Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Токовый блок питания для заряда конденсаторов

Токовый блок питания для заряда конденсаторов

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ

СИВГАТУЛЛИН Г. Г., инж.,
Нижнекамские электрические сети

На большинстве современных подстанций (ПС) с упрощенными схемами релейных защит (РЗ) силовых трансформаторов в качестве источника оперативного тока используются предварительно заряженные конденсаторы. Заряжаются они с помощью зарядных устройств БПЗ-401, включаемых в цепи трансформаторов собственных нужд ПС.
Такие устройства очень просты и надежны, однако не могут обеспечить заряд конденсаторной батареи при подаче напряжения на обесточенную подстанцию, если в момент включения происходит или уже имеет место короткое замыкание (КЗ). В связи с этим в энергосистемах имеются различные предложения по заряду конденсаторов. Одно из них — использование энергии токов КЗ для заряда конденсаторов.
Токовый блок питания для заряда конденсаторов
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема блока питания устройства БПЗТ

Промышленность выпускает токовое устройство заряда конденсаторов БПЗ-402, которое включается только на отдельный комплект трансформаторов тока (ТТ) из-за большого потребления мощности. Это ограничивает области применения БПЗ-402 в результате малой отдаваемой мощности встроенными ТТ (обе обмотки ТТ приходится использовать в схемах РЗ). Считается возможным применять устройства БПЗ-402 для трансформаторов напряжением 110 кВ мощностью выше 16 MB-А и 35 кВ мощностью выше 6,3 МВ-А.
В связи с этим был разработан новый токовый блок заряда конденсаторов БПЗТ, принципиальная электрическая схема которого представлена на рис. 1.
Данный блок питания отличается от устройства БПЗ-402 меньшим потреблением нагрузки (ZBх<0,11 Ом) от ТТ и относительно небольшим временем заряда конденсаторов при КЗ на ПС.
Принцип действия устройства БПЗТ основан на заряде конденсаторной батареи вынужденным током, т. е. время заряда конденсаторов можно определить по формуле
I-t = C-U, где 1 — ток в вторичной обмотке промежуточного трансформатора Т1 и Т2, А; С— суммарная емкость конденсаторов, подключенных к устройству, Ф; U — требуемое минимальное напряжение заряда на конденсаторах, В; t — время заряда, с.
Схема включения устройства БПЗТ приведена на рис. 2. Первичные обмотки W1 трансформаторов Т1 и Т2 включены на разность фазных токов ТТ на стороне 110 кВ. Эти трансформаторы предназначены для уменьшения тока до значения термической устойчивости элементов схемы и для получения необходимого напряжения заряда конденсаторов. Конденсаторы С3 и С4 используются для защиты диодов от кратковременных перенапряжений в цепях переменного тока.
Трансформируемый ток выпрямляется диодами VД1 — УД8 и подается к конденсаторным батареям. Конденсаторы заряжаются вынужденным током, так как максимальное напряжение холостого хода трансформаторов Т1 и Т2 выбирается достаточно большим.
В устройстве БПЗТ используются трансформаторы с поперечным сечением магнитопровода S = 5 см2=5 -10—4 м2; числам витков на обмотках W1 =50, №.2—3000; проводом ПЭВ-2 1,5 мм и 0,44 мм).
электрическая схема подключения устройства БПЗТ схеме РЗА трансформатора
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема подключения устройства БПЗТ к существующей схеме РЗА трансформатора
Зависимость времени заряда конденсаторов от входного тока устройства БПЗТ
Рис. 3. Зависимость времени заряда конденсаторов от входного тока устройства БПЗТ
Отсюда видно, что конденсаторы могут заряжаться до напряжения 750 В. Чтобы ограничить напряжение на конденсаторах в допустимых пределах, в схеме предусмотрена стабилизация напряжения на конденсаторах с помощью тиристоров VS1 и VS2. При достижении напряжения на конденсаторах в 360 В стабилитроны VД12—УД14 и VR20 — УД22 открываются и подают ток на управляющий электрод тиристоров VS1 и VS2. Тиристоры VS1 и VS2 открываются и шунтируют через обмотки реле KL и диоды УД1 — УД8 вторичные обмотки W2 трансформаторов Т1 и Т2. При этом резко уменьшается входное сопротивление устройства БПЗТ по токовым цепям (порядка 0,1 Ом).
Тиристоры VS1 и F52: уменьшают общее сопротивление устройства в токовых цепях ТТ при достижении номинального напряжения на конденсаторах;
ограничивают напряжение заряда на конденсаторах до требуемого значения;
подготавливают с помощью контактов реле KL цепь готовности устройства к дальнейшему действию РЗ по окончании заряда конденсаторов.
При уменьшении напряжения на конденсаторах ниже 360 В тиристоры закрываются и снова происходит заряд конденсаторов до необходимого значения. Чтобы уменьшить входное сопротивление устройства по токовым цепям в нормальном режиме, в схеме предусмотрена цепь управления тиристорами от действующего устройства БПЗ-401 с помощью элементов УД13 — УД 16, УД21, УД22, УД24; R2. R3, R5, Кб- С2.
Входные вольт-амперные характеристики блока БПЗТ
Рис. 4. Входные вольт-амперные характеристики блока БПЗТ, снятые на холостом ходу при отсутствии заряда от блока питания БПЗ-401 (1) и при наличии этого заряда до 400 В (2)
При наличии напряжения на БПЗ-401 выше 0,8 UH конденсатор С2 заряжается и подает ток управления на тиристоры. Ток управления открытия тиристоров регулируется с помощью подстроечных резисторов К2 и R5 при напряжении на конденсаторе С2, равном 320—330 В. В нормальном режиме конденсатор С2 заряжается до напряжения 400 В и обеспечивает постоянное открытое состояние тиристоров VS1 и VS2 в любое время.
Емкость конденсатора С2 выбирается так, чтобы его энергии заряда хватило на ток управления до следующего импульса зарядного тока от устройства БПЗ-401. При этом входное сопротивление устройства БПЗТ определяется в основном от закороченных трансформаторов Т1 и Т2 через тиристоры VS1 и VS2, диоды УД1 — УД8 и обмотки реле KL.
В схеме устройства БПЗТ использованы следующие элементы: диоды КД202Р (УД1 — УД 10, УД 16 — УД 18);
диоды Д226Б (УДИ, УД15, УД19, УД23. УД24);
стабилитроны КС 620А с охлаждающим радиатором (УД12—УД14, УД20 — УД22);
тиристоры КУ202Н (VS1, KS2). Ток открытия цепи управления должен быть не более 14 мА: резисторы МЛТ-2 (R1 и R4—I к, R7 — 5,1 к): резисторы ППБ-3В (R2 и R5—10 к); резисторы ПЭВ-10 (R3 и R6 — 6,2 к);
конденсаторы МБГО 4X400 (С1), МБГО 20X400 (С2), МБГО 0,25Х Х500 (СЗ и С4);
промежуточное реле KL (<100 мА. сопротивление обмотки не более 30 Ом, диаметр провода обмотки не менее 0,5 мм);
реле KV типа РЭС-10 PC 4.529.031- 13;
стабилитрон Д816А (УД25)\ резисторы ПЭВ-20 (R8 — R9 — 10 к).
На рис. 1 приведена двухтрансформаторная симметричная схема, состоящая из двух самостоятельных частей для каждой фазы. Она принята, чтобы:
уменьшить габаритные размеры промежуточных трансформаторов и соответственно сопротивление КЗ трансформаторов;
сократить время заряда конденсаторов при междуфазных КЗ;
увеличить надежность схемы при отказе одного из элементов.
Схему можно уменьшить наполовину, используя трансформатор с тремя (двумя) первичными обмотками в токовых цепях. Однотрансформаторную схему следует применять в сетях 6—35 кВ. При этом упрощается изготовление таких устройств.
Экспериментально определенные характеристики устройства БПЗТ в зависимости от входного тока показаны на рис. 3 и 4. Параметры полупроводниковых элементов БПЗТ выбраны из условия термической устойчивости в течение 1 с при значении входного тока, равном 250 А.
Устройство БПЗТ можно использовать также, например, в качестве: источника оперативного тока при наличии на ПС приводов ПЭ-11 и отсутствии постоянного оперативного тока;
устройства токовой РЗ; источника стабилизированного напряжения при подаче тока.
Следует отметить, что при наличии резистора R7 сопротивлением 5,1 кОм можно производить заряд других конденсаторов в схеме РЗ трансформатора за время 2 с (время работы МТЗ) до напряжения примерно 300 В. В этом случае устройство БПЗТ полностью резервирует блок питания БПЗ-401.
Для проверки предложенной схемы сняты осциллограммы, подтверждающие работоспособность устройства БПЗТ при включении на КЗ. Входное сопротивление БПЗТ в цепях ТТ имеет нелинейную характеристику. Для расчета погрешности ТТ следует принимать среднее значение сопротивления блока 0,15 Ом.
Блок питания успешно эксплуатируется с января 1988 г.

 
« Техническое перевооружение и обновление основных фондов электрических сетей   Частота повторных пробоев в начальной стадии эксплуатации вакуумных дугогасительных камер »
электрические сети