4.5.Автоматика преобразователей тяговых подстанций

На тяговых подстанциях постоянного тока широко применяют преобразователи с кремниевыми шести- и двенадцатипульсовыми выпрямителями с естественным воз­душным охлаждением. Подстанции оборудованы двумя преобразователями, которые могут работать параллельно на шины РУ-3,3 кВ в часы максимальной нагрузки. При ее снижении в работе остается один преобразователь, а второй — переводится в резерв.

При оптимальном управлении стремятся, с одной стороны, обеспечить нормаль­ную загрузку преобразователей, снизить потери электроэнергии, с другой — свести число переключений к минимальному для уменьшения износа переключающей аппа­ратуры. С помощью устройств автоматики регулирования мощности (АРМ) осуществ­ляют подключение и отключение резервного преобразователя в зависимости от величи­ны тока нагрузки, который сравнивается с током срабатывания. Экономически целесо­образно токовые уставки включения (I_{ср тах}) и отключения (I_{ср rnin}) определять по критическому току (I_кр), при котором потери в параллельно работающих преобразова­телях равны потерям в одном из них при выводе другого в резерв:

где I_ном — номинальный выпрямленный ток преобразователя; Р_пп — постоянные потери мощности преобразователя; Р_нп — потери мощности преобразователя под нагрузкой; К_T — коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора.

Для того, чтобы избежать лишних переключений, резервный преобразователь вклю­чается при максимальном токе срабатывания на первичной стороне преобразователя

= 1,07

а отключается при минимальном токе срабатывания

где 1,07 — коэффициент надежности

Если число переключений в сутки становится большим (десять и более), то вво­дятся задержки на переключения, которые обычно находятся в диапазоне от 3 до 10 мин и уточняются в каждом конкретном случае в зависимости от перегрузочных способно­стей преобразователей.

При срабатывании защиты и отключении рабочего преобразователя автоматика должна включать резервный и восстановить питание тяговой нагрузки. Эта операция осуществляется устройствами АВР.

Кроме указанных видов автоматики преобразователи оснащаются коммутацион­ной автоматикой, позволяющей осуществлять в заданном порядке включение и от­ключение быстродействующего выключателя QF и масляного Q преобразователя под­станции (рис. 5.8, а). Коммутационная автоматика вводится в работу ключом автома­тического управления SA2 (рис. 5.8, б). Включение преобразователя разрешает реле временной блокировки KB, если в цепи 1—2 замкнуты следующие контакты:

проме­жуточного реле земляной защиты KL₃₃ (земляная защита РУ-3,3 кВ не действовала);

заземляющих ножей разъединителя QSG2 (ножи отключены); заземляющего разъеди­нителя QSG1 (разъединитель отключен);

реле постоянной блокировки KL (не одна защита преобразователя на это реле не действовала);

реле блокировки лестницы транс­форматора SQ1 (лестница сложена);

реле блокировки дверей SQ2, SQ3, SQ4 (закрыты двери шкафов кремниевого выпрямителя, ячейки быстродействующего выключателя QF и шкафов RC).

Автоматическое включение преобразователя осуществляется нажатием кнопки вклю­чения SBC. В цепи 3—4 получает питание реле автоматического включения КСС при условии, что реле KB возбуждено и выключатель Q отключен, контакт повторительного реле KQC при этом замкнут. Реле КСС замыкает цепь 57—28 контактора включения быстродействующего выключателя КМ1. Последний собирает цепь 51—-22 держащей катушки YA выключателя ВАБ-28, которая выполняет в этом случае роль включающей. Включившись, выключатель QF своим блок-контактом размыкает цепь 57— 28 контак­тора КМ1, а другим блок-контактом QF замыкает цепь 57— 26 блокировочного реле KBS1, которое становится на самоподпитку через свой контакт, а другим — размыка­ет еще раз цепь 57—28. Это необходимо для запрета повторного включения QF, если первое включение окажется неудачным, а контакт КСС в этой цепи еще некоторое время остается замкнутым.

После отключения контактора держащая катушка YA получает питание по цепи 53—24 через резисторы R3, R4, R6, которые ограничивают ток до величины, необхо­димой для удержания выключателя во включенном положении. После включения вык­лючатель замыкает своим блок-контактом QF цепь 61—30 повторительного реле KQF.

Контакт реле KQF замыкает цепь 17— 6 контактора включения масляного выклю­чателя КМ, в которой контакты ключа SA2 предварительно включены (схема переведе­на на автоматическое управление). Контакты реле КСС в этой цепи также замкнуты, так как реле КСС находится на самоподпитке по цепи 7—4 после размыкания в цепи 3-4 контактов SBC кнопки включения. Контактор КМ возбуждается и замыкает цепь ка­тушки включения YAC выключателя Q, который включает преобразователь в работу.

При этом цепи 17— 6 и 21—6 размыкаются блок-контактом выключателя Q, кон­тактор КМ и повторитель отключенного положения выключателя KQT теряет питание. Другой блок-контакт выключателя Q замыкает цепь 21—10 повторителя включенного положения KQC, который размыкает цепь 7—4, реле КСС отключается и процесс включения преобразователя на этом заканчивается.

Включение по телеуправлению преобразователя осуществляется путем замыкания контактом реле включения КСС1 цепи 5—4 от шины включения по телеуправлению +ЕС1. Далее процесс включения идет описанным выше путем.

Автоматическое отключение преобразователя

осуществляется нажатием кнопки SBT в цепи 43—16 промежуточного реле команды отключения KLCT, которое замыкает цепь 47—18 реле автоматического отключения КСТ. Последнее своими контактами по цепи 29—10 подает напряжение на катушку отключения выключателя YAT. При отклю­чении выключателя Q его блок-контакты переключают цепи 21—6 и 21—10. Повтори­тель KQT получает питание и возбуждается, а реле KQC обесточивается. Ток в цепи 21—6 ограничен сопротивлениями резистора R1 и катушки KQT и недостаточен для включения контактора КМ.

Повторитель KQT замыкает цепь 65—32 промежуточного реле KL1, которое раз­мыкает цепь 53—24 держащей катушки YA быстродействующего выключателя QF. Дру­гими контактами реле KL1 создает цепь 55—20, в результате чего меняется полярность подключения держащей катушки YA к шинам управления ЕС, что способствует быст­рому размагничиванию и отключению выключателя QF. При размыкании блок-контак­та QF его повторитель KQF в цепи 61—30 обесточивается.

Одновременно реле KLCT по цепи 39—14 отключает реле фиксации команды KQQ, которое возвращается в исходное состояние и размыкает цепь 39—14 своим контактом.

Отключение по телеуправлению преобразователя осуществляется путем замыкания контактом реле отключения КСТ1 цепи 45—16 от шины отключения по телеуправле­нию +ЕС2. Далее процесс отключения идет описанным выше путем.

Оперативное включение и отключение выключателей Q и QF необходимо при их ревизии и ремонте. Они могут управляться раздельно, каждый своими кнопками управления.

Включается быстродействующий выключатель QF при замыкании кнопкой SBC2 цепи 59—28 контактора КМ1, который замыкает цепь 51—22 держащей катушки YA и включает выключатель QF.

Отключение выключателя QF происходит при замыкании кнопкой SBT2 цепи 63—32 промежуточного реле KL1 при условии, что масляный выключатель Q отключен и контакт его повторителя KQT в цепи 63—32 замкнут. Реле KL1, получив питание, меняет полярность подключения держащей катушки YA к шинам управления. При этом цепь 53—24 размыкается, а замыкается цепь 55—20, выключатель QF отключается.

Включается выключатель Q при замыкании кнопкой SBC1 цепи 15— 6 через кон­такт SQ5 тележки выключателя, который размыкает цепь при выкатывании тележки с выключателем из ячейки комплектного распределительного устройства. Контактор КМ, получив питание, замыкает цепь включающей катушки YAC, выключатель Q включа­ется. Одновременно другой контакт кнопки SBC1 замыкает цепь 35—12 включающей катушки реле фиксации KQQ, которое включается, фиксируя команду включения, и размыкает цепь 35—12 своим контактом.

Отключение выключателя Q происходит при замыкании кнопкой SBT1 цепи 25—10 катушки отключения YAT выключателя Q, который отключается. Блок-контакты Q пере­ключаются в цепях 21—6и 21-10. Повторитель включенного положения КОС обесточива­ется, а повторитель отключенного положения KQT возбуждается, замыкая свой контакт KQT в цепи 63—32 и разрешая отключение быстродействующего выключателя QF.

Автоматическое отключение преобразователя от защит

осуществляет реле KL, на которое действуют все защиты: по цепи 69—36 фильтровая с выдержкой времени, которая реагирует на токи обратной последовательности ТОП; по цепям 71—36 и 73—36 токовая без выдержки времени; по цепи 75—36 газовая зашита трансформа­тора преобразователя.

Токовые реле КА_а и КА_С токовой защиты и фильтровое реле токов обратной после­довательности KAZ подключаются к трансформаторам тока ТА_а и ТА_С (рис. 5.8, а). Сра­батывание фильтр-реле KAZ при несимметричном КЗ во вторичных обмотках транс­форматора приводит к замыканию цепи 67—34 (рис. 5.8, в) реле времени КТ, которое с выдержкой времени замыкает цепь 69—36 реле KL. Указательное реле КН 1, обмотка которого находится в этой цепи, фиксирует срабатывание фильтровой защиты. Токовая защита реагирует на симметричные КЗ в преобразователе и на его недопустимые пере­грузки, в этом случае замыкаются цепи 77—56 и 75—56 реле KL через указательное реле КН2, фиксирующее срабатывание защиты. Газовое реле KSG при бурном газообразо­вании или понижении уровня масла в баке трансформатора замыкает цепь 75— 36 реле KL через указательное реле КНЗ.

Таким образом, при срабатывании любой защиты получает питание реле KL, которое замыкает цепь 27—10 отключающей катушки YAT выключателя Q. При отклю­чении выключателя его повторитель KQT замыкает цепь 17—18, в которой контакты KQF замкнуты при включенном выключателе QF. Если схема на автоматическом управ­лении и контакты ключа SA2 замкнуты, реле автоматического отключения КСТ полу­чает питание, замыкает цепь 65— 32 промежуточного реле KL1, которое отключает вык­лючатель QF. Реле фиксации KQQ при отключении преобразователя защитами остается включенным, фиксируя автоматическое отключение.

Автоматическое включение и отключение резерва (АВОР) вклю­чает в себя два вида автоматики: регулирования мощности (АРМ) и включения резерва (АВР) при аварийном отключении рабочего пре­образователя. Включение АВОР в работу существляется ключом SA1 (рис. 4.8, г). АРМ осуществляет непрерывный контроль за нагрузкой преобразователей. Датчиками нагрузки являются токовые реле KA_max,, KA_min

и KA2_max Реле KA_max и KA2_max контролируют на­грузку при работе одного преобразователя и срабатывают, когда она в первичной обмотке трансформатора тока превышает I _cp.mах (4.2). Реле KA_min контролирует суммарную нагрузку двух преобразовате­лей, катушки его электромагнита подключены к двум трансформа­торам тока и создают вращающий момент, пропорциональный сум­марной нагрузке.

Срабатывание КА_mах или КА2_mах приводит к замыканию цепи 79—42 или 81—42, реле включения КСС2 получает питание и по цепи 89—48 запускает реле времени включения и отключения резерва КТСТ. Если нагрузка на преобразователь не снижается в течение 10 мин, то реле КТСТ замыкает цепь 9—4 (см. рис. 4.8, б) реле авто­матического включения преобразователя КСС, которое включается и становится на самоподпитку по цепи 7—4. Далее процесс включе­ния резервного преобразователя идет описанным выше путем. Пос­ле включения резервного преобразователя реле КА_mах или КА2_mах отключает реле КСС2, которое размыкает цепь 89—48 и 9—4.

Если при двух включенных преобразователях нагрузка снижает­ся и суммарный ток становится ниже I _cp.min (4.3), то реле KA_min те­ряет возбуждение и замыкает цепь 87—46 реле отключения КСТ2. Последнее по цепи 91—48 запустит реле времени КТСТ, которое че­рез 3 мин замкнет цепь 9—16 промежуточного реле команды отклю­чения KLCT. Реле KLCT отключит резервный преобразователь, а по цепи 39—14 переведет реле фиксации KQQ в исходное состояние.

Рабочий преобразователь при работе автоматики останется вклю­ченным, хотя в его схеме цепь 41—16 замкнется, но контакты SA1 будут разомкнуты, и цепь 9—16 останется разомкнутой.

Автоматическое включение резерва (АВР) происходит при ава­рийном отключении рабочего преобразователя защитой. Повто­рители замыкают цепь реле времени КТС: 85—44 через реле KQT при отключении первого преобразователя или 83—44 через реле KQT2 — второго.

Контакты реле фиксации KQQ и KQQ2 в этих цепях остаются зам­кнутыми при отключении преобразователя защитой. Реле КТС с не­большой вьщержкой замыкает цепь 13—4, в которой контакты реле фиксации KQQ замкнуты, если перед этим резервный преобразова­тель не был отключен защитой. Реле КСС, получив питание, вклю­чит резервный преобразователь и его реле фиксации. Если включе­ние окажется неудачным, то повторного не произойдет, так как цепь 13—4 будет разомкнута контактом KQQ. Отключение реле КТС осу­ществляется кнопкой отключения масляного выключателя SBT1, контакт которой замыкает цепь 37—14 катушки отключения реле KQQ, которое после отключения размыкает цепь 85—44 реле КТС.

Поменять ролями рабочий и резервный преобразователи можно, переключив ключ SA1. При этом его контакты в цепи 9—4 рабочего преобразователя размыкаются, а в аналогичной цепи преобразова­теля, переходящего в резерв, — замыкаются.