Силовые трансформаторы промышленных предприятий и их выбор — Преобразовательные подстанции
Преобразовательные подстанции предназначены для преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный или трехфазный (однофазный) повышенной или пониженной частоты.
Рис. 1.12. Принципиальная схема выпрямительного агрегата ВАК-2500/450:
ТТ — трансформатор тока; КЗ — короткозамыкатель; ИТТ — измерительный трансформатор тока; П — предохранитель
Для преобразования переменного тока в постоянный применяются следующие преобразователи, постепенно сменявшие друг друга по мере развития электротехники: машинные, ртутные и полупроводниковые. В настоящее время электромашинным преобразователям отводится область обеспечения питанием специальных электроприемников, для которых требуется высокое качество выпрямленного напряжения, остальные электроприемники, как правило, получают питание от полупроводниковых выпрямительных установок. В качестве примера на рис. 1.12 приведена принципиальная схема выпрямительного агрегата.
Наиболее распространенными являются выпрямительные агрегаты на полупроводниках (в основном кремниевых), которые отличают следующие достоинства:
высокий КПД (98. 99%);
возможность питания преобразовательных установок практически любым, имеющимся на предприятии напряжением в диапазоне 6. 35 кВ;
малые габаритные размеры и масса;
высокая надежность, долговечность и постоянная готовность к работе;
устойчивая внешняя характеристика преобразователя;
отсутствие вредных воздействий на окружающую среду (по сравнению с ртутными выпрямителями).
В то же время указанные установки имеют и ряд недостатков:
зависимость напряжения выпрямленного тока от напряжения переменного тока питающей сети;
чувствительность вентилей к перегрузкам по току и напряжению;
генерацию высших гармоник напряжения и тока в питающую сеть.
Несмотря на указанные недостатки, полупроводниковые выпрямители в настоящее время вытеснили практически все другие виды источников постоянного тока для питания электроприемников (кроме специальных установок).
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПОДСТАНЦИЯ
электрическая подстанция, предназначенная для преобразования электрич. тока преим. по частоте и числу фаз (напр., перем. в пост.) гл. обр. с помощью вентильных преобразователей. П. п. сооружают для снабжения пост. током электрифицир. транспорта, электрохим. установок и т. п. На ЛЭП пост. тока П. п. служат для преобразования трёхфазного тока пром. частоты в постоянный в начале линии (выпрямит П. п. — см. рис.) и обратного преобразования в конце линии (инверторная П. п.).
Выпрямительная преобразовательная подстанция: 1 — ввод воздушной ЛЭП; 2 — автотрансформатор; 3 — главный трансформатор; 4 — делитель напряжения; 5 и 8 — устройства защиты; 6 — выпрямитель; 7 — вспомогательная аппаратура; 9 — теплообменник; 10 — электрические кабели
Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .
- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ
- ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
Смотреть что такое «ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПОДСТАНЦИЯ» в других словарях:
- преобразовательная подстанция — … Справочник технического переводчика
- преобразовательная подстанция — 27 преобразовательная подстанция Электрическая подстанция, предназначенная для преобразования рода тока или его частоты 605 01 07** de Umrichterstation en converter substation fr poste de conversion, station de conversion (déconseille) Источник:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- Преобразовательная подстанция электролизных установок — комплекс, состоящий из размещенных внутри помещения (или нескольких помещений, или внутри отдельного здания) выпрямительных агрегатов (АИН или ПИТ) и требующихся для их работы оборудования, устройств, систем и др. (см. 7.10.3), при этом вне… … Официальная терминология
- Преобразовательная подстанция — Подстанция электрическая для преобразования электрического тока, преимущественно по частоте и числу фаз. Трёхфазный ток промышленной частоты, вырабатываемый Электростанциями, на П. п. преобразуется в постоянный ток например для питания… … Большая советская энциклопедия
- Преобразовательная подстанция — English: Converter substation Электрическая подстанция, предназначенная для преобразования рода тока или его частоты (по ГОСТ 24291 90) Источник: Термины и определения в электроэнергетике. Справочник … Строительный словарь
- Преобразовательная подстанция — – электрическая подстанция, предназначенная для преобразования рода тока или его частоты. ГОСТ 24291 90 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник
- комплектная трансформаторная (преобразовательная) подстанция — 3.3.116 комплектная трансформаторная (преобразовательная) подстанция : Подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- Комплектная трансформаторная (преобразовательная) подстанция — Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков (шкафов КРУ и других элементов). Источник: Постановление Госгортехнадзора РФ от 05.06.2003 N 65 Об утверждении Инструкции по безопасной эксплуатации … Официальная терминология
- Подстанция электрическая — электроустановка или совокупность электрических устройств для преобразования напряжения (трансформаторная подстанция) или рода электрического тока (преобразовательная подстанция), а также для распределения электрической энергии между… … Большая советская энциклопедия
- ПОДСТАНЦИЯ — (1) трансформаторная комплекс электротехнических устройств для преобразования (повышения или понижения) напряжения переменного тока и его распределения между потребителями. В состав такого комплекса входят трансформаторы, распределительные… … Большая политехническая энциклопедия
Преобразовательные подстанции на тиристорах
Рассмотрены преобразовательные подстанции и их энергетические характеристики в составе шестипульсных и двенадцатипульсных преобразователей тока на основе тиристоров и фототиристоров для ППТ и ВПТ. Приведены типовые схемы преобразовательных подстанций ППТ, состав оборудования и стоимостные показатели.
1. Ивакин В.Н., Сысоева Н.Г., Худяков В.В. Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы. – М.: Энергоатомиздат, 1993.
2. Веников В.А., Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Kimbark E.W. Direct Current Transmission. – Wiley Interscience, 1971.
4. Grünbaum R., Noroozian M., Thorvaldsson B. FACTS – powerful systems for flexible power transmission. – ABB Review. – 1999. – N 5.
5. Шульга Р.Н., Хренников А.Ю. Комплексная разработка и проектирование энергетических объектов с учетом испытаний на мощном испытательном стенде. – Энергетик. – 2021. – № 4. – С. 3–8.
6. Шульга Р.Н., Смирнова Т.С., Стальков П.М. Разработка комплексов электротехнического оборудования для ППТ и ВПТ // Энергетик. – 2021. – № 4.
7. Шульга Р.Н., Стальков П.М. Системы управления и регулирования вставок и передач постоянного тока // Энергия единой сети. – 2021. – № 1 (56). – С. 43–52.
8. Шульга Р.Н. Рынок силовой электроники (динамика и тенденции развития) // Энергия единой сети. – 2021. – № 5-6 (54-55). – С. 34–41.
9. Шульга Р.Н., Путилова И.В. Мультиагентные системы постоянного тока с использованием ВИЭ и водородных топливных элементов // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE) 2019; 04-06:65-82.
10. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Хренников А.Ю. Энергетические платформы с использованием цифровых модульных подстанций и энергоблоков для Арктики / Р.Н. Шульга, А.Ю. Петров, А.Ю. Хренников // Российская Арктика. – 2020. – № 10. – С. 37–50.
11. Habur K., O’Leary D. FACTS – For Cost Effective and Reliable Transmisiion of Electrical Energy. Siemens.
12. Economic Assessment of HVDC Links. Cigre Working Group 14.20. June 2001.
Преобразователь с естественной коммутацией – стандартный элемент большинства преобразовательных подстанций передач и вставок постоянного тока (соответственно – ППТ и ВПТ). Этот тип преобразователей – самый старый из всех применяющихся. Ртутные вентили были разработаны в первой половине XX в. Контракт на первую передачу постоянного тока длиной 115 км с подземным кабелем на напряжение ±200 кВ и ток 150 А был подписан в Германии в 1941 г., эта передача должна была быть введена в эксплуатацию в 1945 г., но проект не был осуществлен в связи со Второй мировой войной. Первая передача постоянного тока с преобразователями на ртутных вентилях была введена в эксплуатацию в 1954 г. К концу 1960-х гг. ртутные вентили были вытеснены полупроводниковыми приборами – тиристорами. На сегодняшний день выпускаются тиристоры (Т) с диаметром шайбы до 150 мм, напряжением до 8 кВ и током до 4 кА. В последнее время обычные тиристоры все больше вытесняются фототиристорами (ФТ), управление которыми осуществляется по оптическим каналам. Т и ФТ представляют основные типы полупроводниковых приборов для ППТ и ВПТ, а также гибких электропередач переменного тока (FACTS), которые достаточно полно описаны в литературе [1–4].
Наша страна была лидером мировой электроэнергетики вплоть до 1990-х гг., построив уникальный мощный испытательный стенд (МИС) в Тольятти [5], введя крупнейшие в мире Выборгскую ВПТ мощностью 1,5 ГВт с 1982 г. и практически построив ППТ «Экибастуз-Центр» напряжением 1500 кВ, мощностью 6 ГВт [6, 7], а также ЛЭП 1150 кВ мощностью 5 ГВт «Экибастуз-Урал». До начала нынешнего века лидером мировой электроэнергетики стала фирма АВВ (Швеция), освоив технологию HVDC Light, до 2010 г. ее опередила фирма Siemens (Германия) с технологией HVDC Plus. В настоящее время бесспорное лидирование осуществляет Китай, введя в строй многочисленные ППТ напряжением 1600 кВ и даже 2200 кВ. Перспективы силовой электроэнергетики связаны с освоением Т и ФТ на диаметре шайбы 300 мм, переходом на приборы на базе карбида кремния и на широкое применение гибридных схем преобразователей тока (ПТ) на базе Т и ФТ, а также преобразователей напряжения (ПН) на основе приборов IGCT и IGBT [8, 9]. Наибольшие перспективы открывает применение ПТ и ПН для ВИЭ, накопителей электроэнергии и многоподстанционных сетей постоянного тока [10].
Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Преобразовательные подстанции на тиристорах. Оперативное управление в электроэнергетике: подготовка персонала и поддержание его квалификации. 2021;6.
7.3. Преобразовательные подстанции
Стационарные преобразовательные подстанции (зарядные или тяговые) входят в комплекс электрохозяйства электровозной откатки аккумуляторны-ми или контактными электровозами.
В угольных шахтах, опасных по газу или пыли, применяются аккумуляторные электровозы. Заряд аккумуляторных батарей осуществляется в зарядных подстанциях, основным оборудованием которых являются силовой трансформатор, полупроводниковый выпрямитель на кремниевых вентилях, аппаратура управления и контроля. Как правило, преобразовательная подстанция и вспомогательные устройства располагаются в отдельных камерах и вместе с ремонтной мастерской составляют комплекс камер подземного электровозного депо. В соответствии с ПБ, камеры для зарядки аккумуляторных батарей должны проветриваться обособленной струей свежего воздуха с направлением струи от камеры преобразовательной подстанции к зарядной и далее в исходящую общешахтную струю.
Для заряда аккумуляторных батарей электровозов применяются зарядные устройства.
В зарядных устройствах ЗУК основу схемы составляет выпрямитель-ный мост на кремниевых вентилях, получающий питание через силовой трехфазный трансформатор от сети переменного тока напряжением 660/380 В. Автоматическая стабилизация
зарядного тока осуществляется самонасыщающимся магнитным усилителем, рабочие обмотки которого включены в плечи трехфазного выпрямительного моста последовательно с вентилями. Стабилизация зарядного тока происходит благодаря наличию отрицательной обратной связи по току и положительной обратной связи по напряжению. Изменением значения тока в цепи обратной связи по напряжению с помощью регулировочного сопротив-ления можно регулировать под нагрузкой выпрямленное напряжение. Система автоматического регулирования обеспечивает стабилизацию зарядного тока с точностью ±5%.
Зарядное устройство выполнено в виде шкафа одностороннего обслуживания со съемной задней стенкой. На двери шкафа расположены контрольно-измерительные приборы, органы управления и сигнализации. В нижней части шкафа предусмотрен ввод для кабелей постоянного и переменного токов. Установленные в шкафу силовой трансформатор, магнитный усилитель, сглаживающий дроссель, регулируемое сопротивление, реле защиты от утечек тока, выпрямительный блок и другие узлы расположены исходя из условий эффективного охлаждения и удобства обслуживания. При работе зарядного устройства ЗУК.-155/230М с нагрузкой более 125 А применяется принудительное воздушное охлаждение с помощью вентилятора.
Разработаны зарядные устройства УЗА на напряжение до 320 В и номинальный ток до 200 А.
В шахтах, не опасных по газу и пыли, а также на рудниках, где широко применяется контактная электровозная откатка, сооружаются тяговые подстанции, служащие для преобразования переменного тока напряжением 6 (10) кВ в постоянный ток напряжением 275 (600) В и передачи его в контактную сеть подземного транспорта.
Как правило, тяговая подстанция совмещается с ЦПП, однако может сооружаться в отдельных камерах. В угольных шахтах и рудниках применяются автоматизированные тяговые подстанции АТП и АТПШ.
В состав агрегата АТП входят: трансформатор ТСП мощностью 150 кВ-А или 320 кВ-А, преобразовательная секция и щит дистанционного управления. Схема тяговой подстанции АТП-500/275М описана в гл. 13.
В тяговых агрегатах АТП-500, наряду с видами защит, описанными в 13.4, предусмотрено также устройство двукратного АПВ автоматического выключателя с выдержкой времени 17 с. При устранении причины, вызывающей срабатывание защиты после одно- или двукратного включения автоматического выключателя, нормальный режим работы агрегата восстанавливается автоматически. Если причина не устранилась, после цикла АПВ выключатель остается отключенным до устранения неисправности.