Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37

ментов. Инструкции по монтажу и эксплуатации преобразователя являются составной частью его сопроводительной документации. Для заказчика удобно, если для этой документации на дверях преобразователя изнутри предусмотрен ящик.

Преобразователь должен быть размещен так, чтобы доступ к нему соответствовал требованиям документации. Как правило, документация требует обеспечить двухсторонний доступ (спереди и сзади), однако иногда допускается односторонний доступ, когда преобразователь может быть установлен у стены или когда несколько преобразователей устанавливаются в два ряда задними стенками вплотную друг к другу. Преобразователь с односторонним доступом конструктивно более сложен и дороже, чем преобразователь с двухсторонним доступом. Кроме того, должны быть обеспечены охлаждение и климатические условия, соответствующие степени защиты преобразователя. Температура окружающего воздуха должна быть в пределах от 1 до 40 deg; С (в соответствии с чехословацким стандартом CSN35 1530) или соответствовать требованиям действующих технических условий. Высота над уровнем моря не должна превышать 1000 м, в противном случае мощность преобразователя должна быть уменьшена по согласованию с изготовителем. При монтаже должна быть обеспечена надежная защита от опасного напряжения прикосновения путем подключения защитного провода заданного сечения к заземляющему зажиму преобразователя. Подключение входных и выходных токоподводов должно быть выполнено в соответствии с проектной документацией. Питающие провода должны идти от шин распредустройства через силовые предохранители и разъединитель, автоматический выключатель или контактор. Необходимо иметь возможность быстро и надежно отключить питающее напряжение и зафиксировать отключенное состояние.

Управляющие, сигнальные и другие подобные соединения необходимо подводить к преобразователю отдельно от силовых цепей. Удобно вести их в бронированных трубах и взаимно экранировать для исключения помех.

После монтажа преобразователя и перед включением его под напряжение необходимо измерить сопротивление изоляции и сопротивление заземляющих цепей. Перед включением силовых цепей обязательно проверить работу вспомогательных цепей (цепи управления и сигнализации, источники питания цепей управления, вентиляторов и т. д.). Сначала преобразователь включается на холостом ходу, и проверяется его работа. После этого подключается нагрузка, и проверяется работа преобразователя во всем диапазоне регулирования и при всех нагрузках. При полной нагрузке необходимо контролировать температуру важнейших узлов и хладоносителя на выходе из преобразователя.

Преобразователь оказывает влияние на питающую сеть главным образом вследствие потребления тока несинусоидальной

формы и изменения величины фазового сдвига основной гармонической составляющей. Уже при разработке преобразователя необходимо учитывать эти его свойства и принимать меры для уменьшения неблагоприятного влияния.

Неблагоприятное влияние полупроводниковых преобразователей на питающую сеть можно уменьшить следующими способами:

1) исключением фазового управления, т. е. использованием неуправляемого сетевого выпрямителя;

2) групповым включением и управлением выпрямителей;

3) увеличением числа пульсаций в периоде путем использования многообмоточного трансформатора;

4) использованием принудительной коммутации выпрямителя или групп выпрямителей.

Эти способы подробно описаны в литературе. Влияние преобразователей на сеть можно также уменьшить с помощью соответствующих компенсирующих устройств. Для быстродействующей компенсации используют лишь тиристорные компенсаторы.

Степень влияния преобразователей на сеть зависит от их мощности. Справедливо общее правило, что влияние преобразователя тем больше, чем больше отношение его мощности к мощности короткого замыкания сети в данном месте. Кроме того, это влияние зависит от реактивного сопротивления участка токоподвода между сетью и преобразователем, а также от числа пульсаций в выпрямленном напряжении за период. Если пренебречь возможными резонансными явлениями, то для ориентировочной оценки мощности преобразователя, который подключим к сети с определенной мощностью короткого замыкания при известных значениях остальных параметров, можно* использовать табл. 30 (данные Исследовательского института сильноточной электротехники VUSE, ЧССР).

В табл. 30 преобразователи разделены на четыре группы по мощности. К каждой группе отнесено определенное допустимое значение искажения напряжения (несинусоидальность ст), которое меньше для более крупных преобразователей. Это связано с большей вредностью помех от более мощных преобразователей, что дает право требовать осуществления технических мероприятий для снижения искажений напряжения. Для этого используются фильтры и компенсаторы, схема выпрямителей с большим числом пульсаций и специальным включением питающих трансформаторов, а также способы управления тиристорами, позволяющие снизить содержание высших гармоник в токе питающей сети. В табл. 30 приведены данные при трех значениях реактанса трансформаторов (или дросселей) преобразователя (5, 10 и 15%) для схем с шести- и двенадцати-импульсным выпрямлением. Для расчета несинусоидальности были использованы две граничные гармонические составля-

Таблица 30. Отношение мощности короткого замыкания сети S к максимальной мощности подключенного нреобразователя Р

Примечание, п-порядок учитываемой высшей гармоники, /) -число пульсаций выпрямленного напряжения за период питающего напряжения, а - коэффициент искажения синусоиды.

ющие, а именно и=13 и и=15 (для крупных преобразователей).

Порядок предварительного расчета преобразователя и питающей сети должен быть следующим:

1. Определяют максимальную мощность подключаемого преобразователя Р (в соответствии с этим преобразователь относится к одной из четырех групп табл. 30).

2. Определяют мощность короткого замыкания сети S в месте подключения преобразователя.

3. Определяют отношение S/P.

4. По табл. 30 производят выбор числа пульсаций в периоде (6 или 12) и реактивное сопротивление трансформатора (дросселя).

Для иллюстрации конкретных соотношений следует указать, что в промышленной сети 380 В мощности короткого замыкания имеют порядок от 2 до 20 MB А, токи короткого Таблица 31. Предельные значения высших гармоник в электрической сети, %

Порядок высшей гармоники

3, 5, 7

17, 19 21 23 25

Отдельные гармоники л lt;40 (включая парные и нецелые)

Примечание. В отечественной литературе соответствующие гармоники называются комЬинационными и неканоническими: гармоники с п gt;13 не учитываются при условии, что мгновенные отклонения напряжения сети от синусоиды ие превосходят 5%. -Прим науч

Таблица 32. Предельные значения искажения формы напряжения электрической сети, %

замыкания от 3 до 30 кА. Для преобразователя мощностью 250 кВт нужна мощность короткого замыкания 2,75 - 10 MB А, для преобразователя мощностью 500 кВт она должна быть от 7,5 до 27,5 MB А. Если нет возможности обеспечить нужное значение отношения SjP даже при максимальном числе пульсаций и максимально возможном реактивном сопротивлении, необходимо разрабатывать преобразователь с питанием от сети высокого напряжения (3 или 6 к В), у которой мощности короткого замыкания лежат в диапазоне 20 - 200 MB-А.

В соответствии с подготавливаемым чехословацким стандартом laquo;Качество снабжения и потребления электроэнергии raquo; промышленное электрооборудование может быть подключено к сети электроснабжения и пущено в опытную эксплуатацию, если расчетные значения высших гармонических напряжения в месте подключения или согласованном пункте сети не превышают предельных значений, указанных в табл. 31, а искажение напряжения не превышает значений, указанных в табл. 32.

Для постоянной эксплуатации оборудование может быть использовано в том случае, если измеренные значения напряжения высших гармонических и искажения напряжения будут менее предельных значений (см. табл. 31 и 32).

6.2. ОБСЛУЖИВАНИЕ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ- .

Обслуживание полупроводниковых преобразователей требует существенно меньше времени, чем обслуживание ранее применявшихся классических вращающихся преобразователей. Однако оно требует повышенной квалификации, готовности и плановости профилактики. Условия для снижения трудоемкости обслуживания создаются уже при разработке электрических схем и конструкции преобразователя. Надежный преобразователь, устойчивый к неблагоприятным факторам среды, разработанный с достаточным запасом перегрузочной способности по току и

напряжению, оборудованный надежной защитой и наглядной сигнализацией, а также устройством диагностики, редко отказывает в работе, и эти редкие отказы могут быть быстро устранены. Недогрузка полупроводниковых приборов по току и напряжению приводит часто при незначительном увеличении общей стоимости преобразователя к удивительному повышению надежности.

Текущее обслуживание преобразователя состоит в контроле его электрических параметров (нагрузка, изоляция), охлаждения (чистка фильтров, измерение температур, контроль вентиляторов, насосов и т. д.) и сигнализации. В зависимости от пыльности среды и содержания агрессивных веществ необходимо регулярно чистить преобразователь, особенно в наиболее ответственных местах (изоляторы тиристоров и диодов, импульсные трансформаторы и т. п.).

К важным операциям текущего обслуживания преобразователя относятся подтягивания резьбовых соединений штыревых полупроводниковых приборов с заданным моментом и прижимных устройств таблеточных приборов до заданного усилия сжатия. Регулярно не реже одного раза за полгода необходимо проверять и в зависимости от необходимости подтягивать все резьбовые соединения проводов.

На каждый преобразователь должен быть составлен план обслуживания. Должны вестись записи о выполненных операциях обслуживания, устранения неисправностей, результатах измерения нагрузки, температур и т. п. По изменению результатов измерения с течением времени можно судить об ухудшении определенных параметров преобразователя и своевременно принятыми мерами предупредить возникновение неисправности.

Устранение неисправностей преобразователя должно быть быстрым и простым. Изготовитель должен разработать оптимальный комплект запасных частей и инструкцию по замене. Поиск неисправностей может бьпь в значительной степени упрощен разработкой алгоритма поиска неисправностей, который определяет порядок контроля преобразователя и характер операций обслуживания в зависимости от результатов исполнения предыдущих шагов.

При большом числе одинаковых преобразователей или преобразователей с унифицированными блоками и узлами можно на основе расчетов вероятности отказов и их влияния на экономические показатели разработать комплексную стратегию обслуживания и организовать управление им от вычислительных устройств. В память ЭВМ заносятся данные о преобразователе, которые затем регулярно дополняются сведениями о плановых осмотрах, возникновении неисправностей и т. д. Научное управление обслуживанием поможет существенно увеличить общую надежность объекта при минимальных расходах.

Соображения об условиях обслуживания показывают, что

унификация конструкции преобразователей важна не только с точки зрения удешевления их производства, но также сильно влияет на снижение расходов на обслуживание. Одинаковые узлы во многих преобразователях позволяют уменьшить необходимое число запасных частей, упростить поиск неисправностей путем взаимной замены узлов, а также облегчают работу персонала вследствие уменьшения числа узлов, с которыми он должен быть ознакомлен.

6.3. РЕВИЗИЯ силовых ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Целью ревизии любого электрического оборудования является выяснение его эксплуатационной надежности. Во время ревизии производится осмотр и измерения, а также составляется акт ревизии.

При осмотре выявляется фактическое состояние оборудования с точки зрения безопасности и надежности эксплуатации, которое сравнивается с требованиями инструкций. Выявленные различия рассматриваются, и определяются необходимость, способы и сроки их устранения. Основным руководством при этом являются чехословацкие стандарты CSN34 3800 и CSN34 3810 о проведении ревизий электрооборудования. Необходимо руководствоваться также соответствующими стандартами на изделия (для преобразователей это главным образом чехословацкие стандарты CSN 35 1530hCSN35 1540) или техническими условиями. При ревизии проверяются также характер окружающей среды и соблюдение зада}шых условий эксплуатации.

Предпусковая ревизия осуществляется после монтажа и под-ключения[ преобразователя перед его введением в эксплутацию. В течеше эксплуатации вьшoJшяютcя плановые, внеплановые и частичные ревизии. Их выполняют работники, имеющие необхо-дмую квалификацию в соответствии с чехословацким стандартом CSN34 3800 и прошедшие соответствующую аттестацию.

Плановые ревизии должны выполняться в сроки, определенные стандартом CSN34 3800. Для обычных промышленных помещений срок проведения плановых ревизий составляет 3 года, для пожароопасных помещений, сельскохозяйственных построек, больниц -.и т. п. 2 года, для шахт, передвижных мастерских, театров, кинотеатров, помещений с опасностью взрыва, пыли или газов 1 год.

Изготовитель преобразователя предоставляет для проведения предпусковой ревизии необходимую документацию, а именно инструкцию по обслуживанию и эксплуатации и протокол испытаний преобразователя в соответствии с чехословацким стандартом CSN35 1540 и другими требованиями, согласованными между изготовителем и заказчиком в технических условиях.