Выпрямители серии В-ТПЕД, В-ТППД для тяговых подстанций железных дорог постоянного тока 3,3 и 1,65 кВ

В качестве выпрямителей для тяговых подстанций железнодорожного транспорта 3,3 и 1,65 кВ постоянного тока применяется комплект из преобразовательных секций серии В-ТПЕД (В-ТППД), производства АО «ЭТК «Плутон» и сухого трансформатора, изготавливаемого по технологии RESIBLOC® производства компании «АВВ», Германия.

Выпрямители производятся по 12-и пульсовой и 6-и пульсовой «мостовым» схемам выпрямления, а также по «нулевой» схеме выпрямления.

СЕКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ СЕРИИ В-ТПЕД

При разработке и изготовлении преобразовательных секций (в дальнейшем "ПС") выпрямителей серии В-ТПЕД были применены самые современные технологии, материалы и комплектующие ведущих мировых производителей.

ПС построены на силовых таблеточных диодах 1600…2500 А 25-го класса производства компании INTERNATIONAL RECTIFIER.

Рис. 1. Преобразовательная секция выпрямителя В-ТПЕД-3,15к-3,3к-М-УХЛ4

Охлаждение ПС – воздушное естественное (В-ТПЕД) и воздушное принудительное (В-ТППД). Воздушное принудительное охлаждение является по сути комбинированным естественным воздушным и воздушным принудительным. При нагрузках ниже или близкой к номинальной выпрямитель работает с естественным охлаждением. В случае возникновения перегрузок, в зависимости от результирующей температуры силовых полупроводниковых приборов (СПП) включаются вентиляторы и принудительно охлаждают диоды. С понижением температуры СПП до заданной и с исчезновением перегрузки вентиляторы выключаются, и выпрямитель переходит в режим естественного охлаждения.

Силовая ошиновка выпрямителя выполнена из твердого сплава алюминия. Контактные соединения используют технологии необслуживаемых контактных соединений. Применены специальные компенсирующие устройства производства ФРГ, которые стабилизируют прижим на контактных соединениях, независимо от температуры и тепловых суточных и сезонных колебаний. При сборке преобразовательных секций каждое болтовое контактное соединение обжимается с помощью тарированных ключей определенным тарированным усилием в соответствии с действующими стандартами, и указанное усилие затяжки сохраняется на протяжении всего срока эксплуатации выпрямителей. Такая технология позволяет отказаться от периодической подтяжки, зачистки контактных соединений. Стабилизация контактного соединения повышает пожаробезопасность ПС и подстанции в целом.

Деление тока по параллельным ветвям - принудительное, осуществляется с помощью эффективных индуктивных делителей, обеспечивающих деление токов между параллельными ветвями не менее 5 %, что исключает необходимость в подборе диодов по прямому и обратному падению напряжения. Равномерность деления токов сохраняется также в процессе эксплуатации даже при естественном уходе параметров силовых диодов. Это важный критерий надежности и отсутствия необходимости периодического контроля оборудования в процессе эксплуатации. В выпрямителе реализована защита силовых полупроводниковых приборов от внутренних и внешних коммутационных перенапряжений. От внутренних коммутационных перенапряжений диоды защищены RC-цепями, от внешних – комбинированно RC-цепями и ограничителями перенапряжений (ОПН).

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ

ПС выпрямителей серии В-ТПЕД и В-ТППД оснащены микропроцессорной системой управления и диагностики.

Рис.2. ПС выпрямителя нового поколения В-ТПЕД 3,15к-1,65к на тяговой подстанции

Микропроцессорная система управления и диагностики, выполненная на основе промышленного контроллера с функцией визуализации PP65, позволяет:

• управлять комбинированной воздушной системой охлаждения силовых полупроводниковых приборов (для выпрямителей серии В-ТППД);
• обеспечивать контроль за состоянием 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. Диагностирование по этим критериям позволяет существенно увеличить срок безаварийной работы сверх 80000 часов (9 – 10 лет). При этом во время работы в динамике производится мониторинг параметров каждого диода;
• обеспечивать контроль некоторых параметров тягового трансформатора.

Панель визуализации представляет собой промышленный контроллер модульного типа с жидкокристаллическим экраном с псевдосенсорными органами управления.

В мнемонической форме изображаются условные обозначения состояния диодов выпрямителя, графики распределения обратного напряжения между диодами и температуры ветвей.

На главное окно выведены сигналы :

• газовая защита (для масляного трансформатора);
• газовая сигнализация (для масляного трансформатора);
• уровень масла (для масляного трансформатора);
• перегрев трансформатора (I ступень);
• перегрев трансформатора (II ступень);
• неисправность диагностики;
• земляная защита;
• отсутствие связи;
• двери;
• перегрев ПС;
• пробой диода;
• обрыв диода;
• параметры диода.

Рис. 3. Промышленный контроллер PP65 с функцией визуализации

В случае изменения параметров диода до уровня, соответствующего критичному для данной схемы (для применяемых диодов), силовой диод можно заменить, не доводя выпрямитель до аварийного отключения в результате пробоя диода, который может произойти в случае дальнейшего ухудшения параметров прибора (снижения класса).

Информацию о состоянии выпрямителя и его элементов можно наблюдать на панели визуализации или на мониторе компьютера с помощью специализированной программы.

В ПС реализована возможность связи с системой управления верхнего уровня (центральной панелью подстанции, установленной в комплекте распредустройства РУ-3,3 кВ, устройствами защиты распредустройств среднего напряжения, диспетчерским пультом (системой телемеханики) как по обычной многопроводной связи через клеммник, так и по двухпроводной связи через порт RS-485 на расстояние до 1200 м.

ТРАНСФОРМАТОРЫ RESIBLOC

В качестве преобразовательного трансформатора АО «ЭТК «Плутон» поставляются современные сухие трансформаторы, изготавливаемые по технологии RESIBLOC® мощностью от 1000 кВА до 40 000 кВА с различными сочетаниями напряжений ВН и НН (до 45 кВ). Трансформаторы RESIBLOC® сертифицированы Госстандартом России и успешно эксплуатируются на тяговых подстанциях железных дорог.

Трансформатор соединяется с секцией преобразовательной шинным мостом, поставляемым в комплекте.

Рис. 4 Трансформатор технологии RESIBLOC®

Трансформаторы имеют оригинальную конструкцию первичной и вторичных обмоток, выполняемых из медного провода и алюминиевой фольги. Бандажируются обмотки стекловолоконной нитью, пропитанной эпоксидным компаундом. Благодаря оригинальной конструкции обмоток и технологии нанесения компаунда, трансформаторы RESIBLOC® способны выдерживать максимальные колебания температурных расширений без повреждения поверхности компаунда и без образования микротрещин. Это единственные сухие трансформаторы, способные работать при температурах до минус 60 °С.

Трансформаторы работают в условиях 100 % влажности и в условиях конденсации водяных паров, а также в условиях химического загрязнения. Трансформаторы могут быть оснащены радиальными вентиляторами с низким уровнем шумов. Система охлаждения позволяет увеличить номинальную мощность трансформаторов вплоть до 40 %.

Устойчивость обмоток трансформатора к механическим нагрузкам составляет 650 – 750 Н/мм², что на порядок выше, чем у ближайшего конкурента – трансформаторов, изготовленных по технологии GEAFOL. Описанный параметр особенно важен для преобразовательных трансформаторов, работающих в режиме частых пусковых токов. Все компоненты трансформаторов прошли испытания на отсутствие токсичности. Все материалы негорючие и не поддерживают процесс горения.

Степень защиты трансформаторов - IP00, IP21, IP23, IP54 согласно ГОСТ 14254-96.

Трансформатор RESIBLOC® допускает перегрузку до тех пор, пока наиболее горячая точка нагрева трансформатора не достигнет 155 °С. По желанию заказчика трансформаторы поставляются с электронным блоком контроля температуры. Блок снабжен двумя уставками –на 140 °С – сигнал тревоги, РТС на 155 °С – выключение нагрузки. Возможна также третья уставка – РТС 130 °С – включение принудительной вентиляции.

Благодаря описанным технологическим и конструктивным особенностям, трансформаторы RESIBLOC® хорошо вписываются в концепцию подстанции, не требующей обслуживания.