Агрегаты питания электрофильтров - Агрегаты АТФ

Агрегаты серии АТФ представляют третье поколение агрегатов отечественного производства, основным отличием которых от ранее выпущенных агрегатов АРС, АИФ и АУФ является отсутствие в схеме агрегата силового магнитного усилителя, замененного тиристорным силовым регулирующим органом. Это позволило создать простой по конструкции и более надежный в эксплуатации агрегат.
Из других преимуществ агрегата АТФ можно отметить быстродействие, компактность и долговечность основных узлов. Значительно увеличена скорость гашения дуги в электрофильтре (до 20 мс), уменьшен расход электроэнергии в цепях управления, повышена устойчивость процесса регулирования напряжения, уменьшены габариты и масса агрегата.
Серия агрегатов АТФ включает в себя пять модификаций, отличающихся друг от друга средними значениями выпрямленного тока. Все агрегаты однофазного исполнения.

Вся серия агрегатов АТФ имеет следующие общие характеристики:
Частота, ГЦ                    ... 50
Напряжение питающей сети, В  380
Номинальное выпрямленное напряжение, кВ  .. 80
Коэффициент мощности при номинальной нагрузке не ниже  0,8
К. п. д. при номинальной нагрузке              0,8
Полные технические характеристики агрегатов серии АТФ приведены в табл. 2.
В агрегатах серии АТФ применены кремниевые мостовые выпрямители с симметрирующим экранированием.
Блок силовых тиристоров (два тиристора, включенных встречно-параллельно) совмещает функции плавного регулирования напряжения на первичной обмотке силового трансформатора и оперативного включения и отключения агрегата.
Схема управления агрегатом допускает автоматическое и ручное регулирование напряжения и тока короны от нулевого значения нагрузки до номинального. Режим автоматического регулирования ведется с учетом интенсивности искрений в активной зоне электрофильтра.

Таблиц3 2

Система автоматического регулирования осуществляет нелинейную отрицательную обратную связь между интенсивностью искровых разрядов и напряжением на выходе тиристорного регулятора. Интенсивность искрового процесса оценивается по относительной суммарной длительности искровых разрядов за некоторый период усреднения, длительность которого может регулироваться от 3 до 30 с пятью фиксированными ступенями.
При каждом искровом разряде автоматический регулятор осуществляет скачкообразное снижение напряжения электрофильтра с последующим плавным повышением до следующего искрового разряда. Глубина каждого снижения напряжения тем больше, чем больше интенсивность разряда и чем выше уровень напряжения электрофильтра в момент, предшествующий разряду. Она колеблется в пределах 0,5—1,5% номинального значения напряжения агрегата. Последовательность скачкообразных снижений и плавных подъемов образует некоторый динамический уровень напряжения на электрофильтре, меняющийся в зависимости от режима его работы. При этом в каждом случае средняя частота искрений и средний уровень напряжения устанавливаются близкими к оптимальным условиям процесса электрогазоочистки.
В режиме автоматического регулирования время гашения дугового разряда в электрофильтре составляет не более 0,01 с с момента его возникновения.
Это достигается тем, что при каждом искровом разряде в электрофильтре автоматический регулятор полностью снимает напряжение с электродов на время, равное длительности одного-двух полупериодов сетевого напряжения. Затем напряжение плавно восстанавливается до прежнего уровня в течение двух-трех полупериодов. Бестоковая пауза способствует полной деионизации дугового канала в активной зоне электрофильтра, а плавное восстановление режима питания предотвращает повторный пробой в электрофильтре, который может быть вызван нерегулируемым возрастанием напряжения после искрового пробоя.
Автоматический регулятор снабжен устройством, позволяющим устанавливать предельное значение тока короны при работе электрофильтра в автоматическом режиме в пределах 50—100% номинального значения.
Агрегаты серии АТФ снабжены устройствами защиты от аварийных режимов, световой и звуковой сигнализацией. Предусмотрена возможность дистанционного управления агрегатом.

Все устройства управления и автоматического регулирования, за исключением пусковых цепей и элементов тепловой защиты, бесконтактные, выполнены на полупроводниковых приборах.

Рис. 27. Общий вид агрегата АТФ.
Агрегат серии АТФ состоит из четырех блоков: силового блока из трансформатора и выпрямителя, распределительного устройства высокого напряжения, блока управления с регулирующей аппаратурой, блока измерительных приборов и пусковых кнопок (рис. 27).
Блок управления навешивается на бак силового трансформатора, а блок измерительных приборов и пусковых кнопок может быть вынесен в отдельное помещение.
Агрегаты серии АТФ выпускаются четырех модификаций: У2 — для работы в районах с умеренным климатом на крыше электрофильтров под навесом; УЗ — для работы в районах с умеренным климатом в закрытых неотапливаемых помещениях ; Т2 — для работы в районах с влажным и сухим тропическим климатом на крыше электрофильтров под навесом; ТЗ — для работы в районах с влажным и сухим тропическим климатом в закрытых помещениях.
Все модификации агрегатов серии АТФ допускают эксплуатацию при температуре +45ч 40°С.
В табл. 3 приведены установочные размеры агрегатов серии АТФ всех модификаций.
Таблица 3

Примечание. Для агрегата АТФ1611-У2: АТФ15ЭЭ-Т2 длина 2250. высота 275 мм, для всех остальных длина 2173, высота 2015 мм.
Агрегат рассчитан на подсоединение к двум фазам трехфазной сети переменного тока.
Включение агрегата без нагрузки запрещается. Это объясняется тем, что при тиристорном управлении и холостом ходе агрегата переходные процессы, возникающие в его схеме, приводят к перенапряжениям на выходе, достигающим двукратного значения максимального напряжения агрегата, т. е. 160 кВ. Это обстоятельство опасно для электрооборудования агрегата.
Схема автоматического регулирования агрегата обеспечивает:
автоматическое и ручное регулирование напряжения и тока короны от нуля до номинального значения (автоматическое регулирование ведется по интенсивности искрения в электрофильтре, ручное регулирование производится только при настройке агрегата);
предупреждение возникновения вторичных искровых разрядов и гашение дуговых разрядов за время не более 0,01 с с момента их возникновения;
ограничение среднего значения тока короны с плавно меняющейся уставкой от 50 до 100% номинального значения.
В агрегатах предусмотрены следующие виды защиты при аварийных режимах: защита от коротких замыканий на стороне постоянного тока, имеющая выдержку времени около 3 с; мгновенная защита, действующая при аварийных ситуациях в электрофильтрах; тепловая защита от перегрева силового блока.
Перечисленные защиты отключают автоматический выключатель агрегата.
Кроме аварийной защиты агрегат снабжен электрическими блокировками с технологическими установками (например, вентиляторами, дымососами и др.). Агрегат снабжен сигнализацией рабочего и аварийного режимов. Цепи сигнализации питаются от независимого источника напряжения 220 В. В агрегате имеется выключатель для отключения цепей сигнализации. В схеме агрегата предусмотрена возможность дистанционного управления, а также подключения миллиамперметра и киловольтметра для контроля выходных параметров агрегата.
Рассмотрим устройство и принцип действия основных узлов агрегата серии АТФ.
Прибор регулирования тиристорами П РТ (рис. 28). Конструктивно состоит из двух независимых блоков: блока контроля и управления — БКУ и блока регулирования и коммутации — БРК.
В блоке БКУ размещены контрольно-измерительные приборы, лампы сигнализации и органы управления агрегатом.
На лицевой стороне блока расположены: миллиамперметр для измерения среднего значения тока короны; киловольтметр для измерения среднего значения напряжения на электрофильтре; красная лампа для сигнализации о включении высокого напряжения; желтая лампа или аварийной сигнализации; кнопки «Пуск» и «Стоп»; переключатель управления «Местное—Дистанционное»; Переключатель сигнализации «Включено—Выключено».
Внутри блока БКР расположены автоматический регулятор, собранный на полупроводниковых элементах,
со схемой питания и автоматический выключатель с дистанционным расцепителем.
Функциональные блоки выполнены на печатных платах.
В нижней части блока БРК расположены проходные изоляторы для подключения силовой цепи, цепей дистанционного управления, сигнализации, измерения и технологической блокировки.

Рис. 28. Прибор регулирования агрегата АТФ.
а —в сборе; б — с открытой дверцей.
В верхней части блока расположены проходные изоляторы для электрической связи прибора регулирования с выпрямительным устройством.

Автоматический регулятор выполнен в виде двух герметичных коробок, жестко связанных между собой (рис. 28,6). В верхней коробке размещены устройства схемы питания и защиты питания и защиты агрегата. В нижней коробке размещены схема автоматического регулирования, выполненная на печатной плате, и следующие элементы управления: переключатель управления «Ручное— Автоматическое»; регулятор ограничения тока (мощности); регулятор ручного управления (выходным напряжением); переключатель режимов работы агрегата.
Силовой блок агрегата (кремниевый выпрямитель и однофазный масляный трансформатор) конструктивно представляет собой единый узел, размещенный в маслозаполненном баке.
Принципиальная схема силового блока приведена на рис.  29.

Рис. 29. Принципиальная электрическая схема силового блока агрегата АТФ.
Силовой блок агрегата состоит из следующих составных частей: трансформатора; выпрямителя; токоограничивающего реактора РТ\ регулирующих тиристоров 77 и Т2\ реактора защитного РЗ; делителя напряжения, состоящего из резисторов R2 и R3-, образцового измерительного резистора R1.
Общий вид силового блока показан на рис. 30.
На крышке бака закреплен маслорасширитель с указателем уровня масла и встроенным влагопоглотителем.
Внизу бака расположен вентиль для слива и взятия проб трансформаторного масла, а также болт заземления.
На крышке бака размещен проходной изолятор с выводом, термореле, а также проходные изоляторы для подключения цепей и измерения. Кроме того, на крышке имеется плоский кран для подключения установки регенерации трансформаторного масла.
Регулирование напряжения агрегата (рис. 29) осуществляется с помощью двух встречно-параллельно включенных тиристоров 77 и Т2, на управляющие электроды которых подаются управляющие сигналы от прибора регулирования ПР.

Рис. 30. Общий вид силового блока агрегата АТФ.
Цепочка из резистора R4 и конденсатора С1 служит для защиты тиристоров от перенапряжения и обеспечения их нормальной коммутации.

Токоограничивающий реактор с ферромагнитным сердечником РТ предназначен для ограничения тока агрегата в динамических режимах, а также для улучшения формы нагрузочного тока.
Повышающий трансформатор снабжен электростатическим экраном, расположенным между обмотками высокого и низкого напряжения; экран служит для устранения возможности попадания импульсов высокого напряжения в сеть низкого напряжения при искровых и дуговых разрядах в электрофильтре.
Выпрямительный мост В собран на кремниевых вентилях.
Для обеспечения равномерного распределения обратного напряжения по цепочке последовательно включенных кремниевых вентилей каждая цепочка расположена между двумя электростатическими экранами и подключена к ним своими концами.
Ограничение импульсных токов в цепи выпрямителя при искровых пробоях в электрофильтре производится с помощью защитного реактора РЗ, представляющего высокочастотную катушку.
Для измерения выпрямленного напряжения на высокой стороне агрегата включен делитель напряжения, состоящий из резисторов R2 и R3. Измерение выпрямленного тока агрегата осуществляется с помощью образцового резистора R1.
Образцовый резистор шунтирован газовым разрядником для защиты от перенапряжения низковольтных измерительных цепей прибора регулирования ПР.
Соединитель предназначен для соединения кабеля высокого напряжения, идущего на электрофильтр, с силовым блоком агрегата. Конструкция соединителя обеспечивает защиту оперативного персонала от прикосновения к токоведущим частям агрегата, находящимся под высоким напряжением. При открывании люка соединителя срабатывает механический заземлитель.
Принципиальная электрическая схема агрегата серии АТФ представлена на рис. 31.
Блоки 1—4 представляют силовую функциональную группу агрегата, а блоки 6—14 — автоматический регулятор.
Напряжение сети подводится к первичной обмотке повысительного трансформатора через автоматический выключатель 1, силовые тиристоры 2 и токоограничивающий реактор 3.

Автоматический выключатель помимо функций коммутации служит для защиты агрегата от коротких замыканий в первичной цепи; он снабжен дистанционным расцепителем для аварийного отключения агрегата.
Напряжение, подводимое к первичной обмотке трансформатора, регулируется с помощью силового тиристорного регулятора 2, состоящего из двух тиристоров, включенных встречно-параллельно.

Рис. 31. Принципиальная электрическая схема агрегата АТФ. 1 — выключатель автоматический; 2 — тиристорный регулятор; 3 — реактор токоограничивающий; 4 — силовой блок; 5 — электрофильтр; 6 — блок питания; 7 — блок релейной автоматики и сигнализации; 8 — блок защиты от коротких замыканий; 9 — амплитудно-фазовый преобразователь; 10 — формирователь управляющих сигналов длительного режима; 11 — блок переходного режима; 12 — селектор искровых разрядов; 13 — формирователь импульсов управления тиристорами; 14 — устройство обратной связи.
Сигналы управления с автоматического регулятора поступают на управляющие электроды тиристоров.
Напряжение с обмотки высокого напряжения трансформатора после выпрямления подается через защитный реактор на электрофильтр 5.
Отрицательный полюс выпрямительного устройства подключается к коронирующим электродам электрофильтра, а его осадительные электроды заземляются.
При работе агрегата в активной зоне электрофильтра систематически возникают искровые разряды, в результате чего ток и напряжение в электрофильтре непрерывно изменяются, что приводит к срабатыванию селектора искровых разрядов 12.
Селектор искровых разрядов J2 при каждом искровом или дуговом пробое в электрофильтре воздействует на блок переходного режима И и на формирователь управляющего сигнала длительного режима 10.
Блок переходного режима 11 воздействует на блоки
9 и 13, что приводит к закрытию силовых тиристоров, т. е. к снятию напряжения с первичной обмотки трансформатора на 2—3 полупериода питающего напряжения с последующим плавным нарастанием напряжения на фильтре до уровня, близкого к предпробойному, что позволяет быстро погасить возникшую в электрофильтре дугу или предупредить возникновение вторичных искровых разрядов, способствующих возникновению дуги.
Формирователь управляющих сигналов длительного режима 10 определяет уровень, до которого происходит нарастание напряжения на электрофильтре после пробоя в результате действия блока переходного режима 11. Указанный уровень напряжения обратно пропорционален интенсивности (количеству) и длительности искровых разрядов.
Кроме того, формирователь 10 производит дальнейший плавный подъем напряжения на электрофильтре до значения, при котором происходит следующий пробой, или до достижения агрегатом номинального тока, определяемого вольт-амперной характеристикой короны электрофильтра. Скорость подъема напряжения может регулироваться пятью ступенями при помощи переключателя режимов работы.
Блок 13 формирует импульсы управления силовыми Тиристорами, а преобразователь 9 — момент подачи импульсов управления относительно питающего напряжения в зависимости от амплитуды сигнала, поступающего с блоков 10 и 11.
Устройство обратной связи 14, предназначенное для предупреждения возникновения однополупериодных режимов питания трансформатора, позволяет подавать импульс управления на тиристоры только тогда, когда они оба закрыты.
Блок защиты от коротких замыканий 8 при помощи промежуточного блока 7 через дистанционный расцепите ль силового автомата отключает автоматический выключатель при коротких замыканиях на выходе агрегата, продолжительность которых составляет не менее 3 с.
Блок релейной автоматики и сигнализации производит коммутацию цепей управления и сигнализации при пуске, остановке, технологическом и аварийном отключении агрегата, а также производит выключение автоматического выключателя при исчезновении напряжения, питающего агрегат.
Блок питания 6 обеспечивает питание цепей автоматического регулятора.