока БСЕ1-3ИТ, соответственно в каждый шкаф инвертора необходимо смонтировать по четыре блока.

Для упрощения монтажа и ошиновки блоков в каждом шкафу размещают тиристорные плечи, которые подключаются к одноименным фазам обмоток трансформатора, соединенных в «звезду» и «треугольник».

Рассмотрим последовательность монтажа блоков БСЕ1-3ИТ в шкафы инверторной части преобразователя ВИПЭ-2:

Рис. 8. Конструкция блока БСЕ1-4В

Рис. 9. Схема соединения диодных блоков в двух шкафах

преобразователя ПВЭ-3

Рис. 10. Схема соединения тиристорных блоков в трех шкафах

инверторной части преобразователя ВИПЭ-2

1. Перед установкой блоков в шкаф необходимо:

а) убедиться, что наружные плоскости центрального диска и гайки силового механизма находятся в положении «заподлицо» с допуском ± 0,2 мм по оси силового механизма. В противном случае данный блок нельзя монтировать в преобразователь и необходимо сообщить об этом на завод-изготовитель для замены силового механизма;

б) при замене силового механизма, а также при проведении ремонтных работ, связанных с необходимостью разборки блока (например, при замене вышедших из строя тиристоров), необходимо:

отогнуть загнутые края стопорных шайб. Ослабить затяжку гаек стягивающих шпилек;

произвести необходимую замену узла;

собрать блок, соблюдая соосность всех элементов по оси блока;

затянуть попеременно обе гайки на шпильках, добиваясь положения «заподлицо» (с допуском ± 0,2 мм), наружных плоскостей центрального диска и гайки силового механизма. При этом рекомендуется проверить динамометрическим ключом значение момента силы закручивания гаек, который должен быть равен 65…70 Нм;

в) визуально проверить целостность мест пайки и надежность крепления винтов в защитных R-C цепях, отсутствие механических повреждений и смещение элементов конструкции тиристоров, ограничителей напряжения и др.

2. Смонтировать в соответствии с монтажной схемой (см. рис.10) в каждый шкаф по два швеллера, приварить на них пластины для регулировки и крепления блоков БСЕ1-3И.

3. Установить по очереди, начиная снизу, по четыре блока в каждый шкаф, при этом каждый блок надежно закрепить с помощью болтов.

4. Выполнить монтаж системы управления тиристорными блоками.

5. Смонтировать в каждый шкаф по четыре проходных изолятора типа ИП-10/1600-1250 УХЛ1.

6. Подключить соединяющие шины в соответствии с монтажной схемой, при подсоединении шин к блокам БСЕ1-3И ослабить крепление болта соответствующего блока и отрегулировать положение блока в соответствии с расположенной ошиновкой.

7. Смонтировать шинный мост между шкафами инвертора и проходной плитой для подключения к преобразовательному трансформатору.

8. Смонтировать заземляющие шины от шкафов инвертора на внутренний контур заземления подстанции ВКЗОПТ.

Рабочее положение блоков в пространстве, при котором обеспечивается их работоспособность, должно быть таким, чтобы угол отклонения осей тепловых труб охладителей от горизонтальной плоскости не превышал 5°, а угол отклонения оси блока от вертикали был не менее 15°.

После монтажа блоков БСЕ1-3И в шкафы проводятся следующие испытания и проверки:

испытание электрической прочности изоляции;

проверка входного постоянного напряжения в прямом направлении;

проверка распределения прямого и обратного напряжения по тиристорам блока и определение коэффициента неравномерности распределения напряжения.

Испытание электрической прочности изоляции проводят в следующей последовательности:

разъединяют все электрические цепи, соединяющие блок с внешними электрическими цепями (если испытания проводятся на блоке, ранее включенном в схему инвертора);

шунтируют все силовые тиристоры;

подают в течение 1 мин испытательное напряжение (действующее значение), равное 15 кВ частотой 50 Гц, между любым ребром охладителя и стягивающей шпилькой.

Блоки считают выдержавшими испытания, если не произойдет пробоя изоляции и ток утечки, контролирующий во время испытаний, не превысит 2 мА.

Проверка входного постоянного напряжения в прямом направлении проводится в следующем порядке:

на блок подают постоянное напряжение в прямом направлении от нуля до значения 2000 В, выдерживают при этом напряжении 2 мин и измеряют ток в закрытом состоянии.

Блоки считают выдержавшими испытание, если значение тока в закры­том состоянии не превышает 15 мА.

Проверка распределения прямого и обратного напряжения по тиристорам блока: на блок поочередно подается однополупериодное синусоидальное напряжение в прямом и обратном направлениях. Напряжение повышают и измеряют на каждом тиристоре в обоих направлениях.

Блоки считают выдержавшими испытание, если значение коэффициентов неравномерности распределения напряжения на каждом тиристоре блока не превышает 10 %.

Последовательность монтажа силовых диодных блоков БСЕ1-4В в шкафы выпрямителя ПВЭ-3 аналогична последовательности монтажа тиристорных блоков БСЕ1-3И.

При испытаниях выпрямителя дополнительно проводят проверку распределения тока между параллельными ветвями диодов в каждом плече.

Величина тока через диоды каждого плеча должна быть равна половине тока нагрузки ±10 %.