Тиристорные выпрямители: выпрямительные агрегаты постоянного тока

Выпрямительный агрегат (ВА), или выпрямитель постоянного тока, предназначен для питания постоянным током промышленных нагрузок (дуговых печей, алюминиевых плавильных печей, электропечей графитизации, гальванических ванн, ванн электрохимической обработки металлов, потребителей в исследовательских лабораториях и др.).

Рис.1. Выпрямительный агрегат, установленный на объекте.

Оборудование тиристорного преобразователя выпрямительного агрегата предназначено для установки в закрытом отапливаемом помещении и соответствует климатическому исполнению УХЛ категории размещения 4.2 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89. Оборудование тиристорного преобразователя может быть размещено как в существующем здании, так и в контейнерном исполнении. Преобразовательные трансформаторы могут быть, в зависимости от мощности, как наружного, так и внутреннего исполнения.

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

В основе тиристорного выпрямителя постоянного тока лежит трехфазная мостовая 12-пульсная, 24-пульсная или 48-пульсная схема выпрямления. Повышение значения пульсности преобразователя обеспечивает уменьшение содержания высших гармоник в токе сетевой обмотки трансформаторов и снижения уровня пульсаций в его выходном токе. Для дополнительного снижения уровня пульсаций выпрямленного тока, а также для подавления уравнительных токов между параллельно соединяемыми выпрямительными мостами, на выходе преобразователя могут быть установлены сглаживающие дроссели.

Рис. 2. Однолинейная электрическая схема 48-пульсного выпрямительного агрегата

ОБЪЕМ ПОСТАВКИ

В объем поставки выпрямительного агрегата входит следующее основное оборудование:
 

• преобразовательные трансформаторы;
• тиристорный преобразователь;
• система охлаждения преобразователя (СО);
• система управления, регулирования и защит (СУ);
• выходные сглаживающие дроссели (опционально).

В объем поставки выпрямительного агрегата входит также:
 

• комплект специальных приспособлений для эксплуатации и ремонта;
• комплект технической документации по эксплуатации, монтажу, ремонту и хранению оборудования ВА, в целом, и составляющие его части, выполненный в соответствии с ГОСТ 2.601-2006;
• комплект запасных частей.

ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Тиристорные преобразователи выпрямительных агрегатов имеют два конструктивных исполнения в зависимости от их выходного тока. Основные параметры преобразователей приведены ниже:

Выпрямительные агрегаты средней мощности:	Выпрямительные агрегаты большой мощности:
Номинальный ток 8-50 кА Напряжение до 1000 В	Номинальный ток 40-120 кА Напряжение до 1600 В

 

 Фотографии тиристорных преобразователей выпрямительных агрегатов представлены на рис. 3 и 4. 

Рис.3. Тиристорный преобразователь большой мощности

Рис.4. Тиристорный преобразователь средней мощности

Для достижения требуемого уровня тока каждое плечо выпрямительного моста содержит несколько параллельно включенных силовых тиристоров, причем один из них является избыточным. Последовательно с каждым силовым тиристором включается плавкий предохранитель. Таким образом, при выходе из строя одного тиристора в плече тиристорный выпрямитель продолжает работать в штатном режиме, что обеспечивает высокую надежность его работы. Информация о вышедшем из строя тиристоре и его местонахождении индицируется на дисплее системы управления. 
Для снижения коммутационных выбросов в каждом плече параллельно силовым тиристорам устанавливаются снабберные RC-цепи.
Охлаждается регулируемый выпрямитель деионизованной водой с утилизацией тепла через аппарат воздушного охлаждения либо через вторичный контур технической воды. Замена элементов тиристорного преобразователя не требует отключения гидравлического контура охлаждения и слива воды.
 Управление силовыми тиристорами и их контроль осуществляется индивидуальными ячейками управления (ЯУ), устанавливаемыми в непосредственной близости с каждым тиристором. Передача управляющего сигнала от системы управления к ЯУ и контрольного сигнала обратно осуществляются по оптоволоконным световодам, что обеспечивает высокую помехоустойчивость каналов связи, а также гальваническую развязку между электроникой системы управления и тиристорным преобразователем.
 Степень защиты тиристорного выпрямителя от попадания внутрь твердых предметов и воды – не менее IР20 по ГОСТ 14254-96.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

В состав системы охлаждения ВА входит:

• шкаф системы охлаждения (ШСО);
• аппарат воздушного охлаждения (АВО) - при отсутствии контура технической воды на месте установки выпрямительного агрегата.

Конструктивно ШСО представляет собой шкаф с двухсторонним обслуживанием. Все трубопроводы и другие компоненты ШСО, контактирующие с теплоносителем, выполнены из высокочистых полимерных материалов и нержавеющей стали, использование которых сводит к минимуму риск коррозии и электролитической реакции, а также способствует сохранению характеристик деионизированной воды. Фотография ШСО приведена на рис.5.

Рис.5. Шкаф системы охлаждения

Гидравлическая схема ШСО включает в себя два насоса (один - резервный), напорный бак, ионно-обменный и механический фильтры, запорную арматуру, контрольно-измерительные приборы и устройства автоматики. В состав КИПиА входят:  

• Датчик проводимости теплоносителя
• Датчик расхода теплоносителя
• Датчик давления в контуре охлаждения
• Датчик температуры теплоносителя

По каждому из контролируемых параметров имеется индикация и программируемое реле защиты с двумя уставками срабатывания (предупредительная и аварийная). Индикатор контролируемых параметров и ключи управления насосами в ручном режиме размещены на передней двери шкафа.
При использовании аппарата воздушного охлаждения, устанавливаемого вне помещения, в качестве теплоносителя применяется смесь деионизованной воды с этиленгликолем.

Рис. 6. Аппарат воздушного охлаждения
 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Система управления ВА обеспечивает поддержание уровня постоянного тока или активной мощности нагрузки в соответствии с заданной уставкой, а также непрерывный контроль и индикацию основных параметров преобразователя.

Рис.8. Интерактивное окно АРМ оператора

Встроенная система аварийного осциллографирования обеспечивает непрерывную запись в память контроллера основных сигналов и параметров силовой схемы с возможностью передачи накопленных данных на ПК и вывода на дисплей требуемых осциллограмм до- и послеаварийных процессов.
В состав системы управления выпрямителем входят шкаф управления (ШУ) и шкаф регулирования и защит (ШРЗ).
Все органы управления работой выпрямителя, а также цифровая панель интерфейса оператора на основе HMI Siemens, устанавливаются на передней двери шкафа управления ШУ.
В шкафу ШРЗ устанавливается оборудование для контроля и защиты выпрямителя. Из силовой схемы в систему управления поступают сигналы об исправности тиристоров и срабатываниях предохранителей тиристоров от ЯУ, сигналы о перегреве шинопровода преобразователя от термодатчиков, а также аналоговые сигналы от измерителей тока и напряжения.

Гибкая конфигурация системы управления и возможности ее программного обеспечения позволяют найти оптимальное решение для любого применения выпрямительных агрегатов, таких как выпрямитель для электролиза, в широком диапазоне мощности и тока.

СГЛАЖИВАЮЩИЕ ДРОССЕЛИ

Сглаживающие дроссели устанавливается на выходных токовых шинах выпрямителя при наличии особых требований Заказчика к уровню пульсации выпрямленного тока и предназначены для их снижения до требуемого уровня.

Рис.9. Сглаживающий дроссель

ИСПЫТАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

На стадии производства и приемки ВА подвергается следующим видам испытаний:  

• приемо-сдаточные испытания;
• наладочные испытания;
• приемочные испытания. 

Все виды испытаний проводятся по программе и методике, разработанной заводом-изготовителем на основе действующих стандартов РФ и согласованной с Заказчиком. Программа и методика испытаний устанавливает необходимый и достаточный объем испытаний, обеспечивающий заданную достоверность получаемых результатов в соответствии с требованиями МЭК (IEC) и ГОСТ.

НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

Оборудование ВА удовлетворяет «Правилам устройства электроустановок» (7-е издание), а также следующим требованиям стандартов МЭК и ГОСТ:

• ГОСТ 18142.1-85 «Выпрямители полупроводниковые мощностью свыше 5 кВт. Общие технические условия»
• в части уровня изоляции - требованиям ГОСТ Р 50514-93 (МЭК-255-5-77) и ГОСТ Р 51179-98;
• в части помехоустойчивости - требованиям ГОСТ Р 51317.2.5-2000, ГОСТ Р 50839-2000, ГОСТ Р 51317.4.1-2000, ГОСТ Р 51317.4.2-99, ГОСТ Р 51317.4.3-2006, ГОСТ Р 51317.4.4-2007, ГОСТР 51317.4.5-99, ГОСТР 51317.4.6-99, ГОСТ Р 51317.4.11-2007, ГОСТ Р 51317.4.12-99, ГОСТ Р 51317.4.14-2000, ГОСТ Р 51317.4.16-2000, ГОСТ Р 50799-95

РЕФЕРЕНЦИЯ

• Для 34 предприятий электрометаллургии (алюминий, цинк, магний, медь) поставлено выпрямительных агрегатов на общую мощность 3740МВт.
• Для 91 предприятия электрохимии поставлено выпрямительных агрегатов на общую мощность 1687МВт.
• Для 22 металлургических предприятий поставлено выпрямительных агрегатов для печей постоянного тока на общую мощность 1709МВт.

 Наверх        Назад    В раздел Продукция     На Главную