Агрегаты серии АТФ являются последней разработкой отечественной промышленности. Все новые электрогазоочистные установки оборудуются агрегатами АТФ. Агрегаты широко используются при модернизации установок,
Рис. 37. Электрическая схема агрегата АТФ.
Рис. 37. Электрическая схема агрегата АТФ.
Рассмотрим работу основных функциональных блоков агрегата (рис. 37).
Тиристорный регулятор является регулирующим силовым элементом агрегата и предназначен для регулирования напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора Тр. Регулятор состоит из двух тиристоров 77 и Т2, включенных по встречно-параллельной схеме. Работа тиристорного регулятора подобна работе синхронного ключа, включенного последовательно
с источником питания и нагрузкой — трансформатором Тр. Ключ разомкнут в первой части полупериода питающего напряжения до угла <р (рис. 38) и замкнут в остальной части полупериода, т. е. напряжение питания в первой части полупериода практически приложено к тиристорам, а напряжение на нагрузке равно нулю. В течение остальной части полупериода напряжение на тиристорах незначительно и все напряжение приложено к нагрузке.
Включение тиристоров происходит при подаче на управляющий электрод относительно катода положительного импульса напряжения, а выключение — при прохождения тока в силовой цепи через нуль. Фазовый угол включения тиристоров и представляет угол регулирования. Изменяя угол регулирования от 0 до 180°, можно регулировать переменное напряжение на нагрузке от нуля до его максимального значения.
Импульсы, необходимые для отпирания тиристоров, формируются формирователем импульсов управления.
Автоматический регулятор (см. рис. 37). В состав автоматического регулятора входят - следующие функциональные блоки:
Рис. 38. Напряжение на тиристорах и на нагрузке при фазовом управлении встречно-параллельно включенными тиристорами.
а — напряжение сети-. б — напряжение на тиристорах 77 и Т2; в — напряжение на нагрузке.
селектор искровых разрядов, представляющий собой параллельную схему И на транзисторах Т5 и Т6, включенных на общую нагрузку R23\
формирователь управляющих сигналов длительного режима, состоящий из инверторно-усилительного каскада на транзисторе 77, интегро-дифференцирующей цепи, включающей дифференцирующий конденсатор С15, интегрирующий конденсатор С16, зарядный резистор R28, разрядные резисторы R33 — R37, диоды Д/5 и Д16-,
блок переходного режима, состоящий из конденсатора СЗО, разрядного резистора R59, управляемого тиристорного ключа Т16 и инверторного каскада на транзисторе 775;
амплитудно-фазовый преобразователь, состоящий из формирователя пилообразного напряжения на транзисторе 770 и конденсаторе С18 и двухкаскадного усилителя — на транзисторах Т8, Т9 и 77/;
формирователь импульсов управления тиристорами, состоящий из последовательной схемы И на транзисторах Т12 и Т13, дифференцирующей цепи С21, R48 и ждущего блокинг-генератора на транзисторе Т14 и трансформаторе Тр4;
устройство обратной связи по напряжению, состоящее из трансформатора напряжения ТрЗ, диодного моста ВЗ и резисторов R42—R45-,
блок защиты от коротких замыканий, в который входит реле Р4, резисторы R17, R18, диоды Д8 и Д9 и конденсаторы С10, СП и С12.
При включении автоматического выключателя В1 на все узлы и блоки агрегата подается питающее напряжение, причем питание на автоматический регулятор подается от трансформатора Тр1 и выпрямителя В4 блока питания. Исходное состояние схемы автоматического регулятора следующее.
Пульсирующее напряжение запирающей полярности с выпрямителя В4 через цепочку конденсатора С25 и резистора R52 подается на базу транзистора 770. Транзистор при этом закрыт. Конденсатор С18 заряжается через резистор R39. В момент спада пульсирующего напряжения на базе транзистора Т10 до нуля он открывается и конденсатор С18 разряжается через транзистор Т10. Таким образом, на конденсаторе С18, а соответственно и эмиттерном переходе составного транзистора Т8, Т9 появляется пилообразное напряжение двойной частоты питающей сети, синхронизированное с напряжением питающей сети.
Конденсатор С16 заряжается через размыкающий контакт пускового реле РЗ до напряжения, определяемого делителем R31, R32, превышающего амплитудное значение пилообразного напряжения.
Так как потенциал базы составного транзистора Т8, Т9, определяемый разностью постоянного напряжения на конденсаторе С16 и пилообразного напряжения на конденсаторе С18, положителен относительно эмиттера, то транзистор Т8, Т9 закрыт, управляющие импульсы на выходе амплитудного-фазового преобразователя отсутствуют. Отсутствуют и импульсы управления тиристорами на выходе формирователя импульсов управления тиристорами.
При нажатии кнопки КП «Пуск» включаются реле Р2 и РЗ. Размыкающие контакты реле РЗ, закорачивающие управляющие переходы тиристоров 77 и Т2, размыкаются, но тиристоры 77 и Т2 еще закрыты из-за отсутствия управляющих импульсов и напряжение сети полностью приложено к тиристорам. При этом трансформатор ТрЗ находится под полным напряжением сети и устройство обратной связи формирует прямоугольные импульсы, длительность которых равна полупериоду сетевого напряжения. Эти импульсы поступают на базу транзистора TI2 и держат его в открытом состоянии.
Одновременно размыкаются контакты реле РЗ в цепи делителя R31, R32, и конденсатор С16 начинает разряжаться через диод Д16 и резисторы R33—R37. Переключатель режимов работы В7 включает все или часть резисторов R33—R37, определяющих время разряда конденсатора С16, а тем самым один из пяти режимов работы агрегата. Суммарное сопротивление включенных резисторов определяет скорость подъема напряжения на выходе агрегата.
В момент времени, когда изменяющееся во времени пилообразное напряжение на конденсаторе С18 превысит снижающееся напряжение на конденсаторе С16, появляется ток через управляющие переходы составного транзистора Т8, Т9, который открывается и подает запирающий потенциал на базу транзистора 77/, ранее открытого прямым током через резистор R38. Закрытие транзистора Т11 приводит к появлению открывающего тока через базу транзистора Т13 и через переход база— эмиттер транзистора Т14.
Разрядный ток конденсатора С21, открывающий транзистор Т14, является запускающим импульсом ждущего блокинг-генератора. Блокинг-генератор генерирует кратковременный включающий импульс, поступающий через выходные обмотки трансформатора Тр4 одновременно на управляющие электроды силовых тиристоров 77 и Т2. Это приводит к отпиранию того из тиристоров, для которого полярность сетевого напряжения совпадает с направлением проводимости. Включенный тиристор закорачивает первичную обмотку трансформатора ТрЗ, что приводит к исчезновению напряжения обратной связи на базе транзистора Т12. Транзистор Т12 закрывается и прерывает цепь разряда конденсатора С21.
Таким образом, на первичной обмотке трансформатора Тр появляется напряжение, фаза которого определяется моментом уравнивания экспоненциально снижающегося напряжения на конденсаторе С16 и пилообразного повышающегося напряжения на конденсаторе С18. Постоянная времени разряда конденсатора С16 значительно превышает длительность полупериода сетевого напряжения, а следовательно, и длительность периода пилообразного напряжения на конденсаторе С18, поэтому в следующем периоде пилообразного напряжения момент уравнивания его текущего значения с напряжением на конденсаторе С16, определяющий фазу включения тиристоров, наступит раньше на определенную долю полупериода питающего напряжения. Следовательно, фазовый угол включения силовых тиристоров будет постоянно увеличиваться по экспоненциальному закону. Это обеспечивает быстрое нарастание напряжения на первичной обмотке трансформатора Тр в начале процесса включения агрегата и замедленный подход к его максимуму.
По мере возрастания напряжения на электрофильтре конденсатор С13 заряжается напряжением с делителя высокого напряжения R2 и R3, через переход эмиттер — база составного транзистора Т4, Т5 до напряжения, равного разности потенциалов на резисторе R20 и пропорционального напряжению на электрофильтре. При этом транзисторы Т4—Т6 открыты прямым током через резисторы R22 и R25 и сигнал на выходе селектора отсутствует.
При повышении напряжения до уровня возникновения коронного разряда в силовой цепи агрегата появляется ток, изменения которого носят импульсный характер. Это вызывает периодические закрытия транзистора
Т6, однако не приводит к возникновению сигнала на выходе селектора, так как транзистор Т6 выведен открытым транзистором Т5.
При дальнейшем повышении напряжения до некоторого значения, зависящего от технологических параметров очищаемых газов (влажности, запыленности газа и др.), в активной зоне электрофильтра возникают искровые разряды, сопровождающиеся скачкообразными снижениями напряжения на электродах фильтра и импульсным возрастанием тока.
Скачкообразное понижение напряжения на резисторе R20 приводит к появлению запирающего напряжения на составном транзисторе Т4, Т5 от предварительно заряженного конденсатора С13.
Ввиду того что при этом транзистор Т6 запирается импульсами тока, проходящими через электрофильтр при каждом искровом разряде, оба параллельно включенных транзистора селектора оказываются закрытыми и на выходе его появляются импульсы напряжения, длительность которых равна длительности импульсов тока через электрофильтр при искровых разрядах.
Сигнал, сформированный селектором, своим передним фронтом закрывает транзистор 77. За этим следует под- заряд конденсатора С16 через резисторы R28, R30 и диод Д15.
Приращение напряжения на конденсаторе С16 зависит от длительности импульса, сформированного селектором, и от величины заряда емкости С15.
В результате суммарного воздействия подзаряда конденсатора С16 импульсами напряжения с селектора и разряда его через диод Д16 и резисторы R33—R37 на конденсаторе С16 в каждый момент времени устанавливается динамическое равновесие напряжения, определяющее угол включения силовых тиристоров и, следовательно, средний уровень напряжения на электродах фильтра. Скорость разряда конденсатора С16 регулируется с помощью переключателя В7 и определяет время, в течение которого напряжение на электрофильтре возрастает до следующего искрового пробоя.
Во время действия искрового разряда конденсатор С28 в цепи базы транзистора 775 подключается к источнику питания с помощью селектора искровых разрядов через переход эмиттер — база транзистора 775 и резистор R23. Происходит его заряд, при этом транзистор 775, прежде закрытый положительным смещением делителя R54—R55, открывается. Это приводит к разряду конденсатора С29 через управляющий переход тиристора 776. Тиристор открывается, следует практически мгновенный заряд конденсатора СЗО до напряжения источника питания, после чего тиристор 776 закрывается. Так как напряжение на конденсаторе СЗО значительно превышает амплитудное значение пилообразного напряжения на конденсаторе С18, то составной транзистор Т8, Т9 закрывается, что приводит к прекращению подачи управляющих импульсов на силовые тиристоры 77 и Т2 и, следовательно, к снятию питающего напряжения с электрофильтра. По мере разряда конденсатора СЗО через резистор R59 происходит плавное (в течение 2—3 полупериодов сетевого напряжения) восстановление напряжения на электрофильтре до уровня, определяемого напряжением на емкости С16.
Описанное регулируемое восстановление напряжения на электрофильтре после каждого искрового разряда гарантирует надежное запирание тиристоров 77 и Т2, исключает возможность перерастания искрового разряда в дуговой и устраняет возможность возникновения в активной зоне электрофильтра вторичных искровых разрядов.
При больших углах регулирования и возникновении в силовой цепи агрегата по каким-либо причинам затяжки полупериода прохождения тока, превышающей угол включения очередного тиристора, становится возможным развитие однополупериодного режима питания трансформатора Тр. Очередной тиристор в этом случае не включается из-за отсутствия анодного напряжения в момент прохождения включающегося импульса, что, в свою очередь, приводит к затяжке тока следующего полупериода, протекающего через неперемагниченный трансформатор.
В течение затянувшегося полупериода прохождения первичного тока трансформатор напряжения ТрЗ выведен проводящим тиристором, открывающее напряжение на базе транзистора 772 отсутствует и открытие транзистора Т13 не приводит к возбуждению блокинг-генератора. При этом транзистор Т13 остается открытым до конца периода пилообразного напряжения. Запирание тиристора и восстановление напряжения на тиристорном блоке приводят к формированию устройством обратной связи прямоугольного импульса, открывающего транзистор 772, и тем самым к формированию блокинг-генератором импульса, включающего тиристор. Затем трансформатор ТрЗ снова закорачивается и импульс обратной связи перекрывается.
Таким образом, очередность включения тиристоров не нарушается, а следовательно, сохраняется нормальный режим персмагничивания трансформатора Тр.
В нормальном режиме работы агрегата по обмоткам трехпозиционного реле Р4 протекают токи, пропорциональные току короны, напряжению на электродах электрофильтра. Магнитодвижущие силы этих обмоток направлены встречно, при этом магнитодвижущие силы обмотки напряжения превышают магнитодвижущие силы токовой обмотки и контакт реле Р4 разомкнут. При коротком замыкании напряжение на электрофильтре падает до нуля, а ток возрастает. Это приводит к обесточиванию обмотки напряжения реле Р4 и увеличению м. д. с. токовой обмотки. Контакт реле замыкается и подает напряжение через резистор R60 на конденсатор СЗО, который заряжается до разности потенциалов, определяемой делителем R60, R59. Напряжение с конденсатора СЗО прикладывается через диод Д18 к цепи управления составного транзистора Т8, Т9. Так как напряжение на конденсаторе СЗО превышает напряжение на конденсаторе С16, но меньше амплитуды пилообразного напряжения на конденсаторе С18, то угол проводимости тиристоров Т1 и Т2 снижается до значения, определяемого разностью между амплитудным значением пилообразного напряжения на С18 и значением напряжения на конденсаторе СЗО. Остаточный угол проводимости имеет такую величину, что среднее значение тока короткого замыкания оказывается достаточным для удержания контакта реле Р4 в замкнутом состоянии.
При замыкании контакта реле Р4 напряжение подается на конденсатор С5 через резистор R3 и диод Д5. Конденсатор С5 начинает заряжаться. При увеличении напряжения на нем до напряжения стабилизации стабилитрона Д4 стабилитрон отпирается, открывается транзистор ТЗ и срабатывает реле Р1, которое своим замыкающим контактом через резистор R1 замыкает базовую цепь транзистора ТЗ и самоблокируется. Кроме того, реле Р1 своим замыкающим контактом замыкает цепь питания обмотки дистанционного расцепителя автомата В1. Последний срабатывает и отключает агрегат от питающей сети.
Время заряда конденсатора С5 до напряжения пробоя стабилитрона Д4 — около 2 с.
Если в течение выдержки времени защиты короткое замыкание в электрофильтре устранилось самопроизвольно, то контакт реле Р4 размыкается и процесс зарядки конденсатора С5 прерывается. Однако запирающее напряжение на базе транзисторов Т8, Т9 существует еще некоторое время, определяемое временем разряда конденсатора СЗО на резистор R59. Этим достигается плавное восстановление напряжения на электрофильтре после прекращения короткого замыкания.
Для предупреждения действия защиты от кратковременных снижений напряжения при искровых разрядах включение реле Р4 замедляется конденсатором С12.
Во время нормальной работы электрофильтра вследствие непрерывно изменяющихся параметров пылегазового потока в активной зоне электрофильтра имеют место случаи возрастания тока до значений, превышающих номинальный ток агрегата. Во избежание перегрузки агрегата в схеме автоматики имеется блок ограничения рабочего тока, состоящий из регулируемого резистора R26, диода Д14 и резистора R29, включенного в цепь эмиттера транзистора 77.
В нормальном режиме работы агрегата напряжение на резисторе R29, пропорциональное току короны, не влияет на режим работы транзистора 77, который остается открытым благодаря наличию тока через управляющий переход и цепочку, состоящую из резистора R27 и диода Д13.
При превышении тока короны выше установленного значения (100% номинального тока) напряжение на резисторе R29 превысит заданное значение и транзистор 77 закроется. После этого начинается заряд конденсатора С16 через резисторы R28, R30. Напряжение на емкости С16 растет, что приводит к снижению напряжения на электрофильтре, а следовательно, и тока агрегата, что в свою очередь приводит к снижению напряжения на резисторе R29, открытию транзистора 77. В результате описанного процесса устанавливается динамическое равновесие и тока агрегата.
Блок автоматики и сигнализации.
Блок включает в себя два источника оперативного напряжения, поступающего с выпрямителя В1 и В2, пусковые реле Р2 и РЗ, выходное реле защиты Р1 и цепи электрических блокировок и сигнализации.
Блоки работают следующим образом.
При включении автомата В1 его нормально разомкнутыми контактами подготавливаются к работе цепи аварийного отключения агрегата.
При пуске агрегата после нажатия кнопки КП «Пуск» срабатывают реле Р2 и РЗ. Загорается красная лампа ЛК, свидетельствующая о подаче высокого напряжения на электрофильтр. Реле Р2 и РЗ ставятся на самоблокировку через замыкающий контакт реле Р2, одновременно размыкаются управляющие цепи тиристоров и обрывается цепь заряда конденсатора С16.
При выключении агрегата кнопкой КС «Стоп» все цепи его приходят в исходное состояние.
При технологическом отключении агрегата реле РЗ обесточивается и своими размыкающими контактами закорачивает цепи управления силовыми тиристорами 77 и Т2, а замыкающим контактом подключает цепь заряда конденсатора С16, плавно поднимает напряжение на электрофильтре.
Аварийное отключение агрегата.
При длительном коротком замыкании в активной зоне электрофильтра реле Р1 блока защиты от коротких замыканий выключает автомат В1 через дистанционный расцепитель и подает питание на желтую лампу ЛЖ и на шину звуковой аварийной сигнализации ШЗА.
Для снятия сигнала аварии необходимо нажать кнопку «Стоп». При этом реле Р1 обесточивается. Желтая лампа гаснет. Для последующего включения агрегата необходимо снова включить автомат питания В1.
При перегреве масла в повысительно-выпрямительном устройстве размыкаются контакты теплового реле РТ1, что приводит к срабатыванию реле Р1 по цепи В1, R5, Д7 и замыкающий контакт автомата В1.
В случае исчезновения питающего напряжения с диода Д7 исчезает подпирающее напряжение, подводившееся ранее от выпрямителя В2 через резистор R6. Реле Р1 срабатывает от источника В1.
При необходимости экстренного отключения агрегата разрывается цепь 130—131. При этом агрегат выключаем ется без выдержки времени, как и в предыдущих двух случаях, с включением аварийной сигнализации (см. монтажную схему агрегата).
При работе агрегата в режиме ручного регулирования переключатель режима работы находится в положении «Ручное». При этом его контакты ВУ в автоматическом регуляторе замкнуты.
При включении автомата В1 и нажатии кнопки «Пуск» производится коммутация цепей управления блоком автоматики и сигнализации.
Потенциометром R32 изменяют напряжение заряда конденсатора С16, что приводит к изменению угла проводимости тиристоров 77 и Т2,— тем самым агрегат выводится на нужный режим.
Местное и дистанционное управление агрегатом.
Пуск агрегата и контроль за его работой можно производить непосредственно с собственного прибора регулирования или при помощи дистанционного управления.
Для переключения цепей кнопок пуска и отключения агрегата с местного управления на дистанционное и наоборот служит переключатель ВЗ, имеющий два положения — «Местное» и «Дистанционное».
Для присоединения органов дистанционного управления и контроля предусмотрены зажимы: 119, 120—для дистанционной кнопки «Пуск»; 120, 121— для дистанционной кнопки «Стоп»; 23, 2— для дистанционного киловольтметра; 26, 2— для дистанционного миллиамперметра.
Кроме того, может быть подключена дистанционная звуковая сирена на 220 В к зажимам 134 и 2.
Зажимы 121, 122 предусмотрены для технологического отключения агрегата, а зажимы 120, 131—для экстренного отключения агрегата с включением аварийной сигнализации (см. монтажную схему агрегата).
Рекомендации по монтажу агрегата.
После распаковки агрегата удаляется вся консервационная смазка, тщательно протираются все токоведущие и изоляционные части выпрямительного устройства, прибора регулирования и кабельной муфты. Далее работы проводятся в следующей последовательности.
Проводится сокращенный химический анализ масла силового блока. По химическому составу и электрической прочности масло должно удовлетворять требованиям, указанным в техническом описании агрегата. В случае необходимости производится доливка свежего сухого трансформаторного масла.
Производится установка выпрямительного устройства в соответствии с проектом подстанции.
Соединитель высокого напряжения устанавливается на выпрямительное устройство и закрепляется.
Прибор регулирования навешивается на выпрямительное устройство и закрепляется.
Производится разделка кабеля высокого напряжения и монтаж кабельной муфты в соответствии с инструкцией по ее монтажу, а затем установка кабельной муфты на соединитель высокого напряжения.
Монтируются соединительная шина, пластины заземлителя на вводах высокого напряжения выпрямительного устройства и кабельной муфты.
Проверяется работа механических заземлителей, тщательно заземляются все узлы агрегата.
Производится электрический монтаж агрегата в соответствии со схемой подключений агрегата, приводимой в инструкции по эксплуатации, и проектом подстанции.
При монтаже агрегата необходимо проследить за надежностью механических креплений и электрических соединений элементов агрегата. Особое внимание необходимо обратить на контактные соединения в цепи заземления.
Подготовка агрегата к работе.
До пуска агрегата в работу необходимо проверить уровень масла в расширителе и произвести ревизию силового автоматического выключателя В1 и контактов вспомогательных цепей выключателя В1.
Пуск агрегата производится в следующей последовательности.
Перед пуском агрегата проверяется наличие перемычек 121—122 (если агрегат не включен в технологический режим), 23—2 (если не подключен дистанционный киловольтметр), 130—131 (если технологией очистки газа не предусмотрено экстренное отключение агрегата) и 26—2 (если не подключен дистанционный миллиамперметр).
Производится включение агрегата под нагрузку в следующем порядке:
открывается в приборе регулирования крышка нижней коробки блока регулирования;
устанавливается переключатель управления ВУ в «положение «Ручное»;
ось потенциометра R32 ставится в крайнее левое положение;
переключатель ВЗ ставится в положение «Местное»; включается автомат В1\
включается переключатель В2 сигнализации; включается кнопка «Пуск», при этом загорается красная лампа, свидетельствующая, что агрегат подключен на электрофильтр;
медленным и плавным вращением оси потенциометра R32 вправо повышают напряжение на фильтре, не доводя его до пробоя, и затем напряжение снижают;
нажатием кнопки «Стоп» включается агрегат, при этом красная лампа должна погаснуть;
заземляется вывод высокого напряжения выпрямительного устройства;
переключатель управления ВУ устанавливается в положение «Автоматическое»;
включается кнопка «Пуск» и проверяется действие аварийной защиты агрегата; при этом агрегат должен отключиться и должна загореться желтая лампа; снимается сигнал аварии кнопкой «Стоп»; снимается заземление с вывода высокого напряжения выпрямительного устройства; после этого агрегат готов к эксплуатации.
Для выбора режима автоматического регулирования необходимо путем ручного регулирования, плавно поднимая напряжение, определить состояние питаемого поля электрофильтра.
При нестабильной работе поля электрофильтра для автоматического режима необходимо установить переключатель режимов В7 в положение 2 или 3.
В случае, если поле электрофильтра работает стабильно, агрегат рекомендуется включать в автоматическом режиме в положении 4 или 5 переключателя В7.
Общие рекомендации по техническому обслуживанию агрегатов питания.
Агрегаты работают в режиме автоматического регулирования и после правильного выбора режимов работы не требуют оперативной подстройки. Требуется лишь периодический осмотр для проверки эффективности очистки (не следует ли вследствие изменения состояния полей электрофильтра перейти к иному режиму автоматического регулирования для агрегатов АТФ) и для проверки состояния узлов и элементов агрегата. Рекомендуется проводить следующие профилактические работы:
ежедневно необходимо проверять силовой блок уровень масла в расширителе по маслоуказателю; отсутствие утечек масла через уплотнения; характер гудения выпрямителя и прибора регулирования. Гудение должно быть равномерным. Неравномерный шум и потрескивание внутри выпрямителя не допускаются;
ежемесячно необходимо проводить: очистку всего оборудования от пыли и грязи; протирку всех фарфоровых вводов, токоведущих шин и прочих деталей агрегата чистым бензином и сухой чистой ветошью;
через три месяца после начала эксплуатации агрегата следует проверить надежность внешних контактов в цепях высокого напряжения силового блока и не реже одного раза в год делать анализ трансформаторного масла.
Обслуживание агрегатов производится в соответствии с инструкцией по монтажу и эксплуатации завода-изготовителя.
