Распоряжение ОАО РЖД от 21.12.2012 N 2649р
ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ»
РАСПОРЯЖЕНИЕ
от 21 декабря 2012 г. N 2649р
ОБ УТВЕРЖДЕНИИ И ВВОДЕ В ДЕЙСТВИЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА УСТАВОК РЕЖИМНОЙ АВТОМАТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
В целях оптимизации режимов работы преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока:
1. Утвердить и ввести в действие с 1 января 2013 г. прилагаемую Методику выбора уставок режимной автоматики преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока (далее — Методику).
2. Начальникам причастных департаментов (управлений), филиалов и других структурных подразделений ОАО «РЖД» организовать в установленном порядке изучение работниками, в ведении которых находятся вопросы эксплуатации тяговых подстанций постоянного тока, требований Методики.
Старший вице-президент ОАО «РЖД»
В.А.Гапанович
УТВЕРЖДЕНА
распоряжением ОАО «РЖД»
от 21 декабря 2012 г. N 2649р
МЕТОДИКА
ВЫБОРА УСТАВОК РЕЖИМНОЙ АВТОМАТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1.1. Настоящая методика устанавливает порядок расчета уставок режимной автоматики преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока.
Методика предназначена для применения подразделениями аппарата управления, филиалами и иными структурными подразделениями ОАО «РЖД».
1.2. Уставки автоматики включения-отключения резервных (АВОР) преобразовательных агрегатов (ПА) тяговых подстанций постоянного тока определяются из условия минимума потерь активной мощности, в том числе с учетом потерь в понизительных трансформаторах от потребляемой реактивной мощности.
1.3. Расчет уставок по току и выбор уставок по времени режимной автоматики преобразовательных агрегатов тяговых подстанций постоянного тока состоит из следующих этапов:
1) сбор необходимых исходных данных;
2) расчет уставок по току включения и отключения первой ступени АВОР, расчет уставки по току включения второй ступени АВОР;
3) выбор уставок по времени включения — отключения ступеней АВОР.
2. Исходные данные для расчета уставок режимной автоматики преобразовательных агрегатов
Для выполнения расчета уставок АВОР необходимы следующие исходные данные:
параметры понижающего трансформатора подстанции:
Sп.т — номинальная мощность трансформатора, МВА;
Pк.з — потери короткого замыкания трансформатора, кВт;
и — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
k.п.п
параметры преобразовательного агрегата:
схема выпрямления;
тип преобразовательного трансформатора;
Sп.а — номинальная мощность преобразовательного транс-форматора, МВА;
U1л — линейное напряжение сетевой обмотки, кВ;
U2ф — фазное напряжение вентильной обмотки, В;
«Дельта» Рк.з — потери короткого замыкания, кВт;
«Дельта» Рх.х — потери холостого хода, кВт;
Id.н.т — номинальный выпрямленный ток, А;
и — напряжение короткого замыкания, %;
k.п.а
k — коэффициент трансформации трансформаторов тока преобразовательного
т.т
агрегата;
схема соединения трансформаторов тока;
тип уравнительного реактора (УР);
«Дельта» Рст.у.р — потери в стали УР, кВт;
«Дельта» Рм.у.р — потери в меди УР, кВт;
тип выпрямителя;
тип силового диода;
s — число диодов в плече, включенных последовательно, шт.;
а — число диодов в плече, включенных параллельно, шт.;
Rд — дифференциальное сопротивление диода, Ом.
3. Определение уставок режимной автоматики преобразовательных агрегатов
3.1 Определение уставок режимной автоматики преобразовательных агрегатов для тяговых подстанций с одноступенчатой трансформацией
Уставки по току АВОР выбираются по минимуму потерь активной мощности. Для тяговых подстанций с одноступенчатой трансформацией (понизительных трансформаторов на подстанции нет) потери мощности в понизительных трансформаторах, вызванные потреблением преобразовательными агрегатами реактивной энергии, не учитываются.
Ток нагрузки и коэффициент загрузки для тяговых подстанций с одноступенчатой трансформацией до которой целесообразна работа n агрегатов, а выше — n+1 определяется соответственно по выражениям:
____________________
/ «Дельта» Pо
I = Id.н.т / ———— n(n+1), (1)
d.n(n+1) V «Дельта» Pмд
____________________
/ «Дельта» Pо
k = / ———— n(n+1), (2)
з V «Дельта» Pмд
где «Дельта» Pо — постоянные потери мощности в агрегате, не зависящие от нагрузки, кВт;
«Дельта» Pмд — суммарное значение потерь мощности в меди обмоток преобразовательных трансформаторов и силовых диодах, зависящее от квадрата нагрузки, кВт;
n — количество преобразовательных агрегатов.
Постоянные потери мощности в преобразовательном агрегате, не зависящие от нагрузки определяются по выражению:
«Дельта» Pо = «Дельта» Рх.х + «Дельта» Рст.ур + «Дельта» Р + «Дельта» Р + «Дельта» Рохл + «Дельта» Рупр, (3)
RC Rш
где «Дельта» Рх.х — потери холостого хода преобразовательного трансформатора, кВт;
«Дельта» Рст.ур — потери в стали УР, кВт;
«Дельта» Р — потери в RC цепях преобразователя, кВт;
RC
«Дельта» Р — потери в шунтирующих резисторах Rш преобразователя, кВт;
Rш
«Дельта» Рохл — потери мощности в системе охлаждения преобразователя, кВт;
«Дельта» Рупр — потери в системе управления преобразователем, кВт.
Удельные потери мощности в RC цепях преобразователя и шунтирующих резисторах Rш составляют от 0,5 до 2%. Соответственно в общей структуре потерь мощности при переработке электрической энергии от 50 до 150 тыс. кВт·ч в сутки для преобразовательных агрегатов с силовыми диодами штыревой конструкции, например УВКЭ-1, ПВЭ-3, потери мощности в RC цепях преобразователей этих типов составят около 0,6 кВт. Потерями в резисторах связи, шунтирующих резисторах и контурах RC допускается пренебречь вследствие их малости.
Постоянные потери мощности в агрегате «Дельта» Pо определяются в основном потерями холостого хода трансформатора «Дельта» Рх.х., потерями в стали уравнительного реактора «Дельта» Ру.р. Постоянные потери мощности для отдельных типов вентильных блоков рекомендуется учесть в соответствии с данными приведенными в таблице П3.4. При необходимости эти потери могут быть рассчитаны. Пример расчета постоянных потерь мощности в вентильных блоках приведен в приложении 4. При отсутствии исходных данных среднее значение постоянных потерь в вентильных блоках допускается принять в среднем 0,9 кВт.
Суммарное значение потерь мощности в меди обмоток преобразовательных трансформаторов и силовых диодах, зависящее от квадрата нагрузки определяется по выражению:
2 -3
3 · n · s · Rд · Id.н.т · 10
посл
«Дельта» Pмд = «Дельта» Pк.з. + ——————————— , (4)
n · a
кат
где n — число плеч выпрямителя в катодной группе;
кат
n — число плеч выпрямителя в последовательной цепи между анодом и
посл
катодом;
Значения коэффициентов n и n для различных схем выпрямления
посл кат
приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Значения коэффициентов для схем выпрямительных агрегатов
┌───────────────────────────────────────────────────┬─────────────┬──────────────┐
│ Схема выпрямления │ n │ n │
│ │ посл │ кат │
├───────────────────────────────────────────────────┼─────────────┼──────────────┤
│ Две обратные звезды с уравнительным реактором │ 1 │ 6 │
├───────────────────────────────────────────────────┼─────────────┼──────────────┤
│ Трехфазная мостовая │ 2 │ 3 │
├───────────────────────────────────────────────────┼─────────────┼──────────────┤
│ Эквивалентная двенадцатифазная параллельного │ 2 │ 6 │
│ типа │ │ │
├───────────────────────────────────────────────────┼─────────────┼──────────────┤
│ Эквивалентная двенадцатифазная последовательного │ 4 │ 3 │
│ типа │ │ │
└───────────────────────────────────────────────────┴─────────────┴──────────────┘
Токи включения — отключения автоматики преобразовательных агрегатов определяются по выражению:
________________________________
/ «Дельта» Pо + «Дельта» Pn-(n+1)
Iуст = Id.н.т / ——————————, (5)
/ 1 1
V «Дельта» Pмд ( — — — )
n n+1
где значения разности потерь мощности при n и (n+1) работающих агрегатах «Дельта» Рn-(n+1) задаются в зависимости от определяемой уставки по току автоматики преобразовательных агрегатов в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 — Значения разности потерь мощности при n и (n+1) работающих преобразовательных агрегатах Рn-(n+1) соответствующие уставкам автоматики преобразовательных агрегатов
|
Мощность |
Задаваемая разность потерь мощности «Дельта» Рn-(n+1) |
||
|
включение первая |
отключение |
включение вторая |
|
|
более 6300 не более 6300 |
от 6 до 7 от 4 до 5 |
от минус 6 |
от 35 до 40 от 25 до 30 |
Уставки по току АВОР для подстанций с одноступенчатой трансформацией могут
быть приняты по таблице 3 где значения k и токов нагрузки начиная с которых
з
экономична параллельная работа ПА, рекомендуемые уставки по току рассчитаны
для преобразовательных трансформаторов с характеристиками приведенными в
приложении 3.
3.2 Определение уставок по току режимной автоматики преобразовательных агрегатов для тяговых подстанций с двухступенчатой трансформацией
Активные потери мощности в понизительных трансформаторах существенно зависят от объема потребления реактивной мощности преобразовательными агрегатами. Ток включения — отключения АВОР, с учетом потерь активной мощности в понизительном трансформаторе в этом случае определяются по выражению:
______________________________________________
/ «Дельта» Pо + «Дельта» Pn-(n+1) — «Дельта» P
/ Q
Iуст = Id.н.т / ———————————————-, (6)
/ 1 1
V «Дельта» Pмд ( — — — )
n n+1
где «Дельта» P — потери активной мощности в понизительных трансформаторах,
Q
зависящие объема потребления реактивной мощности преобразовательными
агрегатами, кВт.
«Дельта» P = «Дельта» P — «Дельта» P , (7)
Q Qn Q(n+1)
где «Дельта» Р , «Дельта» Р — потери активной мощности в
Qn Q(n+1)
понизительных трансформаторах при n и (n+1) работающих агрегатах
соответственно.
Таблица 3 — Граничные значения k и токов нагрузки тяговых подстанций с
з
одноступенчатой трансформацией начиная с которых экономична параллельная
работа преобразовательных агрегатов с различными типами трансформаторов и
уставки по току режимной автоматики преобразователей
|
N |
Тип |
Id.н.т, A |
k |
Id1,2, А |
Id2,3, А |
Ток включения ступени автоматики |
Ток отключения |
|
|
первой Iвкл.I |
второй Iвкл.II |
|||||||
|
1 |
ТМП-6300/35ИУ1 |
1 260 |
0,71 |
900 |
1 550 |
1 100 |
1700 |
600 |
|
2 |
ТРСЗП-6300/10У1 |
1 600 |
0,63 |
1 010 |
1 750 |
1 300 |
2100 |
700 |
|
3 |
ТРМП-6300/35ЖУ1 |
1 600 |
0,69 |
1 100 |
1 900 |
1 300 |
2000 |
750 |
|
4 |
ТМП-6300/35У1 |
1620 |
0,72 |
1 161 |
2 010 |
1 300 |
2000 |
800 |
|
5 |
ТРДП-20000/35ИУ1 |
3 090 |
0,54 |
1 670 |
2 880 |
2 000 |
3200 |
1 250 |
|
6 |
2ТМПУ-6300/35ЖУ1 |
2 520 |
0,68 |
1 730 |
2 990 |
1 900 |
2700 |
1 500 |
|
7 |
ТРДП-12500/35ЖУ1 |
3 200 |
0,56 |
1 780 |
3 080 |
2 100 |
3300 |
1 300 |
|
8 |
ТРДП-16000/35ЖУ1 |
3 200 |
0,60 |
1 920 |
3 330 |
2 200 |
3200 |
1 600 |
|
9 |
ТДПУ-20000/10ИУ1 |
3 220 |
0,60 |
1 930 |
3 340 |
2 200 |
3100 |
1 650 |
|
10 |
ТДПУ-20000/35ЖУ1 |
3 200 |
0,61 |
1 950 |
3 370 |
2 150 |
3000 |
1 750 |
|
11 |
ТДП-12500/10ИУ1 |
3 200 |
0,62 |
1 970 |
3 400 |
2 300 |
3500 |
1 550 |
|
12 |
ТДП-12500/10ЖУ1 |
3 190 |
0,63 |
2 010 |
3 490 |
2 300 |
3600 |
1 650 |
|
13 |
ТДПУ-20000/10ЖУ1 |
3 220 |
0,63 |
2 030 |
3 510 |
2 200 |
3100 |
1 800 |
|
14 |
ТРДП-12500/10ЖУ1 |
3 200 |
0,64 |
2 030 |
3 520 |
2 200 |
3100 |
1 800 |
|
15 |
ТРДП-16000/10ЖУ1 |
3 200 |
0,64 |
2 040 |
3 530 |
2 350 |
3400 |
1 700 |
|
16 |
ТДП-16000/10ЖУ1 |
3 130 |
0,66 |
2 050 |
3 550 |
2 350 |
3400 |
1 700 |
|
17 |
2УТМРУ-6300/35Ж |
2 000 |
1,14 |
2 270 |
3 930 |
2 400 |
3000 |
2 100 |
|
18 |
ТРСЗП-12500/10ЖУХЛ1 |
3 200 |
0,75 |
2 380 |
4 120 |
2 750 |
4000 |
2 000 |
|
19 |
ТМПУ-16000/10ЖУ1 |
3 200 |
0,76 |
2 440 |
4 230 |
2 750 |
3800 |
2 100 |
|
20 |
ТМРУ-16000/10Ж |
3 200 |
0,86 |
2 760 |
4 770 |
3 000 |
4000 |
2 500 |
|
21 |
ТМРУ-16000/10-1 |
3 000 |
1,01 |
3 030 |
5 240 |
3 250 |
4000 |
2 900 |
Потери активной мощности, обусловленные передачей реактивной мощности определяются по формулам:
2
2 Sп.а 2
«Дельта» P = k —— Pк.з(1 — «ламбда» ), (8)
Qn з 2 n
Sп.т
2
2 Sп.а 2
«Дельта» P = k —— Pк.з(1 — «ламбда» ), (9)
Q(n+1) з 2 (n+1)
Sп.т
где Pк.з — потери короткого замыкания понижающего трансформатора, кВт;
«ламбда» , «ламбда» — коэффициент мощности присоединения с нелинейной
n (n+1)
(выпрямленной) нагрузкой с учетом схемы выпрямления, тока нагрузки, параметров
оборудования при n и (n+1) работающих ПА соответственно, которые определяются
по выражению:
«ламбда» = Kфт · Кс.m, (10)
где Kф.т — коэффициент искажения формы кривой сетевого тока в зависимости
от условного напряжения короткого замыкания преобразовательного и понижающего
трансформаторов — u , коэффициента загрузки и числа пульсаций, приведен в
k
таблице 4.
Таблица 4 — Коэффициент искажения формы кривой сетевого тока
┌───────────────┬──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │ Коэффициент искажения формы кривой сетевого тока │
│ │ Кф.т в зависимости от и при числе пульсаций │
│ Коэффициент │ k │
│ загрузки k . │ m=6 (в числителе) и m=12 (в знаменателе) │
│ з ├──────────────┬───────────────┬────────────────┬──────────────┤
│ │ 0,1 │ 0,13 │ 0,16 │ 0,20 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0 │ 0,955/0,958 │ 0,955/0,998 │ 0,955/0,988 │ 0,955/0,989 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0,1 │ 0,964/0,991 │ 0,964/0,991 │ 0,965/0,991 │ 0,966/0,993 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0,2 │ 0,966/0,992 │ 0,967/0,992 │ 0,967/0,993 │ 0,971/0,994 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0,3 │ 0,968/0,993 │ 0,970/0,993 │ 0,972/0,994 │ 0,974/0,995 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0,4 │ 0,971/0,994 │ 0,972/0,994 │ 0,974/0,995 │ 0,976/0,996 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0,6 │ 0,973/0,995 │ 0,977//0,995 │ 0,978/0,996 │ 0,980/0,997 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 0,8 │ 0,976/0,996 │ 0,979/0,996 │ 0,981/0,997 │ 0,983/0,998 │
├───────────────┼──────────────┼───────────────┼────────────────┼──────────────┤
│ 1,0 │ 0,978/0,996 │ 0,980/0,997 │ 0,983/0,998 │ 0,986/0,999 │
└───────────────┴──────────────┴───────────────┴────────────────┴──────────────┘
Условное напряжение короткого замыкания преобразовательного и понижающего трансформаторов определяется по выражению:
Sп.а
и = и + и —— , (11)
k k.п.а k.п.т Sп.т
где и , и — соответственно напряжение короткого замыкания
k.п.а k.п.т
преобразовательного и понижающего трансформатора, %;
Kс.m — коэффициент сдвига основной гармоники, определяемый по выражению:
«пи»
k (1 — k и sin —- )+ Kx.x cos «фи»
з з k m о
Kс.m = ——————————————————————————————————- , (12)
_____________________________________________________________________________________________________
/ 2 2 «пи» «пи»
/ k + Kx.x + 2k Kx.x cos «фи» (1 — k и sin —- )+ 2k Kx.x sin «фи» sin (arccos (1 — k и sin —- ))
V з з о з k m з о з k m
где Kх.х — коэффициент холостого хода, определяемый по выражению Kх.х = Io/I1(1)ном;
Iо — ток холостого хода сетевой обмотки преобразовательного трансформатора, А;
I1(1)ном — номинальное значение тока первой гармоники сетевой обмотки преобразовательного трансформатора, А;
cos «фи» = 0,17.
о
В таблицах 5 — 8 приведены рекомендуемые уставки по току автоматики для различных типов преобразовательных трансформаторов в зависимости от мощности и потерь короткого замыкания понижающего трансформатора.
3.3. Расчет уставок по току реле автоматики преобразовательного агрегата
Уставка по току реле автоматики преобразовательного агрегата для различных схем выпрямления определяются по формулам:
Две обратные звезды с уравнительным реактором
Iуст
Iс.р = ————— ; (13)
__
/
к к V 6
т т.т
Трехфазная мостовая
к Iуст ___
сх / 2
Iс.р = ———— / —; (14)
к к V 3
т т.т
Эквивалентная двенадцатифазная параллельного типа
0,788 к Iуст
сх
Iс.р = —————; (15)
к к
т т.т
Эквивалентная двенадцатифазная последовательного типа
1,577 к Iуст
сх
Iс.р = —————; (16)
к к
т т.т
где к — коэффициент схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов
сх
тока. Коэффициент схемы для трансформаторов тока, соединенных в звезду, к =
сх
1;
к — коэффициент трансформации трансформаторов тока;
т.т
U1л
к = —- — коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора;
т U2л
U1л — линейное напряжение сетевой обмотки преобразовательного трансформатора, В;
U2л — линейное напряжение вентильной обмотки преобразовательного трансформатора, В.
Таблица 5 — Значение уставок по току автоматики преобразовательных агрегатов при мощности понижающего трансформатора Sп.т = 10 МВА
|
Тип тягового |
Первая и вторая |
Потери короткого замыкания понижающего |
|||
|
60 |
85 |
96 |
140 |
||
|
2ТМПУ-6300/35 |
первая |
1900 |
1900 |
1850 |
1850 |
|
вторая |
2450 |
2450 |
2400 |
2350 |
|
|
отключение |
1550 |
1500 |
1500 |
1500 |
|
|
2УТМРУ-6300/35 |
первая |
2350 |
2350 |
2300 |
2250 |
|
вторая |
2750 |
2700 |
2700 |
2650 |
|
|
отключение |
2100 |
2100 |
2100 |
2050 |
|
|
ТДП-12500/10 |
первая |
2250 |
2200 |
2200 |
2150 |
|
вторая |
3300 |
3200 |
3200 |
3050 |
|
|
отключение |
1550 |
1550 |
1550 |
1500 |
|
|
ТДП-16000/10 |
первая |
2250 |
2200 |
2200 |
2150 |
|
вторая |
3250 |
3200 |
3150 |
3050 |
|
|
отключение |
1650 |
1600 |
1600 |
1550 |
|
|
ТДПУ-20000/10 |
первая |
2200 |
2200 |
2200 |
2150 |
|
вторая |
3000 |
2950 |
2950 |
2850 |
|
|
отключение |
1800 |
1750 |
1750 |
1750 |
|
|
ТДПУ-20000/35 |
первая |
2150 |
2100 |
2100 |
2050 |
|
вторая |
2900 |
2850 |
2850 |
2750 |
|
|
отключение |
1700 |
1700 |
1700 |
1650 |
|
|
ТМП-6300/35 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1300 |
|
вторая |
2000 |
2000 |
1950 |
1950 |
|
|
отключение |
850 |
850 |
850 |
850 |
|
|
ТМПУ-16000/10 |
первая |
2650 |
2600 |
2600 |
2500 |
|
вторая |
3600 |
3550 |
3500 |
3350 |
|
|
отключение |
2100 |
2050 |
2050 |
2000 |
|
|
ТМРУ-16000/10-1 |
первая |
3150 |
3050 |
3050 |
2950 |
|
вторая |
3800 |
3750 |
3700 |
3550 |
|
|
отключение |
2800 |
2750 |
2700 |
2650 |
|
|
ТМРУ-16000/10Ж |
первая |
2900 |
2850 |
2800 |
2700 |
|
вторая |
3750 |
3650 |
3600 |
3450 |
|
|
отключение |
2450 |
2400 |
2400 |
2300 |
|
|
ТРДП-12500/10 |
первая |
2300 |
2300 |
2250 |
2250 |
|
вторая |
3400 |
3350 |
3350 |
3250 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1550 |
|
|
ТРДП-12500/35 |
первая |
2050 |
2050 |
2050 |
2000 |
|
вторая |
3200 |
3150 |
3100 |
3050 |
|
|
отключение |
1350 |
1350 |
1350 |
1300 |
|
|
ТРДП-16000/10 |
первая |
2300 |
2250 |
2250 |
2200 |
|
вторая |
3300 |
3250 |
3250 |
3150 |
|
|
отключение |
1650 |
1650 |
1650 |
1650 |
|
|
ТРДП-16000/35 |
первая |
2150 |
2150 |
2150 |
2100 |
|
вторая |
3100 |
3100 |
3050 |
3000 |
|
|
отключение |
1600 |
1550 |
1550 |
1550 |
|
|
ТРДП-20000/35 |
первая |
1950 |
1950 |
1950 |
1900 |
|
вторая |
3050 |
3000 |
2950 |
2900 |
|
|
отключение |
1250 |
1250 |
1250 |
1200 |
|
|
ТРМП-6300/35 |
первая |
1350 |
1350 |
1300 |
1300 |
|
вторая |
2050 |
2000 |
2000 |
2000 |
|
|
отключение |
750 |
750 |
750 |
750 |
|
|
ТРСЗП-6300/10 |
первая |
1350 |
1300 |
1300 |
1300 |
|
вторая |
2100 |
2100 |
2100 |
2050 |
|
|
отключение |
650 |
650 |
650 |
650 |
|
|
ТРСЗП-12500/10 |
первая |
2650 |
2600 |
2600 |
2500 |
|
вторая |
3850 |
3750 |
3700 |
3600 |
|
|
отключение |
1900 |
1900 |
1850 |
1850 |
|
Таблица 6 — Значение уставок по току автоматики преобразовательных агрегатов при мощности понижающего трансформатора Sп.т = 16 МВА
|
Тип тягового |
Первая и вторая |
Потери короткого замыкания понижающего |
|||
|
60 |
85 |
96 |
140 |
||
|
2ТМПУ-6300/35 |
первая |
1950 |
1950 |
1900 |
1900 |
|
вторая |
2550 |
2500 |
2500 |
2500 |
|
|
отключение |
1550 |
1550 |
1550 |
1550 |
|
|
2УТМРУ-6300/35 |
первая |
2400 |
2400 |
2400 |
2350 |
|
вторая |
2850 |
2800 |
2800 |
2800 |
|
|
отключение |
2150 |
2150 |
2150 |
2150 |
|
|
ТДП-12500/10 |
первая |
2300 |
2300 |
2300 |
2250 |
|
вторая |
3450 |
3400 |
3400 |
3350 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТДП-16000/10 |
первая |
2350 |
2300 |
2300 |
2300 |
|
вторая |
3400 |
3400 |
3400 |
3350 |
|
|
отключение |
1650 |
1650 |
1650 |
1650 |
|
|
ТДПУ-20000/10 |
первая |
2250 |
2250 |
2250 |
2250 |
|
вторая |
3100 |
3100 |
3050 |
3050 |
|
|
отключение |
1800 |
1800 |
1800 |
1800 |
|
|
ТДПУ-20000/35 |
первая |
2150 |
2150 |
2150 |
2150 |
|
вторая |
2950 |
2950 |
2950 |
2900 |
|
|
отключение |
1750 |
1750 |
1750 |
1700 |
|
|
ТМП-6300/35 |
первая |
1400 |
1400 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2050 |
2050 |
2050 |
2000 |
|
|
отключение |
850 |
850 |
850 |
850 |
|
|
ТМПУ-16000/10 |
первая |
2750 |
2750 |
2750 |
2700 |
|
вторая |
3850 |
3800 |
3750 |
3700 |
|
|
отключение |
2200 |
2150 |
2150 |
2150 |
|
|
ТМРУ-16000/10-1 |
первая |
3250 |
3250 |
3200 |
3200 |
|
вторая |
4000 |
3950 |
3950 |
3900 |
|
|
отключение |
2900 |
2850 |
2850 |
2800 |
|
|
ТМРУ-16000/10Ж |
первая |
3050 |
3000 |
3000 |
2950 |
|
вторая |
3950 |
3900 |
3900 |
3850 |
|
|
отключение |
2550 |
2550 |
2500 |
2500 |
|
|
ТРДП-12500/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2300 |
|
вторая |
3500 |
3500 |
3500 |
3450 |
|
|
отключение |
1650 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТРДП-12500/35 |
первая |
2100 |
2100 |
2100 |
2100 |
|
вторая |
3250 |
3250 |
3250 |
3200 |
|
|
отключение |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
|
ТРДП-16000/10 |
первая |
2300 |
2300 |
2300 |
2300 |
|
вторая |
3350 |
3350 |
3350 |
3300 |
|
|
отключение |
1700 |
1700 |
1700 |
1700 |
|
|
ТРДП-16000/35 |
первая |
2200 |
2200 |
2200 |
2150 |
|
вторая |
3200 |
3150 |
3150 |
3150 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТРДП-20000/35 |
первая |
2000 |
2000 |
2000 |
1950 |
|
вторая |
3100 |
3100 |
3100 |
3050 |
|
|
отключение |
1250 |
1250 |
1250 |
1250 |
|
|
ТРМП-6300/35 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2050 |
2050 |
2050 |
2050 |
|
|
отключение |
750 |
750 |
750 |
750 |
|
|
ТРСЗП-6300/10 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2150 |
2100 |
2100 |
2100 |
|
|
отключение |
650 |
650 |
650 |
650 |
|
|
ТРСЗП-12500/10 |
первая |
2700 |
2700 |
2700 |
2650 |
|
вторая |
4000 |
3950 |
3950 |
3900 |
|
|
отключение |
1950 |
1950 |
1950 |
1900 |
|
Таблица 7 — Значение уставок по току автоматики преобразовательных агрегатов при мощности понижающего трансформатора Sп.т = 25 МВА
|
Тип тягового |
Первая и вторая |
Потери короткого замыкания понижающего |
|||
|
60 |
85 |
96 |
140 |
||
|
2ТМПУ-6300/35 |
первая |
1950 |
1950 |
1950 |
1950 |
|
вторая |
2550 |
2550 |
2550 |
2550 |
|
|
отключение |
1550 |
1550 |
1550 |
1550 |
|
|
2УТМРУ-6300/35 |
первая |
2400 |
2400 |
2400 |
2400 |
|
вторая |
2850 |
2850 |
2850 |
2850 |
|
|
отключение |
2200 |
2150 |
2150 |
2150 |
|
|
ТДП-12500/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2300 |
|
вторая |
3500 |
3500 |
3500 |
3450 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТДП-16000/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2350 |
|
вторая |
3450 |
3450 |
3450 |
3450 |
|
|
отключение |
1700 |
1700 |
1700 |
1650 |
|
|
ТДПУ-20000/10 |
первая |
2300 |
2300 |
2300 |
2300 |
|
вторая |
3100 |
3100 |
3100 |
3100 |
|
|
отключение |
1850 |
1850 |
1800 |
1800 |
|
|
ТДПУ-20000/35 |
первая |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
вторая |
3000 |
3000 |
3000 |
2950 |
|
|
отключение |
1750 |
1750 |
1750 |
1750 |
|
|
ТМП-6300/35 |
первая |
1400 |
1400 |
1400 |
1400 |
|
вторая |
2050 |
2050 |
2050 |
2050 |
|
|
отключение |
900 |
900 |
900 |
850 |
|
|
ТМПУ-16000/10 |
первая |
2800 |
2800 |
2800 |
2800 |
|
вторая |
3900 |
3900 |
3850 |
3850 |
|
|
отключение |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
|
ТМРУ-16000/10-1 |
первая |
3300 |
3300 |
3300 |
3250 |
|
вторая |
4050 |
4050 |
4050 |
4000 |
|
|
отключение |
2900 |
2900 |
2900 |
2900 |
|
|
ТМРУ-16000/10Ж |
первая |
3050 |
3050 |
3050 |
3050 |
|
вторая |
4050 |
4000 |
4000 |
4000 |
|
|
отключение |
2550 |
2550 |
2550 |
2550 |
|
|
ТРДП-12500/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2350 |
|
вторая |
3550 |
3550 |
3550 |
3550 |
|
|
отключение |
1650 |
1650 |
1650 |
1650 |
|
|
ТРДП-12500/35 |
первая |
2100 |
2100 |
2100 |
2100 |
|
вторая |
3300 |
3300 |
3300 |
3250 |
|
|
отключение |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
|
ТРДП-16000/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2300 |
|
вторая |
3400 |
3400 |
3400 |
3400 |
|
|
отключение |
1700 |
1700 |
1700 |
1700 |
|
|
ТРДП-16000/35 |
первая |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
вторая |
3200 |
3200 |
3200 |
3200 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТРДП-20000/35 |
первая |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
|
вторая |
3100 |
3100 |
3100 |
3100 |
|
|
отключение |
1250 |
1250 |
1250 |
1250 |
|
|
ТРМП-6300/35 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2050 |
2050 |
2050 |
2050 |
|
|
отключение |
750 |
750 |
750 |
750 |
|
|
ТРСЗП-6300/10 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2150 |
2150 |
2150 |
2150 |
|
|
отключение |
650 |
650 |
650 |
650 |
|
|
ТРСЗП-12500/10 |
первая |
2750 |
2750 |
2750 |
2700 |
|
вторая |
4050 |
4050 |
4000 |
4000 |
|
|
отключение |
1950 |
1950 |
1950 |
1950 |
|
Таблица 8 — Значение уставок по току автоматики преобразовательных агрегатов при мощности понижающего трансформатора Sп.т = 40 МВА
|
Тип тягового |
Первая и вторая |
Потери короткого замыкания понижающего |
|||
|
60 |
85 |
96 |
140 |
||
|
2ТМПУ-6300/35 |
первая |
1950 |
1950 |
1950 |
1950 |
|
вторая |
2550 |
2550 |
2550 |
2550 |
|
|
отключение |
1550 |
1550 |
1550 |
1550 |
|
|
2УТМРУ-6300/35 |
первая |
2450 |
2450 |
2450 |
2400 |
|
вторая |
2850 |
2850 |
2850 |
2850 |
|
|
отключение |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
|
ТДП-12500/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2350 |
|
вторая |
3500 |
3500 |
3500 |
3500 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТДП-16000/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2350 |
|
вторая |
3500 |
3500 |
3500 |
3500 |
|
|
отключение |
1700 |
1700 |
1700 |
1700 |
|
|
ТДПУ-20000/10 |
первая |
2300 |
2300 |
2300 |
2300 |
|
вторая |
3150 |
3150 |
3150 |
3150 |
|
|
отключение |
1850 |
1850 |
1850 |
1850 |
|
|
ТДПУ-20000/35 |
первая |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
вторая |
3000 |
3000 |
3000 |
3000 |
|
|
отключение |
1750 |
1750 |
1750 |
1750 |
|
|
ТМП-6300/35 |
первая |
1400 |
1400 |
1400 |
1400 |
|
вторая |
2050 |
2050 |
2050 |
2050 |
|
|
отключение |
900 |
900 |
900 |
900 |
|
|
ТМПУ-16000/10 |
первая |
2800 |
2800 |
2800 |
2800 |
|
вторая |
3900 |
3900 |
3900 |
3900 |
|
|
отключение |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
|
ТМРУ-16000/10-1 |
первая |
3300 |
3300 |
3300 |
3300 |
|
вторая |
4100 |
4100 |
4050 |
4050 |
|
|
отключение |
2900 |
2900 |
2900 |
2900 |
|
|
ТМРУ-16000/10Ж |
первая |
3100 |
3100 |
3100 |
3100 |
|
вторая |
4050 |
4050 |
4050 |
4050 |
|
|
отключение |
2600 |
2600 |
2600 |
2550 |
|
|
ТРДП-12500/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2350 |
|
вторая |
3550 |
3550 |
3550 |
3550 |
|
|
отключение |
1650 |
1650 |
1650 |
1650 |
|
|
ТРДП-12500/35 |
первая |
2100 |
2100 |
2100 |
2100 |
|
вторая |
3300 |
3300 |
3300 |
3300 |
|
|
отключение |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
|
ТРДП-16000/10 |
первая |
2350 |
2350 |
2350 |
2350 |
|
вторая |
3400 |
3400 |
3400 |
3400 |
|
|
отключение |
1700 |
1700 |
1700 |
1700 |
|
|
ТРДП-16000/35 |
первая |
2200 |
2200 |
2200 |
2200 |
|
вторая |
3200 |
3200 |
3200 |
3200 |
|
|
отключение |
1600 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
|
ТРДП-20000/35 |
первая |
2000 |
2000 |
2000 |
2000 |
|
вторая |
3150 |
3100 |
3100 |
3100 |
|
|
отключение |
1250 |
1250 |
1250 |
1250 |
|
|
ТРМП-6300/35 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2050 |
2050 |
2050 |
2050 |
|
|
отключение |
750 |
750 |
750 |
750 |
|
|
ТРСЗП-6300/10 |
первая |
1350 |
1350 |
1350 |
1350 |
|
вторая |
2150 |
2150 |
2150 |
2150 |
|
|
отключение |
650 |
650 |
650 |
650 |
|
|
ТРСЗП-12500/10 |
первая |
2750 |
2750 |
2750 |
2750 |
|
вторая |
4050 |
4050 |
4050 |
4050 |
|
|
отключение |
1950 |
1950 |
1950 |
1950 |
|
3.4. Выбор уставок по времени режимной автоматики преобразовательных агрегатов
Независимо от уставок по току число переключений следует ограничивать с помощью уставок по времени АВОР так, чтобы оно не превышало шести — восьми раз в сутки.
Уставки по времени выбираются в следующих пределах:
— включение преобразователя по току уставки первой ступени от 2 до 5 мин;
— включение преобразователя по току уставки второй ступени от 10 до 15 с;
— отключение преобразователя — от 6 до 10 мин.
В случае превышения указанного числа переключений преобразовательных агрегатов, выдержка времени на отключение может быть увеличена.
Пример расчета уставок по току автоматики преобразовательного агрегата для тяговой подстанции с одноступенчатой трансформацией
На двухагрегатной подстанции с одноступенчатой трансформацией установлены преобразовательные агрегаты с эквивалентной двенадцатифазной схемой выпрямления параллельного типа. Параметры преобразовательного агрегата приведены в таблице П1.
Таблица П1 — Параметры преобразовательного агрегата двухагрегатной подстанции
┌────────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────┐
│ │ Эквивалентная │
│ Схема преобразовательного агрегата │ двенадцатифазная │
│ │ параллельного типа │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Тип преобразовательного трансформатора │ ТРДП-12500/10ЖУ1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные преобразовательного │ │
│трансформатора: │ │
│ мощность трансформатора — Sп.а, МВА │ 11,4 │
│ напряжение сетевой обмотки — U1л ,кВ │ 10,5 │
│ фазное напряжение вентильной обмотки — U2ф , В │ Д-2620У-1510 │
│ потери короткого замыкания — «Дельта» Рк.з , кВт │ 64,5 │
│ потери холостого хода тягового — «Дельта» Рх.х,кВт│ 15,0 │
│ номинальный выпрямленный ток — Id.н.т, А │ 3200 │
│ коэффициент трансформации трансформаторов тока на │ │
│вводе преобразовательного агрегата — k │ 800/5 │
│ т.т │ │
│ схема соединения трансформаторов тока │ У │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Тип уравнительного реактора │ УРОМ-1000У1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные уравнительного реактора: │ │
│ потери в стали — «Дельта» Рст.у.р , кВт │ 3,0 │
│ потери в меди — «Дельта» Рм.у.р , кВт │ 3,26 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Тип выпрямителя │ ТПЕД-3150-3,3к-У1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные выпрямителя: │ │
│ тип силового диода │ ДЛ133-500-14 │
│ число диодов в плече включенных │ │
│последовательно — s, шт. │ 8 │
│ число диодов в плече включенных │ │
│параллельно — а, шт. │ 3 │
│ дифференциальное сопротивление диода, Ом │ 0,00041 │
└────────────────────────────────────────────────────┴─────────────────────────┘
В связи с тем, что параметры преобразовательного трансформатора значительно отличаются от характеристик, приведенных в Приложении 3, уставки автоматики ПА определяем расчетом.
Так как понизительных трансформаторов на подстанции нет, потери в них вызванные потреблением реактивной энергии не учитываются.
Постоянные потери мощности в агрегате с «Дельта» Ро, не зависящие от нагрузки в соответствии с (3):
«Дельта» Ро = 15+3+0,9 = 18,9 кВт.
Составляющую потерь мощности «Дельта» Рмд в обмотках трансформатора и на дифференциальном сопротивлении силовых диодов выпрямителя, зависящую от тока нагрузки во второй степени, вычисляем по формуле (4):
2 -3
3·2·8·0,00041·3200 · 10
«Дельта» Рмд = 64,5 + 3,26 + ————————- = 78,96 кВт
6·3
Ток нагрузки, до которой целесообразна работа одного преобразовательного агрегата, а выше которой — параллельная работа преобразовательных агрегатов в соответствии с формулой (1):
____________
/18,9
Id1,2 = 3200 / —— 1(1+1) = 2214
V 78,96
Согласно формуле (5) определяем ток:
включения первой ступени автоматики преобразовательного агрегата
____________________
/ 18,9 + 6
I = 3200 / ——————— = 2540 А;
вкл.I / 1 1
V 78,96 ( — — —— )
1 1 + 1
отключения автоматики преобразовательного агрегата
____________________
/ 18,9 — 6
I = 3200 / ——————— = 1830 А;
откл / 1 1
V 78,96 ( — — —— )
1 1 + 1
включения второй ступени автоматики преобразовательного агрегата
____________________
/ 18,9 + 35
I = 3200 / ——————— = 3740 А;
вкл.II / 1 1
V 78,96 ( — — —— )
1 1 + 1
По формуле (15) определяем ток срабатывания реле:
включения первой ступени автоматики преобразовательного агрегата
0,788 · 1 · 2540
I = ————— = 3,13 А;
с.р.вкл.I 4 · 160
отключения автоматики преобразовательного агрегата
0,788 · 1 · 1830
I = ————— = 2,25;
с.р.откл. 4 · 160
включения второй ступени автоматики преобразовательного агрегата
0,788 · 1 ·3740
I = ————— = 4,6 А.
с.р.вкл.II 4 · 160
Пример расчета уставок по току автоматики преобразовательного агрегата для тяговой подстанции с двухступенчатой трансформацией
На двухагрегатной подстанции с двухступенчатой трансформацией установлены преобразовательные агрегаты с эквивалентной двенадцатифазной схемой выпрямления параллельного типа. Параметры оборудования тяговой подстанции приведены в таблице П2.1.
Таблица П2.1 — Параметры оборудования тяговой подстанции
┌────────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────┐
│Тип силового трансформатора │ ТДН-10000/110-70У1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные силового трансформатора: │ │
│ номинальная мощность, — Sп.т, МВА │ 10,0 │
│ потери короткого замыкания — «Дельта» Рк.з.п.т,кВт│ 60 │
│ напряжение короткого замыкания — u , % │ 10,5 │
│ k.п.т │ │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│ │ Эквивалентная │
│Схема преобразовательного агрегата │ двенадцатифазная │
│ │ параллельного типа │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Тип тягового трансформатора │ ТРДП-12500/10ЖУ1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные тягового трансформатора: │ │
│ номинальная мощность, — Sт.т, МВА │ 11,4 │
│ потери короткого замыкания — «Дельта» Рк.з,кВт │ 64,5 │
│ потери холостого хода тягового — «Дельта» Рх.х,кВт│ 15,0 │
│ номинальный выпрямленный ток — Id.н.т, А │ 3200 │
│ ток холостого хода — Iо, % │ 1,1 │
│ номинальное действующее значение основной│ │
│гармоники кривой потребляемого тока — I1(1)ном, А │ 627 │
│ напряжение короткого замыкания — u , % │ 8 │
│ k.п.а │ │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Тип уравнительного реактора │ УРОМ-1000У1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные уравнительного реактора: │ │
│ потери в стали — «Дельта» Рст.у.р, кВт │ 3,0 │
│ потери в меди — «Дельта» Рм.у.р, кВт │ 3,26 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Тип выпрямителя │ТПЕД-3150-3,3к-У1 │
├────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤
│Паспортные данные выпрямителя: │ │
│ тип силового диода; │ ДЛ133-500-14 │
│ число диодов в плече включенных │ │
│последовательно — s, шт. │ 8 │
│ число диодов в плече включенных │ │
│параллельно — а = 3 шт.; │ 3 │
│ дифференциальное сопротивление диода, Ом. │ 0,00041 │
└────────────────────────────────────────────────────┴─────────────────────────┘
Условное напряжение короткого замыкания с учетом двухступенчатой трансформации определяем по формуле (11):
11,4
и = 0,08 + 0,105 · —- = 0,2.
k 10,0
Коэффициент холостого хода — Kх.х = Iо/I1(1)ном:
0,011 -5
Kхх = —— = 1,75 · 10 .
627
Разность потерь мощности между одним и двумя работающими преобразовательными агрегатами при различных значениях коэффициента загрузки
2
k
з
«Дельта» Рn(n+1) = «Дельта» Рn — «Дельта» Р = (n «Дельта» Ро + «Дельта» Рмд — + «Дельта» Р ) —
n+1 n Qn
2
k
з
— ((n + 1)»Дельта» Ро + «Дельта» Рмд ——- + «Дельта» Р ),
(n + 1) Q(n+1)
где «Дельта» P и «Дельта» P определяем по формулам (8) и (9).
Qn Q(n+1)
По полученным в результате расчета значениям строится график разности потерь мощности в зависимости от коэффициента загрузки (рисунок П2.1).
См. Рисунок П2.1 — Зависимость разности потерь мощности между одним и двумя работающими преобразовательными агрегатами от коэффициента загрузки
По полученной зависимости и с учетом данных приведенных в таблице 3
определяем коэффициенты загрузки для уставок по току включения первой и второй
ступеней, а также отключения: k = 0,54; k = 0,76; k = 1,11.
з.откл з.вклI з.вклII
Коэффициент сдвига основной гармоники при одном включенном
преобразовательном агрегате и k = 0,76 по выражению (12):
з.вклI
«пи» -5
0,76·(1-0,76·0,2·sin —-) + 1,75·10 ·0,17
12
Кс.m(I) = ————————————————————————————————————————————- = 0,96
___________________________________________________________________________________________________________________________________
/ ________
/ 2 -5 2 -5 «пи» -5 / 2 «пи»
V 0,76 + (1,75·10 ) + 2·0,76·1,75·10 · 0,17·(1-0,76·0,2·sin —) + 2·0,76·1,75·10 · V 1-(0,17) · sin(arccos(1-0,76·0,2·sin — ))
12 12
Аналогично определяем коэффициенты сдвига основной гармоники при коэффициентах загрузки 0,54 и 1,11:
Кс.m(откл) = 0,972;
Кс.m(II) = 0,943.
Расчет коэффициента сдвига основной гармоники для двух включенных
преобразовательных агрегатах выполняется при k равном k = 0,54/2 =
з з.откл
0,27; k = 0,76/2 = 0,38; k = 1,11/2 = 0,555.
з.вклI з.вклII
Кс.m2(I)= 0,980;
Кс.m2(откл)= 0,986;
Кс.m2(II)= 0,971.
С учетом полученных значений Кс.m и коэффициента искажения формы кривой сетевого тока, приведенного в таблице 5, выполняем расчет коэффициентов мощности по выражению (10):
«ламбда» = 0,998 · 0,960 = 0,958;
0,76
«ламбда» = 0,997 · 0,972 = 0,969;
0,54
«ламбда» = 0,999 · 0,943 = 0,942;
1,11
«ламбда» = 0,996 · 0,980 = 0,976;
0,38
«ламбда» = 0,995 · 0,986 = 0,981;
0,27
«ламбда» = 0,997 · 0,971 = 0,968.
0,555
Потери активной мощности, обусловленные передачей реактивной мощности при одном и двух включенных преобразовательных агрегатах, определяем в соответствии с (8), (9):
2
2 11,4 2
«Дельта» P = 0,76 · —- · 60 · (1-0,958 ) = 3,70 кВт;
Q1 2
10
2
2 11,4 2
«Дельта» P = 0,54 · —- · 60 · (1-0,969 ) = 1,39 кВт;
Q1 2
10
2
2 11,4 2
«Дельта» P = 1,11 · —- · 60 · (1-0,942 ) = 10,8 кВт;
Q1 2
10
2
2 11,4 2
«Дельта» P = 0,76 · —- · 60 · (1-0,976 ) = 2,13 кВт;
Q2 2
10
2
2 11,4 2
«Дельта» P = 0,54 · —- · 60 · (1-0,981 ) = 0,85 кВт;
Q2 2
10
2
2 11,4 2
«Дельта» P = 1,11 · —- · 60 · (1-0,968 ) = 6,05 кВт;
Q2 2
10
Постоянные потери мощности в агрегате «Дельта» Ро и потери мощности «Дельта» Рмд определены в примере П1 «Дельта» Ро = 18,1 кВт, «Дельта» Рмд = 78,96 кВт.
Токи включения — отключения АВОР с учетом потерь активной мощности в понизительном трансформаторе в соответствии с выражением (6):
_______________________
/18,1 + 6 — (3,7 — 2,13)
I = 3200 · / ———————— = 2420 А;
вкл.I / 1 1
/ 78,96 ·( — — ——-)
V 1 (1 + 1)
________________________
/18,1 — 6 — (1,39 — 0,85)
I = 3200 · / ———————— = 1730 А;
откл / 1 1
/ 78,96 ·( — — ——-)
V 1 (1 + 1)
__________________________
/18,1 + 35 — (10,82 — 6,05)
I = 3200 · / ————————— = 3540 А;
вкл.II / 1 1
/ 78,96 ·( — — ——- )
V 1 (1 + 1)
Ток срабатывания реле в соответствии с формулой (13) составит:
включения первой ступени автоматики преобразовательного агрегата
0,788 · 1 · 2420
I = ————— = 3 А;
с.р.вкл.I 4 · 160
отключения автоматики преобразовательного агрегата
0,788 · 1 · 1730
I = ————— = 2,13 А;
с.р.откл 4 · 160
включения второй ступени автоматики преобразовательного агрегата
0,788 · 1 · 3540
I = ————— = 4,36 А;
с.р.вкл.II 4 · 160
Характеристики преобразовательных трансформаторов и вентильных конструкций неуправляемых преобразователей тяговых подстанций электрических железных дорог постоянного тока
Таблица П3.1 — Характеристики преобразовательных трансформаторов тяговых подстанций
|
Тип |
Мощность |
Напряжение |
Номинальный |
Схема и |
Схема |
Номинальное |
Номинальный |
Потери |
Потери |
Напряжение |
Ток |
Масса, |
|
ТМПУ-6300/35ЖУ1 |
4,64 |
6 |
446 |
У/УУ |
m = 6 Нулевая |
3020 |
1260 |
45 |
11 |
6,7 |
1,3 |
21,5 |
|
10 |
268 |
7,2 |
||||||||||
|
35 |
77 |
|||||||||||
|
4,68 |
6 |
450 |
9,5 |
|||||||||
|
10 |
270 |
|||||||||||
|
35 |
77 |
|||||||||||
|
ТМПУ- |
11,8 |
6 |
1135 |
Д/УУ |
3200 |
73 |
24 |
6,7 |
1,2 |
40,7 |
||
|
10 |
680 |
У/УУ |
||||||||||
|
ТДПУ- |
14,3 |
10,5 |
786 |
3870 |
124,6 |
26,3 |
6,7 |
1,2 |
45,5 |
|||
|
11,9 |
654 |
3220 |
8,4 |
|||||||||
|
8,92 |
490 |
2420 |
4,2 |
|||||||||
|
ТДПУ- |
14,2 |
35 |
234 |
3840 |
134,6 |
6,35 |
0,92 |
44,2 |
||||
|
11,8 |
195 |
3200 |
7,7 |
|||||||||
|
8,89 |
147 |
2400 |
4,2 |
|||||||||
|
ТДПУ- |
11,9 |
6,3 |
1090 |
Д/УУ |
3220 |
114,6 |
22 |
7,39 |
1,2 |
39 |
||
|
9,32 |
854 |
2520 |
5,79 |
|||||||||
|
11,9 |
10,5 |
654 |
3220 |
7,48 |
||||||||
|
9,26 |
509 |
2500 |
5,83 |
|||||||||
|
11,9 |
35 |
196 |
3220 |
7,37 |
||||||||
|
9,31 |
154 |
2520 |
5,74 |
|||||||||
|
ТМРУ- |
11,1 |
6 |
1068 |
У/УУ |
3000 |
85 |
48 |
7 |
3,4 |
45 |
||
|
10 |
640 |
|||||||||||
|
ТМРУ- |
11,8 |
6 |
1135 |
3200 |
79 |
33 |
7,35 |
3,18 |
42,5 |
|||
|
10 |
680 |
|||||||||||
|
УТМРУ-6300/35Ж |
3,7 |
6,3 |
339 |
1000 |
34 |
23 |
8,2 |
4 |
20,8 |
|||
|
10,5 |
203 |
|||||||||||
|
35 |
60 |
|||||||||||
|
ТМП- |
6 |
6 |
577 |
Д/Д-0 или |
m = 6 Мостовая |
2620 |
1620 |
42 |
10,7 |
8,5 |
2,4 |
17,8 |
|
10 |
346 |
|||||||||||
|
35 |
99 |
|||||||||||
|
ТДП-12500/10ЖУ1 |
11,8 |
6 |
1135 |
3190 |
72,5 |
16 |
7 |
1,1 |
24 |
|||
|
10 |
680 |
|||||||||||
|
ТДП-16000/10ЖУ1 |
11,6 (13,3) |
10,5 |
638 |
Д-2620 |
3130 |
74 |
17,5 |
7,5 |
0,47 |
28,7 |
||
|
ТМП- |
4,66 |
6 |
448 |
Д/У-11 |
1510 |
1260 |
35,5 |
9,1 |
8,6 |
1,3 |
15,5 |
|
|
10 |
269 |
|||||||||||
|
35 |
77 |
|||||||||||
|
ТДП-12500/10ИУ1 |
11,9 |
6 |
1145 |
Д/У-11 |
m = 6 Мостовая |
1510 |
3200 |
77 |
16 |
8,2 |
0,8 |
23,1 |
|
10 |
687 |
|||||||||||
|
ТРДП- |
11,4 |
6 |
1097 |
Д/ДУ-0-11 |
m = 12 |
Д-1310 У-755 |
3200 |
71,5 |
16 |
7,5 |
0,9 |
22,5 |
|
10 |
658 |
|||||||||||
|
ТРДП- |
35 |
188 |
3200 |
81 |
13,5 |
8 |
||||||
|
ТРДП- |
11,4 |
10,5 |
627 |
Д-1282 У-740 (874) |
3200 |
84 |
18,7 |
8 |
0,8 |
25,9 |
||
|
ТРДП- |
35 |
188 |
3200 |
96 |
8,6 |
25,4 |
||||||
|
ТРМП-6300/35ЖУ1 |
5,7 |
6 |
548 |
У/ДУ-11-0 |
m = 12 |
Д-1310 У-755 |
39 |
9 |
7,5 |
0,77 |
14,6 |
|
|
10 |
329 |
|||||||||||
|
35 |
94 |
|||||||||||
|
ТРДП- |
11,4 |
10,5 |
627 |
m = 12 Паралл. |
Д-2620 У-1510 |
3200 |
71,5 |
16 |
8 |
1,1 |
22,5 |
|
|
ТРДП- |
11 (6,5) |
6,3 |
1008 |
m = 12 |
Д-1310 У-755 |
3090 |
84 |
13 |
8,5 |
1 |
28,4 |
|
|
10,5 |
605 |
|||||||||||
|
35 |
180 |
|||||||||||
|
ТРСЗП- |
5,7 |
10,5 |
313 |
Д-1350 У-780 |
1600 |
34,1 |
7,16 |
5,6 |
0,31 |
18,5 |
||
|
ТРСЗП- |
11,4 |
6 |
1097 |
Д-1312 У-757 |
3200 |
54 |
17,5 |
7,9 |
— |
29,3 |
||
|
6,3 |
1045 |
|||||||||||
|
10 |
658 |
|||||||||||
|
10,5 |
627 |
|||||||||||
|
ТРСЗП- |
11,4 |
6 |
1097 |
Д/ДУ-0-11 |
Д-1299 У-750 |
3200 |
54 |
17,5 |
7,9 |
— |
29,3 |
|
|
6,3 |
1045 |
|||||||||||
|
10 |
658 |
|||||||||||
|
10,5 |
627 |
Условные обозначения преобразовательных трансформаторов приведенных в таблице П3.1:
У — со встроенным утроителем частоты;
Т — трехфазный;
Р — с расщепленной вентильной обмоткой;
[ ] — вид охлаждения (М — естественная циркуляция масла, Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла, СЗ — естественное воздушное охлаждение («сухой») при защищенном исполнении);
[ ] — тип преобразователя (П — для питания полупроводниковых преобразователей, Р — для питания ртутных преобразователей);
У — со встроенным уравнительным реактором;
Н — с регулированием напряжения под нагрузкой;
Г — грозоупорное исполнение;
6300 — 20000 — типовая мощность, кВ-А;
10; 35; 110 — класс напряжения сетевой обмотки, кВ;
[ ] — назначение (Ж — для выпрямительных преобразователей железных дорог, И — для выпрямительно-инверторных преобразователей);
У1, УХЛ1 — климатическое исполнение (У — для районов с умеренным климатом; ХЛ — для районов с холодным климатом) и категория размещения (1 — установка на открытом воздухе).
В таблице П3.1 для трансформаторов ТДП-16000 и ТРДП-16000 с бесконтактным регулированием напряжения, в скобках приведены цифры для режима с выведенной регулировочной обмоткой. У трансформаторов, предназначенных для работы в инверторном режиме (с буквой И), в числителе приведены данные для выпрямительного режима, в знаменателе — для инверторного.
В составе преобразователя тяговой подстанции может находиться один или два преобразовательных трансформатора — в зависимости от соответствия номинальных выпрямленных токов вентильных конструкций и преобразовательных трансформаторов.
Вентильные конструкции ТПЕД-2,0к-3,3к-У1 могут использоваться при подключении к одному тяговому трансформатору мощностью 6300 кВ-А.
В составе неуправляемых выпрямителей тяговых подстанций используются следующие типы вентильных конструкций: УВКЭ-1 и УВКЭ-1М; ПВКЕ-2; ПВЭ-3, ПВЭ-3М и ПВЭ-5АУ1; ТПЕД-3150-3,3к; ТПЕД-2,0к-3,3к; В-ТПЕД-3,15к-3,3к, В-ТПЕД-3,15к-3,3к-31-У1а, ТПДЕ-Ж-3,15к-3,3кУХЛ4.
Силовые диодные блоки бесшкафной конструкции типа БСЕ (БСЕ1-4В1Д5-22(24)У3а, БСЕ1-4В2Д5-22(24)У3а, БСЕ1-4В1Д8-22(24)У3а, БСЕ1-4В2Д8-22(24)У3а), предназначены для модернизации ранее выпущенных и выработавших ресурс вентильных конструкций.
Все перечисленные вентильные конструкции могут быть использованы для работы в шести- и двенадцатипульсовых схемах выпрямления с номинальным выпрямленным током 3000 (3150) А за исключением конструкций ТПЕД-2,0к-3,3к, для которых значение номинального выпрямленного тока составляет 2 кА. Вентильные конструкции ТПЕД-2,0к-3,3к предназначены для работы с тяговым трансформатором пониженной мощности (6,3 МВ-А).
Основные параметры и элементная база (типы и количество вентилей) вентильных конструкций неуправляемых выпрямителей приведены в таблицах П3.2. и П3.3
Таблица П3.2 — Характеристики вентильных конструкций неуправляемых преобразователей тяговых подстанций электрических железных дорог постоянного тока
|
Тип |
Номинальный |
Номинальное |
Тип |
Схема выпрямления |
Число вентилей |
Число |
Общее |
|
УВКЭ-1 |
3000 |
3300 |
ВК2-200- |
Две обратные |
24 |
5 |
720 |
|
УВКЭ-1М |
Трехфазная |
12 |
10 |
||||
|
ПВЭ-3 |
ВЛ200-10 |
Две обратные |
18 |
5 |
540 |
||
|
ПВЭ-3М |
Трехфазная |
9 |
10 |
||||
|
ПВКЕ-2 |
ВЛ200-8 |
Две обратные |
18 |
5 |
540 |
||
|
ВЛ200-9 |
16 |
480 |
|||||
|
ВЛ200-10 |
14 |
420 |
|||||
|
ПВЭ-5АУ1 |
ВЛ200-10 |
Две обратные |
14 |
5 |
420 |
||
|
Трехфазная |
7 |
10 |
|||||
|
ТПЕД-3150-3,3к- |
3150 |
3300 |
ДЛ133- |
Эквивалентная |
4 |
6 |
288 |
|
Эквивалентная |
8 |
3 |
|||||
|
ТПЕД-2,0к-3,3к- |
2000 |
3300 |
ДЛ153- |
Эквивалентная |
2 |
4 |
96 |
|
ТПЕД-2,0к-3,3к- |
Трехфазная |
4 |
4 |
||||
|
ТПЕД-2,0к-3,3к- |
Две обратные |
8 |
2 |
||||
|
В-ТПЕД-3,15к- |
3150 |
3300 |
ДЛ153- |
Эквивалентная |
2 |
2 |
48 |
|
В-ТПЕД-3,15к- |
Трехфазная |
4 |
2 |
||||
|
ТПДЕ-Ж-3,15к- |
3150 |
3300 |
Д453- |
Эквивалентная |
2 |
2 |
48 |
|
БСЕ1-4В2Д5- |
3150 |
3300 |
Д453- |
Эквивалентная |
2(4) |
2(1) |
48 |
|
ПВЭ-3 |
3000 |
3300 |
ВЛ200-8 |
Эквивалентная |
4 |
10 |
480 |
|
Эквивалентная |
9 |
5 |
540 |
||||
|
ПВЭ-5АУ1 |
3000 2000 |
3300 |
ВЛ200-12 |
Эквивалентная |
7 |
5 |
420 |
|
Эквивалентная |
3 |
10 |
360 |
Таблица П3.3 — Предельные и характеризующие параметры применяемых силовых диодов
┌──────────────┬──────────────┬───────────────┬─────────────┬────────────┬──────────────────┬────────────┬────────────┬─────────────┬─────────────────┐
│ │ Предельное │ Повторяющийся │ Предельный │ │ Предельный │ Импульсное │ Импульсное │ │ │
│ │повторяющееся │ импульсный │ максимально │Температура │ ударный │ прямое │амплитудное │ Пороговое │Дифференциальное │
│ │ импульсное │ обратный ток, │ допустимый │ корпуса │ неповторяющийся │напряжение, │ значение │ напряжение, │ сопротивление, │
│ │ обратное │ мА │ средний │ │ прямой ток, кА │ В │ тока, А │ В │ мОм │
│Тип диода │напряжение, В │ │прямой ток, А│ │ │ │ │ │ │
│ ├──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│ │ │ │ │ │ I │ │ │ │ │
│ │ U │ I │ I │ Т │ FSM │ U │ I │ U │ r │
│ │ RRM │ RRM │ FAVmax │ с │ (10 мс) │ FM │ FM │ TO │ т │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│ВК2-200-8 │ — │ — │ 200 │ 100 │ │ 0,65 │ — │ 1,02 │ 0,69 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│ВЛ200 │ — │ — │ 200 │ 100 │ 5,5 │ 0,7 │ — │ 1,12 │ 0,7 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│ДЛ161-200 │ 400-1600 │ 25 │ 260 │ 100 │ 7,5 │ 1,4 │ 628 │ 1 │ 0,7 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│ДЛ133-500 │ 400-1600 │ 35 │ 760 │ 100 │ 12 │ 1,5 │ 1570 │ 0,85 │ 0,41 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│ДЛ153-2000 │ 1600-2000 │ 50 │ 2000 │ 100 │ 30 │ 0,8 │ 6280 │ 0,9 │ 0,185 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│Д453-1600 │ 2000-2800 │ 50 │ 1600 │ 100 │ 26 │ 1,9 │ 5020 │ — │ — │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│Д453-2000 │ 1800-2400 │ 50 │ 2000 │ 100 │ 30 │ 1,7 │ 6280 │ 0,8 │ 0,3 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│Д173-2500 │ 4400-5000 │ 150 │ 2580 │ 100 │ 37 │ 1,95 │ 7850 │ 0,95 │ 0,155 │
├──────────────┼──────────────┼───────────────┼─────────────┼────────────┼──────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼─────────────────┤
│Д173-3200 │ 3400-4200 │ 150 │ 3400 │ 100 │ 43 │ 1,8 │ 10048 │ 0,9 │ 0,103 │
└──────────────┴──────────────┴───────────────┴─────────────┴────────────┴──────────────────┴────────────┴────────────┴─────────────┴─────────────────┘
Таблица П3.4 — Постоянные потери в вентильных конструкциях
|
Тип |
Номинальный |
Номинальное |
Тип вентиля |
Схема выпрямления |
Постоянные |
|
ТПЕД-3150-3,3к- |
3150 |
3300 |
ДЛ133-500-14 |
Эквивалентная |
90 |
|
Эквивалентная |
100 |
||||
|
В-ТПЕД-3,15к- |
3150 |
3300 |
ДЛ153-2000-20 |
Эквивалентная |
1065 |
|
В-ТПЕД-3,15к- |
Трехфазная |
1140 |
|||
|
БСЕ1-4В2Д5- |
3150 |
3300 |
Д453- |
Эквивалентная |
111 |
|
БСЕ1-4В2Д8- |
Эквивалентная |
135 |
|||
|
ПВЭ-3 |
3000 |
3300 |
ВЛ200-8 |
Эквивалентная |
415 |
|
Эквивалентная |
902 |
||||
|
ПВЭ-5АУ1 |
3000 |
3300 |
ВЛ200-12 |
Эквивалентная |
100 |
|
2000 |
Эквивалентная |
133 |
Пример расчета постоянных потерь мощности в вентильных конструкциях «Дельта» Ров, не зависящих от нагрузки
Для определения постоянных потерь в вентильных блоках принят ряд допущений:
прямые ветви вольт-амперных характеристик диодов и тепловые сопротивления одинаковы, соответственно распределение токов по ветвям равное;
сопротивление диодов в проводящем состоянии равно нулю.
Это позволит пренебречь незначительными потерями на сопротивлениях связи Rc в зависимости от индивидуальных характеристик диодов, и потерями на шунтирующих сопротивлениях Rш и контурах RвСв от прямого падения напряжения на диодах.
Исходные данные для расчета постоянных потерь мощности в вентильных конструкциях «Дельта» Ров, не зависящих от нагрузки приведены в таблице П4.1.
Таблица П4.1 — Исходные данные оборудования
|
Схема преобразовательного агрегата |
Трехфазная мостовая |
|
Тип тягового трансформатора |
ТДП-12500/10ЖУ1 |
|
Паспортные данные тягового трансформатора: |
2620 |
|
Тип выпрямителя |
В-ТПЕД-3,15к-3,3к-У1 |
|
Паспортные данные выпрямителя: |
1,35
0,25 |
|
Тип быстродействующего выключателя |
ВАБ-28 |
|
Параметры схемы управления: |
110 |
Постоянные потери мощности в вентильных конструкциях «Дельта» Ро, не зависящие от нагрузки определяем по формуле (3).
|
«Дельта» Ро = «Дельта» Р + «Дельта» Р + «Дельта» Р + «Дельта» Р + «Дельта» Р , (П4.1) |
Емкостное сопротивления RC-цепи преобразователя:
1
Хс = ———, (П4.2)
2″пи»fC
1
Хс = ——————— = 2354 Ом
-6
2·3,14·50·1,35·10
Полное сопротивление RC-цепи преобразователя:
_______
/ 2 2
Z = V Хс + R , (П4.3)
__________________
/ 2 2
Z = V (2353,7) + (44,6) = 2354 Ом.
Ток RC-цепи преобразователя:
U
I = —, (П4.4)
Z
где U — напряжение на RC-цепи, для данного примера равно линейному напряжению вентильной обмотки тягового трансформатора;
2620
I = —- 1,11 А.
2354
Потери мощности в RC-цепях преобразователя:
2
«Дельта» P = 3 I R; (П4.5)
RC
2
«Дельта» P = 3 (1,11)·44,6 = 165,7 Вт.
RC
Емкостное сопротивление RвCв цепи преобразователя:
1
Xc = ——————- = 12732 Ом.
-6
2·3,14·50·0,25·10
Полное сопротивление RвCв цепей плеча преобразователя:
________________
/ 2 2
Z = 4·V (12732) + (56) = 50930 Ом.
Среднеквадратичное значение обратного напряжения на плече преобразователя определяется по формуле:
________________________
/n 2 2 2
/SUM (и1 + и2 + … + иn)
/ i=1
Uобр = / —————————, (П4.6)
V n
где u1, u2, … un — мгновенные значения обратного напряжения, В;
n — количество мгновенных значений обратного напряжения.
Для данного примера Uобр. = 2343 В.
Ток в RвCв цепях плеча преобразователя:
2343
I = —— = 0,046 А
50930
Потери мощности в RвCв-цепях плеча преобразователя:
2
«Дельта» P = 4·(0,046) · 56 = 0,474 Вт.
RвСв
Общее шунтирующее сопротивление плеча для данного примера составило Rш»= 24800 Ом.
Потери мощности на шунтирующих сопротивлениях плеча преобразователя:
2
Uобр
«Дельта» Р = —- , (П4.7)
Rш Rш»
2
2343
«Дельта» Р = —— = 221,4 Вт.
Rш 24800
Потери мощности в системе управления преобразователем:
«Дельта» Рупр = Uo · Iд.к, (П4.8)
где Uо — оперативное напряжение, В;
Iд.к — ток держащей катушки выключателя, А.
«Дельта» Рупр = 110 · 0,8 = 88 Вт.
Постоянные потери мощности с учетом работы вентильных плеч, в соответствии с П4.1:
«Дельта» Ров = 165,7 + 0,474·4 + 221,36·4 + 88 = 1140 Вт.