Энциклопедия по машиностроению XXL. Схема постоянного тока

Современная электроэнергетика

Страница 79 из 130

11.3. Схемы электропередач и вставок постоянного тока

Структурные схемы ППТ и ВПТ приведены на рис. 11.1. В электропередачах постоянный ток используется лишь для транспорта электрической энергии от удаленной электростанции в приемную систему или из одной системы в другую. Для этого электрическая энергия переменного тока, вырабатываемая генераторами передающей системы, должна быть сначала преобразована в энергию постоянного тока, в таком виде передана по линии, затем снова преобразована, но уже в энергию переменного тока и передана в приемную систему.

В схеме, где используется вставка постоянного тока, транспорт энергии на расстояние осуществляется на переменном токе. Причем обычно это расстояние сравнительно невелико, так как ВПТ используется для связи примыкающих друг к другу систем. Постоянный ток здесь играет лишь роль звена, которое полностью развязывает соединенные системы по частоте и, с этой точки зрения, делает их не зависящими друг от друга.

Преобразование электрической энергии осуществляется преобразователями П1 и П2, связанными с передающей и приемной системами. Преобразователь, который преобразует энергию переменного тока от передающей системы в энергию постоянного тока, называется выпрямителем. Другой преобразователь, который получает энергию от выпрямителя и преобразует ее в энергию переменного тока, отдавая эту энергию в приемную систему, называется инвертором.

Преобразователи обладают свойством реверсивности: при необходимости изменения направления передачи мощности выпрямитель становится инвертором, а инвертор — выпрямителем. При этом направление тока в линии остается неизменным, так как вентили в преобразователях пропускают ток только в одном направлении, но меняется полярность самих преобразователей.

Схема замещения передачи постоянного тока для установившегося режима приведена на рис. 11.2. В этой схеме выпрямитель представлен ЭДС Ев, а инвертор противоЭДС Еи. Выпрямитель и инвертор связаны между собой через сопротивление линии Rл. Важно отметить, что и ЭДС, и противоЭДС — величины не постоянные, они могут практически мгновенно меняться под воздействием регулирующих устройств независимо друг от друга. Это придает электропередаче свойство глубокой управляемости, поскольку при этом также изменяется передаваемая мощность.

Ток в линии определяется выражением

мощность, отдаваемая выпрямителем в линию постоянного тока,

мощность, получаемая инвертором от линии,

В этих выражениях индексом d обозначены ток Id, напряжения Ud1, Ud2, мощности Pd1, Pd2, относящиеся к постоянному току (direct — прямой). Здесь rв и rи — внутренние сопротивления выпрямителя и инвертора соответственно, эти сопротивления определяются сопротивлениями элементов систем переменного тока, приведенными к стороне постоянного тока.

Для выпрямителя направления ЭДС и тока совпадают. Это говорит о том, что выпрямитель является генератором электрической энергии по отношению к линии постоянного тока. В то же время по отношению к передающей системе он является потребителем этой энергии.

В инверторе направления тока и противоЭДС противоположны. Это говорит о том, что инвертор потребляет энергию от линии постоянного тока и генерирует ее в приемную систему.

При этом выполняются условия

Эти свойства являются общими для цепей постоянного тока, и рассматриваемая схема не исключение. Аналогичные соотношения имеются для генераторов и двигателей постоянного тока, работающих совместно. Генератор, потребляя энергию от приводного двигателя, передает ее в цепь постоянного тока, а двигатель, потребляя энергию от цепи постоянного тока, передает ее машине (орудию). При этом сохраняются направления ЭДС и тока, показанные на рис. 11.2, и соотношения между ЭДС и напряжением линии. Важно отметить, что для изменения тока в линии, а следовательно, и мощности от нуля до номинального значения достаточно изменять Ев и Еи на незначительную величину, обычно в пределах 8—10 % номинального.

В рассматриваемой схеме звеном, соединяющим выпрямитель и инвертор, является линия электропередачи, которая может иметь различные длину и исполнение. Возможные способы выполнения линий постоянного тока рассматриваются ниже. Применительно к вставке постоянного тока в данной схеме замещения будет отсутствовать линия, но соотношения (11.1)—(11.4) сохраняют свою силу. В этом случае сопротивления линий переменного тока, подходящих к вставке, будут включены в величины rв и rи.

В качестве преобразователей в электропередачах и вставках постоянного тока в настоящее время повсеместно используются статические управляемые вентильные преобразователи, собранные по трехфазной мостовой схеме. Эта схема со всеми ее основными элементами приведена на рис. 11.3.

В настоящее время известен ряд схем, позволяющих осуществлять преобразование рода тока из переменного в постоянный и наоборот и обладающих разными характеристиками. Однако, как показали многочисленные исследования, именно мостовая схема наиболее пригодна для применения в электропередачах и вставках постоянного тока. Современный мощный высоковольтный преобразовательный блок включает в себя не только мостовую схему, но и ряд других элементов, составляющих неотъемлемую часть этого блока. Рассмотрим их назначение.

Основным элементом преобразовательного моста являются вентили. В настоящее время в качестве вентилей используются высоковольтные тиристорные вентили (ВТВ), собранные из единичных тиристоров, включенных последовательно. Для современных тиристоров необходимости в их параллельном соединении, как правило, нет. Более подробно конструкции ВТВ рассмотрены в § 11.5.

Каждый вентиль характеризуется следующими основными параметрами:

• средним значением тока, протекающим через него за период частоты сети Iср;
• максимальным значением напряжения, которое прикладывается к нему как в прямом, так и обратном направлении, когда вентиль закрыт, и которое этот вентиль должен выдержать Uобр max.

В первом приближении можно принять

где Udм — выпрямленное напряжение моста.

Тогда мощность преобразовательного моста будет функцией параметров вентилей

Отсюда следует: чем выше ток и напряжение вентилей, тем большая единичная мощность моста может быть достигнута. Поэтому усилия инженеров и конструкторов направлены на разработку вентилей с возможно более высокими параметрами.

В настоящее время разработаны конструкции ВТВ, позволяющие получить единичную мощность моста Pdм до 750—800 МВт при напряжении Udм до 500 кВ. Тем не менее полученная мощность единичного моста и его напряжение могут оказаться недостаточными для преобразования всей мощности ППТ, поэтому необходимо применять последовательно-параллельное соединение отдельных преобразовательных мостов. Следует отметить, что к последовательному (каскадному) соединению мостов необходимо прибегать и при значительно меньшей их мощности по причинам, которые будут рассмотрены ниже.

Другим важным элементом преобразовательного блока является трансформатор, который связывает преобразовательный мост с сетью передающей или приемной системы. Этот трансформатор выполняет две функции:

1) создает необходимое выпрямительное напряжение Udм, что обеспечивается выбором соответствующего коэффициента трансформации; 2) электрически отделяет цепь выпрямленного тока от сети переменного тока.

Необходимость такой гальванической развязки объясняется следующим обстоятельством. При глухо заземленной нейтрали сетей 220—500 кВ, куда включаются преобразователи ППТ и ВПТ, потенциалы фаз по отношению к земле жестко фиксированы и в нормальных режимах не превышают амплитуды фазного напряжения. В то же время потенциалы отдельных мостов по отношению к земле при их последовательном соединении различны, и потенциал полюса может существенно превышать потенциал фазы. Так, например, при Ud = ±750 кВ и напряжении сети 500 кВ потенциал полюса равен 750 кВ, амплитуда фазного напряжения сети составляет 407,5 кВ. Отсюда необходимость их электрического разделения.

Обмотку трансформатора, присоединенную к питающей сети, обычно называют сетевой обмоткой, а обмотку, подключенную к вентильному мосту, вентильной. Группами соединений обмоток трансформатора, которые обычно применяются на практике, являются Y/Y-12 или Y/D-11. При этом с целью уменьшения содержания токов высших гармоник в токе фазы эти группы обычно используют в сочетании друг с другом.

Трансформатор может быть как двухобмоточный, так и многообмоточный, обычно трех- или четырехобмоточный. В последнем случае одна из обмоток — сетевая, две — вентильные, присоединенные к двум последовательно включенным мостам, к четвертой обмотке могут подключаться фильтры высших гармоник или синхронный компенсатор.

Вентили, применяемые в схеме моста, обладают свойством управляемости, т.е. они могут открыться только при подаче на управляющий электрод вентиля электрического импульса относительно небольшой мощности, в последних конструкциях — светового импульса. Изменяя момент подачи этого импульса (сдвиг по фазе), можно в широких пределах регулировать параметры режима моста (мощность, напряжение), переводить мост из выпрямительного режима в инверторный и наоборот. Важно отметить, что изменение режима может осуществляться практически безынерционно.

Управление режимом моста может осуществляться с помощью системы управления СУ, показанной на рис. 11.3, которая генерирует управляющие импульсы, распределяет их по вентилям моста и осуществляет необходимый сдвиг их по фазе относительно питающего напряжения.

На систему управления воздействует система автоматического регулирования САР, поддерживающая неизменными параметры режима, например ток в линии, передаваемую мощность и ряд других, в заданных пределах путем изменения фазы подаваемых импульсов. На эту же систему СУ воздействует система защиты СЗ, которая автоматически снимает передачу управляющих импульсов на вентили при возникновении аварийных ситуаций в преобразовательном мосту или в линии. Кроме того, на СУ воздействует система автоматики СА, которая осуществляет, например, автоматический ввод моста в работу после действия защиты и выполняет ряд других функций. Все эти системы объединены в один комплекс СУРЗА (система управления, регулирования, защиты, автоматики), являющийся неотъемлемой частью преобразовательного блока. На современных ППТ и ВПТ СУРЗА выполняется с использованием микропроцессорной техники.

На рис. 11.3 в полюс моста включен реактор. Обычно этот реактор включается в каждый полюс линии. Он предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока и исключает совместно с фильтрами, установленными на полюсах, проникновение переменных токов высших гармоник в линию. Кроме того, этот реактор ограничивает скорость изменения тока при авариях на линии, что диктуется условиями работы вентилей, а также защищает оборудование подстанции и прежде всего преобразовательные мосты от волн перенапряжений, которые могут приходить с линии. Для вставок постоянного тока такие реакторы также необходимы. Здесь они включаются непосредственно между выпрямителем и инвертором.

Одним из обязательных элементов преобразовательного блока являются фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ). Они предназначены для компенсации токов высших гармоник и реактивной мощности. В состав ФКУ входят фильтры токов высших гармоник, батареи статических конденсаторов, синхронные компенсаторы или статические регулируемые источники реактивной мощности. Схемы включения и состав элементов ФКУ могут быть различны. Так, например, фильтры могут включаться как на дополнительную обмотку трансформатора преобразователя, так и непосредственно на шины сети. Синхронные компенсаторы могут также быть включены или на шины сети через дополнительные трансформаторы, или же на дополнительную обмотку преобразовательного трансформатора. Целесообразность размещения фильтров высших гармоник в той или иной точке схемы во многом определяется параметрами примыкающей сети переменного тока и ее частотными характеристиками.

Как уже отмечалось, максимальная мощность преобразовательных мостов, разработанных к настоящему времени, достигает 750—800 МВт, что достаточно для решения существующих задач. В принципе, при достигнутых параметрах тиристоров преобразовательные мосты можно конструировать на значительно большие мощности. Однако здесь возникает ограничение, связанное с возможностью выполнения трансформаторов, питающих такие преобразователи.

Отсюда возникает проблема увеличения мощности всей передачи при ограниченной мощности преобразовательных мостов. Эту проблему можно разделить на две: 1) увеличение мощности электропередач постоянного тока и 2) увеличение мощности вставок постоянного тока.

Для электропередач, особенно дальних, как известно, важнейшим фактором увеличения передаваемой мощности является повышение напряжения линии. Поэтому увеличение мощности электропередачи и одновременно ее напряжения может быть достигнуто за счет последовательного (каскадного) соединения нескольких преобразовательных мостов. При этом напряжение полюса равно сумме напряжений отдельных мостов. Для того чтобы ограничить количество последовательно включенных мостов с целью упрощения схемы подстанции, необходимо, чтобы каждый мост имел достаточно высокое выпрямленное напряжение, что, естественно, увеличивает стоимость оборудования.

Однако для очень мощных электропередач этого решения может быть недостаточно. Для увеличения мощности электропередачи в этом случае необходимо увеличить еще и ток полюса. С этой целью прибегают к параллельному соединению двух ветвей, в каждую из которых входят несколько последовательно соединенных преобразовательных мостов. Такое решение может быть объяснено тем, что пока еще нет возможности изготовить оборудование, в том числе и линейные реакторы, на необходимые номинальные токи.

Другим путем увеличения мощности дальней электропередачи является сооружение второй параллельной цепи линии. Выбор того или иного варианта решения задачи должен производиться на основании тщательных технико-экономических сопоставлений. Возможные схемы увеличения мощности ППТ приведены на рис. 11.4.

У вставок постоянного тока нет линии, значит, нет и необходимости значительно увеличивать выпрямленное напряжение, что положительно сказывается на стоимости оборудования и упрощает конструктивные решения. Поэтому в ВПТ увеличение мощности достигается за счет параллельного включения преобразовательных блоков относительно меньшей мощности и более низкого, чем в ППТ, напряжения. Причем увеличение мощности ВПТ может осуществляться и в дальнейшем по мере необходимости за счет параллельного включения новых блоков. В то же время и здесь приходится прибегать к каскадному соединению преобразовательных мостов отдельных блоков, чтобы уменьшить содержание токов высших гармоник в сетевом токе преобразователя.

Выше говорилось о возможных схемах преобразовательных подстанций. Теперь рассмотрим возможные схемы выполнения самих электропередач постоянного тока.

Поскольку цепи переменного и постоянного тока в ППТ электрически не связаны, то, если в цепи постоянного тока отсутствует связь с землей, потенциалы относительно земли в этой цепи будут определяться случайными факторами, главным образом токами утечки по изоляции, что недопустимо, так как в этом случае невозможно осуществить координацию изоляции. Поэтому хотя бы одна из точек в цепи постоянного тока должна быть заземлена. На практике в ППТ обычно заземляют две точки. Это могут быть или один из полюсов передачи, или средние точки преобразовательных подстанций.

В первом случае, когда с двух сторон заземляется один из полюсов передачи, провод этого полюса обычно отсутствует, его роль выполняет земля. Для постоянного тока сопротивление земли равно нулю. Поэтому сопротивление заземленного полюса будет определяться только сопротивлением растекания заземлителей, с помощью которых полюс соединяется с землей. Это сопротивление имеет очень малую величину (0,05—0,15 Ом) и поэтому не оказывает влияния на режим передачи. В результате для электропередачи требуется только один полюс, подвешенный на изоляторах, если линия воздушная, или одножильный кабель, проложенный в земле или по дну морского пролива. Такие передачи называются униполярными, или монополярными. Схема униполярной ППТ приведена на рис. 11.5, а.

Обычно электропередачи такого типа сооружаются при пересечении больших водных пространств, например морских проливов. Для передачи мощности от выпрямителя к инвертору требуется проложить одножильный кабель, рассчитанный на напряжение полюс-земля. Заземляющие электроды закладываются в землю непосредственно на берегу или опускаются прямо в воду. В последнем случае применяются мероприятия по защите рыбы от воздействия тока растекания.

По такой схеме выполнен целый ряд электропередач: Италия — о-в Сардиния в Средиземном море, Швеция—Дания через пролив Скагеррак в Балтийском море, Швеция—Финляндия через Ботнический залив и ряд других. На электропередаче Швеция—Финляндия, которая является самой мощной из униполярных передач, проложен кабель длиной 200 км всего лишь с одной соединительной муфтой.

Использование земли для возврата тока имеет и свои отрицательные стороны. Наиболее существенным недостатком здесь является возможность коррозионного разрушения металлических инженерных сооружений, проложенных в земле вблизи заземления, — трубопроводов, кабелей. Часть тока передачи будет распространяться по этим сооружениям и, стекая с них, может вызвать их повреждения за счет электролиза вплоть до образования отверстий в трубопроводах или оболочках кабелей. Последствия этого очевидны.

На основании расчетов и экспериментальных исследований установлено, что при токе заземленного полюса, равном 1 кА, радиус опасной зоны вокруг заземлителя составляет около 5 км. Для подземных сооружений, расположенных в этой зоне, необходимо применение катодной защиты. В некоторых случаях, когда линия прокладывается в местности, где много подземных инженерных сооружений, например при глубоком вводе в город, для того чтобы избежать растекания тока по земле, заземленный полюс выполняется в виде кабеля, жила которого заземлена. Область применения униполярных ППТ — передача относительно небольших мощностей (несколько сотен мегаватт) на сравнительно небольшие расстояния, главным образом при пересечении водных преград.

Для мощных электропередач применяют другую схему, где линия выполнена с двумя полюсами, каждый из которых изолирован от земли. Заземляются средние точки преобразовательных подстанций, расположенных по концам передачи. Такая передача называется биполярной. Схема одной цепи такой передачи приведена на рис. 11.5, б. Иногда такую цепь называют биполем. При необходимости увеличения мощности передачи сооружают вторую такую же цепь. Так сделано на ППТ Итайпу, где мощность каждого биполя составляет 3150 МВт.

Благодаря тому, что средние точки преобразовательных подстанций заземлены, каждая цепь (биполь) может быть разделена на две независимые полуцепи. В нормальных режимах ток от выпрямителя к инвертору передается по положительному полюсу линии и возвращается по отрицательному. При равной нагрузке обеих полуцепей ток в земле равен нулю. Однако на практике невозможно обеспечить полную идентичность параметров оборудования и параметров режима каждой из полуцепей. Поэтому некоторый небаланс может быть, и ток в земле не будет равен нулю. Однако он много меньше тока полюса, и в дальнейшем его не будем учитывать. При выходе одной полуцепи из работы другая продолжает работать, но с возвратом тока через землю. При этом мощность передачи уменьшается вдвое, но, тем не менее, передача, хотя и со сниженной мощностью, продолжает работать.

Для мощных электропередач, где ток полюса составляет несколько тысяч ампер, зона опасного влияния тока в земле значительно больше упомянутой ранее. Поэтому точки заземления с помощью специальных линий выносятся на расстояние в несколько десятков километров от преобразовательных подстанций туда, где нет подземных инженерных сооружений.

Для биполярных передач различают два вида напряжения линии: напряжение полюс-земля Udп-з и напряжение полюс-полюс Udп-п. Очевидно, что напряжение полюс-полюс в 2 раза больше напряжения полюс-земля. Поэтому передача с напряжением, например, ±500 кВ и передача 1000 кВ — это одна и та же передача.

Область применения биполярных электропередач — передача больших мощностей на большие расстояния. По биполярной схеме выполнены все мощные и дальние электропередачи постоянного тока, построенные к настоящему времени: Итайпу (Бразилия), Тихоокеанская (США), Кабора Басса — Апполо (Мозамбик — ЮАР) и многие другие. По этой же схеме строилась электропередача Экибастуз—Центр. Следует, правда, отметить, что к биполярным передачам прибегают и в других случаях, например ППТ Англия—Франция, проложенная через пролив Ла-Манш, выполнена как биполярная. Одной из причин, приведших к такому решению, было стремление избежать влияния магнитного поля однополюсной линии на навигационные приборы судов, идущих по проливу.

Линии постоянного тока как униполярные, так и биполярные не имеют линейных выключателей. Их роль с успехом выполняют управляемые вентили преобразователя. При возникновении аварийных ситуаций в линии постоянного тока достаточно снять управляющие импульсы с вентилей выпрямителя (закрыть вентили), чтобы ток в линии прекратился. Закрытие вентилей может быть выполнено как вручную дежурным персоналом подстанции, так и автоматическими устройствами защиты, реагирующими на возникновение повреждения.

Отсутствие линейных выключателей упрощает конструкцию преобразовательной подстанции и благоприятно отражается на ее экономических показателях. Однако такое решение может быть принято лишь для магистральных электропередач, т.е. передач, не имеющих промежуточных подстанций. Для передач с промежуточными подстанциями (сети постоянного тока) необходимо применение выключателей постоянного тока, предназначенных для локализации аварий, которые могут возникнуть на отдельных участках сети.

Создание высоковольтного выключателя постоянного тока представляет собой весьма сложную техническую задачу, решение которой требует проведения серьезных научно-исследовательских и конструкторских проработок. Пути решения этой задачи найдены.

В настоящее время в России и за рубежом разработаны опытные образцы высоковольтных выключателей постоянного тока напряжением до 750 кВ, однако применения в практике они пока не нашли. Для промежуточного отбора мощности от ППТ необходимо в точке отбора соорудить преобразовательную подстанцию. При этом необходимо, чтобы туда можно было подать напряжение от местной энергосистемы для обеспечения работы инвертора. Эта промежуточная преобразовательная подстанция может быть включена в линию последовательно или параллельно, как это показано на рис. 11.6.

При последовательном включении часть преобразовательных мостов как бы разнесена по линии от концевых подстанций в промежуточные точки. Каждая из промежуточных подстанций может работать как в выпрямительном, так и инверторном режиме. При работе в выпрямительном режиме энергия промежуточной системы поступает в линию постоянного тока, при работе в инверторном — отбирается от линии и поступает в эту промежуточную систему.

Недостатком схемы последовательного отбора мощности является зависимость работы всех подстанций друг от друга. Это проявляется в трудности регулирования мощности отдельных подстанций, поскольку ток в последовательной цепи должен оставаться неизменным для всех ее участков. Выход из работы любой из подстанций в результате аварии может привести к прерыванию тока и обесточиванию всех остальных подстанций. Поэтому промежуточные подстанции должны быть оборудованы шунтирующими аппаратами, в том числе и шунтирующими вентилями, которые автоматически включаются при аварии на данной подстанции.

Параллельное включение промежуточных подстанций, во-первых, позволяет осуществить независимое регулирование мощности на всех подстанциях и изменять ее направление, т.е. переходить на любой из подстанций из режима выпрямителя в режим инвертирования и наоборот; во-вторых, параллельное включение позволяет перейти к созданию высоковольтной сети постоянного тока, предназначенной для связи нескольких промежуточных энергосистем.

Недостаток схемы ППТ с параллельным отбором мощности состоит в необходимости использования выключателей постоянного тока для отключения поврежденных участков. Выключатели могут быть заменены разъединителями с дистанционным приводом. Но в этом случае необходимо сначала обесточить всю передачу, затем в бестоковую паузу отключить поврежденный участок передачи и снова ее включить. Обесточивание передачи может быть осуществлено снятием управляющих импульсов с преобразователей, работающих выпрямителем (закрытием вентилей). Все это осуществляется средствами защиты и автоматики электропередачи. На пятиподстанционной ППТ Канада—США использован именно этот метод. Этот же метод используется на электропередаче Италия — о-в Корсика — о-в Сардиния с отбором мощности на о-ве Корсика.

В случае если какие-то преобразовательные подстанции в схеме их параллельного включения должны работать как в выпрямительном, так и в инверторном режиме, то на таких подстанциях необходимо иметь устройство для переключения полярности полюсов преобразователя, чтобы изменять направление тока в преобразователе при сохранении полярности напряжения линии.

Для вставок постоянного тока, как уже отмечалось, нет необходимости увеличивать напряжение и мощность преобразовательного блока. Увеличение мощности вставки достигается параллельным включением нескольких блоков аналогично тому, как это делается на электростанциях при параллельном включении генераторов. В качестве примера может быть приведена ВПТ Россия—Финляндия в г. Выборге. Она состоит из четырех одинаковых комплектных высоковольтных преобразовательных устройств (КВПУ) мощностью по 355 МВт каждое и включенных с одной стороны на шины 330 кВ, куда заходят линии от системы Ленэнерго, с другой — на шины 400 кВ, связанные с энергосистемой Финляндии. Каждое КВПУ размещено в отдельном здании, где также расположены все системы, обслуживающие преобразователи (СУРЗА, система охлаждения и др.).

Каждый из преобразователей (выпрямитель и инвертор) благодаря применению тиристорных вентилей, которые могут практически мгновенно включаться и столь же мгновенно отключаться (время включения для мощных тиристоров составляет несколько десятков, а выключения — несколько сотен микросекунд), по существу является быстродействующим переключателем. Поэтому принцип действия преобразователя основан на поочередном подключении фаз сети переменного тока к линии постоянного тока таким образом, чтобы в этой линии сохранялись неизменными полярность полюсов линии и направление тока. Такие переключения осуществляются 6 раз за каждый период частоты сети переменного тока, т.е. через каждые 0,0033 с. Изменяя момент подачи управляющего импульса на вентили, можно изменять как величину, так и полярность выпрямленного напряжения. В последнем случае осуществляется переход из режима выпрямления в режим инвертирования и наоборот.

В преобразовательной технике принято измерять временные интервалы не в единицах времени, а в электрических градусах (1 эл. град, равен 55,5 мкс) и все временные интервалы измеряются в углах (10 эл. град., 20 эл. град, и т.д.). При угле управления преобразователем, равном нулю (a = 0), на его выходе будет наибольшее выпрямленное напряжение. При изменении угла a от 0 до 90 эл. град, это напряжение будет снижаться и при a = 90 эл. град., будет равно нулю. При дальнейшем увеличении угла a сверх 90 эл. град, полярность напряжения изменится на противоположную и преобразователь перейдет в режим инвертирования (рис. 11.7). Нетрудно видеть, что напряжение на выходе моста образовано отрезками синусоид междуфазных напряжений вентильной обмотки трансформатора преобразователя. Для сглаживания имеющихся пульсаций и предназначен реактор, который включается последовательно в цепь выпрямленного тока. За реактором на стороне линии при этом будет постоянное без пульсаций напряжение, значение и знак которого также будут зависеть от угла a.

На возможности быстрого изменения углов управления преобразователями и основана система автоматического регулирования ППТ и ВПТ. При этом система включает в себя несколько регуляторов и делится на две подсистемы — первичного и вторичного регулирования. Первая из них быстродействующая, вторая действует с некоторым замедлением.

Одними из основных регуляторов подсистемы первичного регулирования являются регуляторы тока, которые устанавливаются как на выпрямителе, так и на инверторе. Их назначением является поддержание заданного тока в линии, который называется током уставки. Регулятор тока выпрямителя через систему управления вентилями воздействует на изменение выпрямленного напряжения, регулятор тока инвертора — на изменение противоЭДС последнего.

При возникновении ситуации, когда ток в линии стремится к увеличению, например при коротком замыкании в линии, в действие вступает регулятор тока выпрямителя. Сравнивая ток в линии с заданным значением (током уставки), этот регулятор выявляет положительное приращение тока и воздействует на систему управления вентилями, увеличивая угол a и снижая тем самым выпрямленное напряжение. В результате ток в линии возвращается к заданному значению.

При стремлении тока в линии к снижению, например при снижении напряжения в передающей системе в результате каких-то аварийных ситуаций в ней, регулятор тока инвертора выявляет отрицательное приращение тока линии и воздействует на свою систему управления, снижая противоЭДС инвертора и возвращая тем самым ток линии к заданному значению. Ток уставки регулятора тока инвертора составляет 90—95 % тока уставки регулятора выпрямителя.

Таким образом, ток в линии как бы зажат между токами уставок двух регуляторов и не может ни увеличиться, ни уменьшиться. Именно поэтому межсистемная электропередача постоянного тока не приводит к взаимному увеличению токов коротких замыканий в связываемых системах и никакие аварийные ситуации в одной из систем не вызывают каких-либо возмущений в другой, что и подтверждается опытом эксплуатации существующих ППТ и ВПТ. На токи уставок двух регуляторов тока воздействует регулятор мощности, который поддерживает заданную мощность, передаваемую по линии, или же изменяет эту мощность в соответствии с заданным графиком нагрузки. Если выпрямитель и инвертор разделены большим расстоянием, необходим телеканал связи, чтобы изменять уставки тока двух регуляторов одновременно. Наличие регулятора мощности в особенности целесообразно на межгосударственных связях, поскольку он строго обеспечивает в любой период времени передачу оговореннои контрактом мощности вне зависимости от возможных коллизии в приемной системе и облегчает тем самым коммерческие расчеты.

Помимо указанных выше регуляторов ППТ и ВПТ оснащены еще рядом регулирующих устройств. К ним относятся:

• регулятор угла закрытия вентилей инвертора, предназначенный для обеспечения устойчивой работы последнего при некоторых аварийных ситуациях, главным образом при коротких замыканиях в приемной системе;
• регулятор угла a на выпрямителе, исключающий длительную работу последнего при повышенных значениях этого угла, что ведет к увеличению потребления реактивной мощности из сети;
• регулятор баланса токов полуцепей, предназначенный для снижения до минимума тока в земле.

Кроме перечисленных могут использоваться и другие регулирующие устройства, однако эти регуляторы не оказывают такого воздействия на режим ППТ или ВПТ, как регуляторы тока и мощности.

В целом регулирующие устройства выпрямителя и инвертора имеют различные алгоритмы работы и различное программное и аппаратное исполнение. В случае, если данная электропередача является реверсивной, т.е. если по ней мощность может передаваться как в одном, так и в другом направлении, и преобразователи могут работать в режиме как выпрямителя, так и инвертора, то на них должен быть установлен двойной комплект регуляторов.

lib.rosenergoservis.ru

Передача постоянного тока

Интерес к передачам постоянного тока в России имеет свою давнюю историю. Построены ППТ Кашира-Москва и Волгоград-Донбасс, ВПТ СССР-Финляндия, разработан проект, изготовлена большая часть оборудования и в значительной степени выполнено сооружение ППТ Экибастуз-Тамбов, проводились научноисследовательские и проектные проработки по ВПТ, предполагавшимся к установке на связях с энергосистемами стран СЭВ. При этом, что особенно важно, все эти объекты выполнялись на основе отечественных разработок с использованием отечественного оборудования. Затем в связи с экономическим кризисом, сопровождавшимся существенным спадом производства и снижением электропотребления, развитие электроэнергетики, в том числе и систем передачи электроэнергии, было практически приостановлено. Однако по мере ликвидации кризисных явлений возникает необходимость в развитии сетевого строительства, и вновь встает вопрос о целесообразности сооружения передач постоянного тока [1].

В [1] были проанализированы техникоэкономические и экологические преимущества использования постоянного тока для передачи электроэнергии на дальние расстояния, для объединения энергосистем, создания межгосударственных связей и т.д., указывалось большое количество потенциальных объектов постоянного тока в России. В настоящее время в связи с утверждением правительством Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики до 2020 г. (далее Генеральная схема) заложенные в этом документе объекты постоянного тока приобретают реалистический характер.

Объекты постоянного тока в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 г.

Перечень объектов постоянного тока, заложенных в Генеральной схеме для вовлечения в топливноэнергетический баланс европейской части страны мощности и электроэнергии Сибири, приведен в [2]. В соответствии с этим перечнем рекомендуется в 2011-2020 гг. соорудить следующие электропередачи постоянного тока: Сибирь-Урал-Центр (напряжением ±750 кВ, пропускной способностью 3000 МВт, протяженностью 3700 км), Урал-Средняя Волга-Центр (±750 кВ, 3000 МВт, 1850 км), СибирьТюмень (±500 кВ, 2000 МВт, 900 км), две электропередачи от Эвенкийской ГЭС до Тюмени (±500 кВ, по 2500 МВт, 600 и 800 км). В Генеральной схеме назван ряд передач постоянного тока напряжением ±500 кВ, планируемых для осуществления экспорта электроэнергии из Сибири и Дальнего Востока в КНР. Не названы, но предполагаются в соответствии с выполнявшимися проработками передачи постоянного тока от намечаемых на 2016-2020 гг. Тугурской и Мезенской приливных электростанций.

Не отражены в Генеральной схеме планы энергоснабжения региона г. Сочи, где в качестве основного варианта рассматривается вариант морской прокладки вдоль берега Черного моря нескольких кабельных передач постоянного тока с подстанциями, выполненными на базе преобразователей напряжения. Помимо передач постоянного тока, в Генеральной схеме намечено сооружение ряда вставок постоянного тока. Так, рекомендуется использовать постоянный ток для объединения энергозон Сибири и Дальнего Востока, для чего предлагается установить на подстанциях 220 кВ Могоча и Хани две вставки постоянного тока на преобразователях напряжения пропускной способностью по 200 МВт. Указанный перечень свидетельствует о появившемся в России серьезном интересе к сооружению объектов постоянного тока. При этом следует заметить, что намеченные в Генеральной схеме планы развития объектов постоянного тока представляют собой лишь начальный этап развития указанного направления. Так, в перспективе передача СибирьЦентр мощностью 3000 МВт будет явно недостаточна для вовлечения энергоресурсов Сибири в топливноэнергетический баланс европейской части страны, будет развиваться и схема выдачи мощности Эвенкийской ГЭС. Проблемы обоснования передач постоянного тока Передачи постоянного тока, заложенные в Генеральной схеме, нуждаются в техникоэкономическом обосновании. В наибольшей степени это относится к передачам СибирьЦентр и Урал-Центр, характеризующимисябольшой мощностью, протяженностью и наложением на синхронно работающие сети переменного тока. Основными при обосновании целесообразности строительства этих ППТ видятся две проблемы: надежности и стоимостных показателей. Показатели надежности ППТ принято характеризовать следующими показателями:

• коэффициентом аварийной неготовности;

• коэффициентом неготовности по причине планового ремонта;

• количеством аварийных отключений полюса ППТ;

• количеством аварийных отключений одновременно двух полюсов (биполя) ППТ.

В части первых двух показателей современные передачи постоянного тока каких-либо серьезных нареканий не вызывают. Их суммарный коэффициент готовности достигает 98-99 %. В части отключений полюса вероятность их появления оценивается на уровне 3(1+L) 1/год, где L — протяженность ППТ в тыс. км. Для дальних ППТ количество таких возмущений может быть достаточно большим. Интенсивность возмущений, генерируемых аварийными отключениями полюса ППТ, с учетом располагаемой тридцатипроцентной форсировочной способности неповрежденного полюса (такая перегрузочная способность на диспетчерское время представляется вполне реальной) может быть определена, как Рв = (Ртек Рпц ф) МВт , где Рв — интенсивность единичного возмущения, Ртек — текущая мощность ППТ в предаварийном режиме, Рпц ф — форсированная мощность неповрежденного полюса.

С учетом крайне малой вероятности существования униполярных режимов (для современных ППТ длительность существования таких режимов не превышает 5 % общего времени их работы) из приведенного выражения следует, во-первых, что максимальный сброс мощности при рассматриваемом возмущении не превышает 0,35 Рном, и, во-вторых, при загрузке ППТ до 0,65 Рном указанные возмущения вообще не генерируют возмущений в примыкающие энергосистемы. Это означает, что при равновероятной загрузке ППТ в диапазоне мощностей от 0,3 Pном до Pном половина отказов полюсов не будет сопровождаться появлением сбросов мощности; 25 % возмущений создаст сбросы мощности величиной до 0,2 Pном и еще 25 % — величиной до 0,35 Pном. Существенно более серьезными являются лишь весьма редкие (не чаще 1 раза в несколько лет), но большие аварийные сбросы мощности всего биполя, которые могут являться в основном следствием падения опоры.

Очевидно, редкость таких событий не является гарантией того, что они возникнут не скоро, они могут реализоваться уже в течение первого года эксплуатации. Такое событие крайне неприятно для энергосистемы, особенно в условиях, когда в сечение наряду с ППТ входят мощные передачи переменного тока, наброс мощности на которые может привести и к нарушению их устойчивости. В данном случае не обойтись без использования больших объемов управляющих воздействий противоаварийной автоматики (ПА), действующей на отправном конце на отключение генерации, на приемном — на отключение потребителей. При этом возникают вопросы о допустимости использования ПА в требуемых объемах и о достаточности располагаемых объемов отключения потребителей действием ПА. При недостаточном объеме может потребоваться выполнение ППТ в виде двух независимых передач постоянного тока половинной мощности, как это реализовано, например, на ППТ Итайпу в Бразилии, либо выполнение линейной части ППТ на двух отдельных системах опор, что приведет к повышению надежности работы ППТ, но удорожит ее на 30-40 %. Анализ эффективности снижения величины сбросов мощности системы ППТ схемными мероприятиями Дополнительные возможности снижения неблагоприятных воздействий на энергосистему при авариях на ППТ могут быть обеспечены реализацией схемных мероприятий. Это особенно актуально при широкомасштабном строительстве передач постоянного тока, когда вопрос может ставиться о влиянии на устойчивость и надежность энергосистемы не единичной ППТ, а системы передач постоянного тока. Возможности снижения величины сбросов мощности системы ППТ схемными мероприятиями были рассмотрены применительно к следующим вариантам формирования передач постоянного тока. 1. Система из двух ППТ, подключенная к шинам одной приемной ПС-1 (рис. 1, а). 2. ППТ, линейная часть которой выполнена в виде двух биполярных линий на отдельных системах опор (рис. 1, б). 3. Система из двух ППТ, одна из которых присоединяется к шинам одной подстанции ПС-1, вторая — к шинам другой подстанции, ПС-2. Между указанными приемными подстанциями организуется связь по линии постоянного тока (рис. 1, в).

Рассмотрим схемные решения и алгоритмы работы каждого из указанных вариантов.

Вариант 1.

В этом варианте простейшим способом компенсации возмущения, возникшего в результате потери одной из ППТ, является форсирование тока второй на 30 % без использования переключений в системе постоянного тока. Более эффективная компенсация возникшего первичного возмущения, обусловленного потерей одной из линий постоянного тока, может быть выполнена с помощью подключения преобразователей аварийной ППТ к оставшейся в работе линии другой передачи. С этой целью, как следует из рис. 1, а, схема дополнена двенадцатью коммутационными аппаратами, предназначенными для возможности отключения поврежденных полюсов линии каждой из передач, а также для подключения перемычек, объединяющих одноименные полюса выпрямителей (Впр1. и Впр2.) и инверторов(Инв.1 и Инв. 2) рассматриваемых ППТ.

В качестве коммутационных аппаратов в схемах ППТ предлагается использовать быстродействующие отделители либо выключатели переменного тока, производящие коммутационные операции в бестоковой паузе с временем отключения 0,08-0,1 с и временем включения 0,2 с. В исходном режиме передачи работают раздельно, коммутационные аппараты В01-В04 разомкнуты. При возникновении неустранимого повреждения линии (например, ППТ-1) поврежденные полюса выводятся из работы погашением преобразователей и последующим их отключением линейными коммутаторами (В11В14), после чего включением коммутаторов В01-В04 две ППТ трансформируются в одну с двумя параллельными ветвями преобразователей в каждой полуцепи на отправном (выпрямительном) и приемном (инверторном) концах передачи.

При этом после завершения всех операций сброс мощности на приемной подстанции будет определяться лишь увеличением потерь в линии от протекания по ней двойного тока. Ориентировочно время перевода мощности с аварийной ППТ (например ППТ-1) на ППТ-2 при возникновении неустранимого повреждения (падения опоры) на ВЛ1 (см. рис. 1, а) составляет 1,5-1,7 с. Для проведения исследований рассматриваемых переходных процессов на основе программы EMTP были разработаны математические модели вариантов схем, представленных на рис 1, в которых биполярные линии постоянного тока замещались цепными схемами, а преобразователи были оснащены традиционными регуляторами (выпрямитель — регулятором тока, инвертор — регулятором угла погасания). На рис. 2 показан переходный процесс в схеме варианта 1 от момента отключения выключателей линии ВЛ1 поврежденной ППТ (t11) до момента набора удвоенной мощности на ВЛ ППТ-2 (t14) для случая одновременного отключения преобразователей в обеих полуцепях аварийной ППТ-1. На рисунке t12 — момент готовности преобразователей ППТ-1 к параллельному подключению к преобразователям ППТ-2; t13 — момент подключения выключателями преобразователей ППТ-1 к преобразователям ППТ-2. Импульс энергии возмущения в приемной энергосистеме оценивается как Э = 0,5-0,9 Рном•с, где Рном — мощность ППТ.

Вариант 2.

На рис. 3 показан переходный процесс перевода тока с аварийной линии ВЛ11 на линию ВЛ12 с момента прекращения тока (t1) в линии ВЛ11 под действием автоматики перевода в инверторный режим (ПИР) выпрямителя (при одновременном к.з. на полуцепях ВЛ11) в схеме выдачи мощности по варианту 2 (см. рис. 1, б). Импульс энергии возмущения в приемной энергосистеме при переводе мощности с одной полуцепи аварийной ВЛ на неповрежденную ВЛ при этом составляет Э 0,2 Рном•с .При повреждении ВЛ, связанном с падением опоры, когда к.з. возникает на обеих полуцепях этой ВЛ, полный импульс энергии возмущения в приемной энергосистеме составит Э = 0,4 Рном•с .

Вариант 3.

Основное отличие процесса перевода мощности с аварийной ППТ на «здоровую » ВЛ в варианте 3 от варианта 1 заключается в том, что в этом варианте коммутационные операции приходится осуществлять в трех линиях постоянного тока, в том числе в той, которая связывает инверторы ПС-1 с инверторами ПС-2. Эта линия (ВЛ3) в штатном режиме предполагается находящейся в отключенном состоянии. Полное время перевода мощности в варианте 3 может несколько увеличиться (на 0,1-0,2 с) по сравнению с вариантом 1, поскольку в данном случае приходится оперировать с коммутационными аппаратами, расположенными на трех ПС (вместо двух в варианте 1). Надо учесть также, что при подключении «холостой » линии (ВЛ3) начинается переходный процесс, и требуется дополнительное время для его затухания. Для быстрого обмена сигналами между тремя ПС от устройств автоматики должна быть обеспечена связь по оптиковолоконным кабелям в грозозащитных тросах по трассам «ВЛ1-ВЛ3» и «ВЛ2ВЛ3». В этом случае будет обеспечено дублирование каналов связи при падении опоры на одной из линий. На рис. 4 показан переходный процесс от момента (t11) отключения выключателей линии ВЛ1 до момента выдачи полной мощности на ПС-1 (Инв.1) и ПС-2 (Инв. 2) по линиям ВЛ2 и ВЛ3 (t15). Здесь момент t12 соответствует готовности преобразователей ППТ1 к работе по линиям ВЛ2 и ВЛ3, момент t13 — подключению линии ВЛ3 и выпрямителей Впр.1 в параллель к выпрямителям ППТ2, момент t14 — окончанию переходного процесса при подключении линии ВЛ3. Импульс энергии возмущения в приемной энергосистеме оценивается в данном варианте, как Э = 0,6-1,1 Рном•с.

В работе не был рассмотрен вариант включенного в исходном режиме состояния ВЛ3. Не исключено, что, несмотря на возможность возникновения в этом случае кратковременного полного сброса мощности ППТ, итоговый импульс энергии возмущения окажется меньше, чем в рассмотренном варианте, аналогично тому, как импульс энергии возмущения в варианте 2 оказался меньше импульса в варианте 1. Рассмотренные варианты различаются как величиной импульсов энергии, обусловленных запаздыванием перевода мощности с поврежденной на неповрежденную ВЛ, так и затратами на их реализацию. Затраты на реализацию рассмотренных вариантов включают затраты на коммутационную аппаратуру и на развитие линейной части. В варианте 3 затраты на развитие линейной части при расстоянии между ПС-1 и ПС-2 порядка 200 км приведут к удорожанию линейной части в целом примерно на 15 %. В варианте 2 эти затраты составят порядка 30 %. При этом суммарные затраты по ППТ в целом с учетом стоимости преобразовательных подстанций составят 5-10 %. Заметим, что затраты на реализацию варианта 3 могут быть снижены использованием на дополнительной линии проводов меньшего сечения, нежели в основных линиях.

Вместе с тем, достоинствами варианта 2, помимо присущего ему малого импульса энергии возмущения, является то, что он может быть реализован уже на первой введенной передаче постоянного тока (для реализации варианта 3 принципиально необходимо наличие обеих передач), а также то, что он не требует оснащения системы регулирования балансными регуляторами преобразователей для выравнивания тока между ними. О стоимостных показателях передач постоянного тока В электроэнергетике России на начальных стадиях проектирования оценка потребностей в капитальных вложениях выполняется по укрупненным стоимостным показателям (УСП). Такая оценка является приближенной, базирующейся на некоторых усредненных показателях стоимости объектов, она нуждается в уточнении на последующих стадиях технического проектирования объекта. Использование такого подхода обусловлено тем, что на указанных стадиях отсутствует детальная техническая информация об объекте, необходимая для составления сметной документации. Для оценки капитальных вложений в строительство объекта по укрупненным показателям достаточно знать его основные параметры, определяемые на предпроектных стадиях.

Для выполнения указанных расчетов периодически, по мере изменения цен, подготавливаются и утверждаютсяматериалы с перечнем УСП электрических сетей. Показатели стоимости составляются на основе действующих прейскурантов и ценников на материалы и оборудование, анализа сметных расчетов к проектам ряда конкретных объектов, а также нормативных документов и типовых проектов. Показатели определяются в ценах определенного временного этапа (например, цены, введенные с 1 января 1984 г., затем цены, введенные с 1 января 1991 г., в последнем материале в качестве базовых приняты цены 2000 г.) и не включают НДС. Определение стоимости строительства в текущем (и прогнозном) уровне цен осуществляется с применением индексов пересчета стоимости в текущий (и прогнозный) уровень цен. Базисные показатели стоимости в указанных материалах соответствуют средним условиям строительства на территории европейской части России. Для оценки объема капитальных вложений в строительство электросетевых объектов в других районах страны применяются повышающие зональные коэффициенты к их базисной стоимости.

Для отдельных видов оборудования существуют проблемы в части величины принимаемых стоимостных показателей. Это имеет место, когда в рассматриваемые схемы закладываются установки, по которым еще не накоплен достаточный объем экономической информации, либо в связи с отсутствием опыта проектирования таких объектов в последние годы. Последнее относится к передачам постоянного тока, укрупненные стоимостные показатели по которым, принимаемые институтом «Энергосетьпроект », должны рассматриваться как предварительные. Кроме того, в условиях открытой экономики при выборе наиболее эффективных вариантов следует учитывать возможность привлечения к созданию объектов иностранных фирм. Основанием для постановки такого вопроса является следующее обстоятельство. До 2000 г. стоимость основных видов оборудования для электрических сетей отечественного производства была ниже стоимости оборудования производства иностранных фирм. Применительно к передачам постоянного тока это различие выражалось в сниженной относительно зарубежных цен стоимости российских преобразовательных подстанций на 25-35 % и сниженной примерно вдвое стоимости линейной части. В этих условиях вопрос об использовании импортного оборудования возникал, как правило, лишь в тех случаях, когда требовалось оборудование, еще не освоенное отечественной промышленностью. В настоящее время ситуация изменилась. Обусловлено это тем, что за последние годы произошло серьезное увеличение стоимостных показателей сооружения отечественных электрических сетей.

В результате с учетом этого фактора по данным института «Энергосетьпроект » удельная стоимость ВЛ и подстанций к настоящему времени возросла по сравнению с ценами 2000 г. более чем в три раза. При этом стоимость возросла не только в рублевом исчислении, но и в долларовом, поскольку с точностью до 10 % соотношение рубль-доллар на указанном интервале времени было стабильным; более того, рубль даже вырос относительно доллара. В результате соотношение стоимостных показателей оборудования отечественных и зарубежных производителей существенным образом изменилось. По опубликованным в технической литературе данным складывается впечатление, что в настоящее время уже многие виды импортного оборудования, например, преобразовательные подстанции ППТ, стали дешевле аналогичного отечественного оборудования. Заметим, что указанное положение дел характерно не только для объектов постоянного тока, оно в равной мере распространяется и на оборудование переменного тока.

Стоимость линий электропередачи также сравнялась со стоимостью западноевропейских аналогов, а в некоторых случаях и превзошла ее. В части стоимостных показателей линейной части электропередач переменного и постоянного тока особенно привлекательны стоимостные показатели в КНР, которые по имеющимся данным составляют примерно половину от затрат на сооружение аналогичной линии в России. Если это соответствует действительности, то представляется целесообразным воспользоваться преимуществами открытого рынка для развития отечественной электроэнергетики. Однако к публикуемым стоимостным показателям зарубежных производителей следует относиться с осторожностью. Реальные предлагаемые ими цены могут стать понятными лишь в ходе проведения тендеров либо специально организованных консультаций. Пока что зарубежные стоимостные показатели по некоторым видам оборудования выглядят исключительно привлекательными, и желательно иметь возможность использования их не только на стадии заключения контрактов на сооружение объектов, но и на стадии подготовки техникоэкономических обоснований этих объектов в качестве лимитных цен. ВЫВОДЫ Перед российской электроэнергетикой и электротехнической промышленностью стоят большие задачи по сооружению объектов постоянного тока. Для решения этих задач необходима разработка специальных методических рекомендаций по проектированию предусмотренных перспективными планами объектов постоянного тока в ЕЭС России и для связи ее с энергосистемами других стран. При разработке рекомендаций должен быть использован отечественный опыт, приобретенный в ходе проектирования ППТ ЭкибастузЦентр. В решении поставленных задач серьезную пользу может оказать сотрудничество с зарубежными компаниями, добившимися больших успехов в этой области.

pue8.ru

Контроль изоляции постоянного тока | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В сегодняшней статье я хочу рассказать Вам о том, как производится контроль изоляции постоянного тока напряжением 220 (В) на подстанциях нашего предприятия. Контроль изоляции сокращенно мы называем КИЗ.

Итак, все оперативные цепи у нас выполнены на постоянном токе.

К оперативным цепям относятся цепи управления высоковольтными выключателями, цепи релейной защиты  и автоматики (шинки ШУ), цепи включения или, по-другому, цепи соленоидов (электромагнитов) приводов выключателей (шинки ШВ), цепи аварийной и предупредительной сигнализаций (шинки ШС).

Также от щита постоянного тока (ЩПТ) у нас запитано аварийное освещение подстанций, правда в том случае, если отсутствуют автономные светильники аварийного освещения.

Источником постоянного тока служат аккумуляторные батареи (АКБ). АКБ являются самым надежным источником питания, т.к. обеспечивают необходимое напряжение для питания оперативных цепей в любое время суток. Правда для этого нужно иметь отдельное помещение, дополнительное оборудование в виде зарядно-подзарядных агрегатов типа ВАЗП и специально-обученный персонал для их обслуживания.

У нас на подстанциях все еще установлены свинцово-кислотные аккумуляторные батареи типа СК-5. Правда не так давно мы стали переходить на новые необслуживаемые батареи типа Varta. Как-нибудь еще напишу об этом.

На удаленных подстанциях, где нет возможности запитать оперативные цепи от аккумуляторной батареи, в качестве источника постоянного тока применяются блоки питания БПН и БПТ.

Уровень напряжения оперативных цепей в основном у нас составляет 220 (В), реже применяется 48 (В), но это совсем на старых подстанциях.

Естественно, что в процессе эксплуатации необходимо контролировать сопротивление изоляции полюсов «+» и «-» относительно земли, иначе при утечке (замыкании) на землю, в зависимости от характера замыкания может, либо отказать (исчезнуть) управление подстанционным оборудованием, либо наоборот, произойти ложное его отключение или включение по обходным цепям.

Чтобы предупредить подобные случаи необходимо контролировать появление «земли» в цепях постоянного тока. Кстати, об этом также говорится и в ПУЭ, п.3.4.18:

Сети постоянного оперативного тока у нас очень разветвленные, поэтому без контроля изоляции их полюсов относительно земли нам точно не обойтись.

Повреждения в оперативных цепях необходимо как можно быстрее выявлять и устранять.

У нас применяются две схемы контроля изоляции:

• с двумя добавочными сопротивлениями и миллиамперметром
• с двумя добавочными сопротивлениями, миллиамперметром и токовым реле

А теперь каждую схему рассмотрим более детально.

Схема с двумя добавочными сопротивлениями и миллиамперметром

Простенькая схема, в которой «+» от щита постоянного тока (ЩПТ) подключается на вывод одного добавочного сопротивления (ДС), а «-» минус — на вывод другого добавочного сопротивления (ДС). С другой стороны их выводы соединены между собой в общую (среднюю) точку. Общая (средняя) точка соединяется с заземляющим устройством (ЗУ) подстанции через миллиамперметр (мА).

В качестве аппарата защиты в этой схеме установлены предохранители ППТ-10 со вставкой ВТФ с номинальным током 10 (А).

Вместо предохранителей ППТ-10 может быть установлен двухполюсный автомат АП-50 с номиналом 4 (А), 6,3 (А) или 10 (А). Вот пример:

Иногда, в разрыв между миллиамперметром и землей устанавливают тумблер или переключатель, чтобы цепь контроля изоляции была в работе не постоянно.

В моем примере установлен щитовой миллиамперметр типа М367. Его шкала выполнена с нулем посередине, т.е. он может измерять постоянный ток в обоих направлениях от 0 до 100 (мА).

Для контроля величины напряжения на этом щите постоянного тока (ЩПТ) установлен вольтметр типа М362 с пределом 250 (В).

В качестве добавочных сопротивлений используются проволочные резисторы с номиналом от 5 (кОм) до 5,7 (кОм). Эти резисторы у нас смонтированы в корпусе из под промежуточного реле РП-23.

Средняя точка резисторов соединяется с одним выводом миллиамперметра.

Второй вывод миллиамперметра соединяется через тумблер с заземляющим устройством («землей») подстанции.

Принцип работы схемы КИЗ.

Для лучшего понимания этой схемы, нарисуем ее более упрощенно и наглядно.

Добавочные сопротивления (R1) и (R2) образуют с сопротивлениями плюсового (R+) и минусового (R-) полюсов мостовую схему, в диагональ которой (точки 1-2) подключен миллиамперметр (мА) .

В нормальном режиме, т.е. при равенстве сопротивлений изоляции плюсового (R+) и минусового (R-) полюсов относительно земли, ток через миллиамперметр не идет, т.к. нет разницы потенциалов между точками 1 и 2. Это состояние называется уравновешенным состоянием моста, т.е. противоположные плечи моста равны: (R2)·(R+) = (R1)·(R-).

Предположим, что у плюсового полюса ухудшилась изоляция по отношению к земле, т.е. уменьшилось сопротивление (R+). Это приведет к нарушению соотношений плеч сопротивлений моста и вызовет протекание тока через диагональ моста от точки 2 к точке 1, в которой и подключен миллиамперметр. Стрелка миллиамперметра отклонится в сторону плюса, указывая на то, что замыкание на землю произошло на плюсовом полюсе.

И наоборот, если утечка произойдет на минусовом полюсе, т.е. уменьшится сопротивление (R-). Это опять же приведет к нарушению соотношений плеч сопротивлений моста и вызовет протекание тока через диагональ моста от точки 1 к точке 2. Стрелка миллиамперметра в этом случае отклонится в сторону минуса, указывая на то, что замыкание на землю произошло на минусовом полюсе.

Таким образом, по показаниям стрелки миллиамперметра можно определить в каком из полюсов ухудшилась изоляция.

Рассматриваемая схема достаточно простая, но хочется сказать и о ее недостатках. Первый недостаток заключается в том, что при одинаковом ухудшении сопротивления изоляции сразу на обоих полюсах (R+ и R-) относительно земли, данная схема никак не отреагирует.

И второй существенный недостаток состоит в том, что при появлении утечки в цепи постоянного тока не выдается никакого уведомительного сигнала на пульт старшему оперативному персоналу. Поэтому такую схему желательно применять на тех подстанциях, где постоянно находится дежурный оперативный персонал.

При сменных осмотрах оперативный персонал фиксирует показания миллиамперметра, и если обнаруживает ток утечки, то приступает к поиску поврежденной линии. Про то, как осуществляются поиски я скажу чуть ниже.

Напомню, что сопротивление изоляции шин постоянного тока должно быть не меньше 10 (МОм), а вторичных цепей управления приводами выключателей, релейной защиты и автоматики не меньше 1 (МОм): ПУЭ, таблица 1.8.34 и ПТЭЭП, таблица 37.

Схема с двумя добавочными сопротивлениями, миллиамперметром и токовым реле

Эта схема в отличие от предыдущей имеет автоматический непрерывный контроль за состоянием цепей постоянного тока.

Как и в предыдущей схеме, для измерения напряжения на щите установлен вольтметр типа М362 с пределом 300 (В).

Добавочные сопротивления номиналом 5,5 (кОм) установлены в корпусе промежуточного реле РП-23.

В этой схеме установлен щитовой миллиамперметр типа М340. Шкала имеет отметку «0» посередине для измерения постоянного тока в двух направлениях от 0 до 100 (мА).

Схема аналогична предыдущей, только дополнительно в цепь устанавливается токовое реле, которое при появлении тока в диагонали моста срабатывает и выдает сигнал в предупредительную сигнализацию, а оттуда, соответственно, на пульт старшему оперативному персоналу.

В качестве реле контроля изоляции постоянного тока в нашем случае применяется токовое реле ЭТД 551/40 при последовательным соединением обмоток с выставленной уставкой 16 (мА).

При возникновении утечки по одному из полюсов постоянного тока больше 16 (мА), реле срабатывает и выдает сигнал через указательное реле (в разговорном — «блинкер») в схему предупредительной сигнализации.

Предупредительный сигнал через устройство телемеханики выдается на пульт старшему мастеру оперативного персонала.

 

Кто и как ищет «землю» в цепях оперативного постоянного тока?

После полученного сигнала дежурные приступают к поиску той линии, где случилось замыкание на землю, путем поочередного отключения коммутационных аппаратов (рубильников, автоматов, предохранителей, различных переключателей и т.д.) на отходящих линиях щита постоянного тока (ЩПТ).

Кстати, токи замыкания на землю в цепях постоянного тока небольшие, что не вызывает срабатывания автоматов или сгорания предохранителей.

Методика заключается в следующем — дежурные поочередно и кратковременно отключают все отходящие линии на щите, и в то же время наблюдают за миллиамперметром. По местной инструкции начинать поиск необходимо с менее ответственных линий, например, цепей сигнализации и телемеханики, а затем уже переходить к более ответственным присоединениям.

При отключении поврежденной линии утечка на миллиамперметре исчезнет — он будет показывать «ноль». После этого к работе приступают релейщики. Напомню Вам, что релейная служба у нас входит в состав электролаборатории (ЭТЛ).

По возможности, поврежденная линия отключается и происходит поиск места повреждения. Линию необходимо поделить на отдельные участки и с помощью мегаомметра определить на каком участке произошло замыкание на землю. По своему опыту скажу, что каждый случай индивидуален, но в основном утечки возникают в кабельных линиях, на добавочных сопротивлениях, непосредственно на самих клеммниках или колодках и т.д.

Вообще хочу сказать, что мне очень нравится заниматься отысканием «земли» в цепях постоянного тока. Как-нибудь напишу об этом отдельный пост, если, конечно, Вам интересна эта тема.

Дополнение. Специально для Вас я снял видео процесса отыскания «земли» в цепях управления одного из фидеров.

Помимо рассмотренных в статье схем контроля изоляции существуют и другие. Также в настоящее время производятся специальные приборы-реле для контроля изоляции сети постоянного тока. Вот некоторые из них, которые встречались мне на выставках: Скиф, ИПИ-1М, РКИ-2-300 и многие другие.

Я пока не модернизировал и не менял существующие схемы, т.к. нареканий к ним нет, а покупать дорогостоящие приборы с тем же функционалом не целесообразно. Лучше освоить свободные деньги, например, на покупку электроизмерительных приборов для ЭТЛ.

P.S. На этом все. Спасибо за внимание. А в конце вопрос: «Какие схемы КИЗ оперативных цепей у Вас применяются?»

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Мостовые схемы переменного тока: ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Мосты переменного тока

Как мы видели из схем постоянного тока, схемы, известные как мостовые могут быть очень полезны при изменении сопротивлений. Это так же верно и для схем переменного тока, и те же самые принципы могут быть применены для точных измерений неизвестных импедансов.

Напомним, что мостовые схемы работают как пара двухкомпонентных делителей напряжения подсоединённых параллельно к источнику напряжения, индикатор нулевого сигнала включён в диагональ моста для определения "баланса" при нулевом сигнале (Рисунок внизу)

Сбалансированный мост показывает "ноль", или минимальное значение, на индикаторе.

Любой из четырёх резисторов на верхнем рисунке может быть резистором с неизвестным сопротивлением, и его значение может быть определено из пропорции с другими тремя резисторами, которые "калиброваны" или их сопротивления известны с высокой точностью. Когда мост находится в условиях баланса (индикатор показывает нулевой сигнал), отношение определяется как:

Условия баланса.

Одним из преимуществ использования мостовой схемы для измерения сопротивлений является то, что напряжение источника питания не влияет на измерения. Практически, чем выше напряжение питания, тем легче обнаружить дисбаланс между четыремя резисторами с помощью индикатора нулевого сигнала, и таким образом повышается чувствительность схемы. Большее напряжение питания ведёт к увеличению точности измерений. Однако из-за уменьшения или увеличения напряжения питания не вносится фундаментальных ошибок в отличии от других схем измерения сопротивлений.

Импедансные мосты работают так же, только уравнение баланса определяется комплексными числами, и амплитуда, и фаза сигналов на диагонали моста должны быть равные, что бы детектор показал "нуль". Детектор нуля, конечно, должен быть устройством, способным обнаруживать очень слабый сигнал переменного тока. Для этого часто используют осциллограф, хотя здесь мог бы использоваться очень чувствительный электромеханический прибор и даже наушники, если частота сигнала лежит в звуковом диапазоне.

Один из способов увеличить эффективность наушников как детектора нуля - подсоединить их к источнику сигнала через согласующий трансформатор. Обычно наушники имеют низкое сопротивление (8 Ω), требующее существенного тока для работы, и такой понижающий трансформатор помогает "согласовать" слаботочный сигнал с сопротивлением наушников. Для этих целей хорошо подходит выходной трансформатор от аудио аппаратуры. (Рисунок внизу)

Детектор нуля для мостов переменного тока на основе наушников."Современные" низкоомные головные телефоны требуют согласующий трансформатор при использовании их в качестве чувствительного детектора нулевого сигнала.

Используя пару головных телефонов, полностью закрывающих уши, я мог обнаруживать сигналы с током менее 0.1 µA с этим простым детектором. Похожие результаты были получены с использованием двух понижающих трансформаторов: небольшого силового трансформатора (120В/6В), и аудио выходного трансформатора (с отношением сопротивлений обмоток 1000:8 Ом). С кнопочным выключателем для прерывания тока эта схема пригодна для обнаружения сигналов в диапазоне от постоянного тока до частот более 2 мГц: даже если частота гораздо больше или меньше звукового диапазона, в наушниках будут слышны щелчки каждый раз при нажатии или отпускании кнопки.

Соединённая в резистивный мост, полная схема изображена на нижнем рисунок.

Мост переменного тока с чувствительным детектором нуля.

Слушая сигнал в наушниках в то время как один или более резисторов в "плечах" моста отрегулированы, ожидают наступления баланса тогда, когда в наушниках перестанут быть слышны щелчки (или звуковой сигнал, если частота источника сигнала лежит в звуковом диапазоне).

Когда описывают общие мосты переменного тока, где импеданс, а не только сопротивления должны иметь правильные соотношения для выполнения условий баланса, иногда бывает полезно рисовать соответствующие узлы моста в виде квадратов, каждый из которых имеет определённый импеданс: (Рисунок внизу)

Обобщённый мост переменного тока: Z = общий комплексный импеданс.

Для этого обобщённого моста переменного тока выполнение условий баланса должно происходить в том случае, когда отношение импедансов каждой ветви равно:

Снова должно быть подчёркнуто, что импеданс в этом уравнении должен быть комплексный, рассчитанный для как для амплитуды, так и для фазы. Недостаточно, что бы мост был сбалансирован только по амплитуде сигнала; без балансировки фазы на выводах детектора нуля будет присутствовать напряжение, и мост не будет сбалансирован.

Мостовые схемы могут быть сконструированы для измерений почти любых параметров - ёмкости, индуктивности, сопротивления и даже добротности. Как и всегда в мостовых измерительных схемах, неизвестное значение всегда "балансируется" по известному стандарту, полученному из высококачественного, калиброванного компонента, значение с которого считывается при индикации на детекторе нуля баланса. В зависимости от того, как устроен мост, значение неизвестного компонента может быть получено с калиброванного элемента как напрямую, так и рассчитано по формуле.

Несколько простых мостовых схем показано ниже, одна для измерения индуктивности (Рисунок внизу), другая - для измерения ёмкости (Рисунок внизу):

Симметричный мост измеряет неизвестную индуктивность путём сравнения её со стандартной.

Симметричный мост измеряет неизвестную ёмкость путём сравнения её со стандартной.

Простые "симметричные" мосты, такие как эти названы так потому что они выглядят симметрично (зеркальная симметрия) слева направо. Две мостовые схемы, показанные вверху балансируются путём регулирования калиброванных реактивных элементов (Ls или Cs). Они немного упрощены по сравнению с их реальными схемами, например, на практике мост имеет калиброванный переменный резистор, соединённый последовательно или параллельно с реактивным компонентом для балансирования побочного сопротивления в измеряемом элементе. Но в гипотетическом мире совершенных компонент эти простые мостовые схемы прекрасно подходят для иллюстрации основной концепции.

Пример схемы с небольшим усложнением, добавленным для компенсации реальных неидеальностей может быть найден в так называемом Мосте Вина (Wien bridge), который использует параллельно соединённые стандартные конденсатор и резистор для балансировки неизвестного последовательного внутреннего сопротивления измеряемого конденсатора. (Рисунок внизу). Все конденсаторы имеют некоторое внутреннее сопротивление, активное или эквивалентное (из-за потерь в диэлектрике), которое портит их совершенную реактивную природу. Определение внутреннего сопротивления может являться интересным для измерений, так что мост Вина даёт это сделать путём балансирования составного импеданса:

Мост Вина измеряет ёмкость Cx и сопротивление Rx "реального" конденсатора.

Из-за того, что необходимо регулировать два компонента (резистор и конденсатор), этот мост требует чуть больше времени для балансировки, чем ранее рассмотренные. Комбинированный эффект от Rs и Cs выражается в том, что необходимо регулировать амплитуду и фазу до тех пор, пока мост не сбалансируется. Сбалансировав мост, значения Rs и Cs могут быть считаны с их калиброванных шкал, параллельный импеданс вычисляется математически, и неизвестные ёмкость и сопротивление вычисляются из уравнения баланса (Z1/Z2 = Z3/Z4).

При работе с мостом Вина предполагается, что стандартный конденсатор имеет пренебрежительно малое внутреннее сопротивление, или хотя бы это сопротивление известно, так что его значение можно использовать в уравнении баланса моста. Мосты Вина полезны для определения тока утечки электролитических конденсаторов, в которых внутреннее сопротивление относительно велико. Они так же могут быть использованы как частотомеры, так как балансировка моста зависит от частоты. В этом случае конденсатор используется постоянный, верхние по схеме два резистора - переменные и их настройка производится одной ручкой (т.е. резисторы - сдвоенные).

Интересная вариация этой темы находится в следующей мостовой схеме, используемой для точного измерения индуктивностей.

Мост Максвелла - Вина измеряет индуктивность по ёмкостному стандарту.

Эта остроумная мостовая схема известна как мост Максвелла - Вина (иногда её называют мост Максвелла ), она используется для измерения неизвестных индуктивностей с помощью калиброванных резистора и конденсатора (Рисунок вверху). Калиброванные катушки гораздо труднее производить, чем конденсаторы такой же точности, и таким образом применение "симметричного" индуктивного моста не всегда оправдано. Из-за того, что сдвиги фаз на индуктивностях и ёмкостях в точности противоположны друг другу, ёмкостный импеданс может скомпенсировать индуктивный импеданс, если они находятся в противоположных плечах моста, как в данном случае.

Другим преимуществом моста Максвелла для измерения индуктивностей по сравнению с симметричным мостом является то, что устраняются ошибки измерения из-за взаимодействия между двумя индуктивностями. Магнитные поля бывает трудно экранировать, и даже небольшая связь между катушками в мосте может вызвать при некоторых условиях существенные ошибки. Без второй индуктивности в мосте Максвелла эта проблема устраняется.

Для облегчения регулировок, стандартный конденсатор (Cs) и резистор, соединённый с ним в параллель (Rs) сделаны переменными, и они оба должны быть отрегулированы для получения баланса. Однако мост может быть сбалансирован и в том случае, если используется конденсатор постоянной ёмкости и более чем один резистор сделан переменным. Но в этом случае мост сбалансировать гораздо труднее, так как разные переменные резисторы взаимодействуют при балансировки амплитуды и фазы.

В отличии от чистого моста Вина, баланс моста Максвелла-Вина независим от частоты источника питающего сигнала, и в некоторых случаях этот мост может быть сбалансирован при наличии смеси частот в источнике питания переменного тока, при этом ограничивающим фактором является стабильность индуктивности в широком диапазоне частот.

Существует большое количество подобных схем, но их обсуждение здесь неуместно. Выпускаемые импедансные мосты общего назначения могут иметь более одной конфигурации для максимальной гибкости в использовании.

Потенциальной проблемой в чувствительных мостах переменного тока является паразитная ёмкость между выводами детектора нуля и землёй. Так как ёмкость может проводить переменный ток, заряжаясь и разряжаясь, то образовываются паразитные токи, которые проходят к источнику питания, что может влиять на баланс моста: (Рисунок внизу)

Паразитная ёмкость с землёй может быть причиной ошибки в мосте.

Существующие измерители частоты язычкового типа не точны, но точны их принципы работы. Вместо механического резонанса мы можем использовать электрический резонанс и сконструировать частотомер, используя индуктивность и ёмкость, соединённые в колебательный контур (индуктивность и ёмкость соединены параллельно). Один или более компонентов сделаны регулируемыми, и измеритель установлен в схему для индикации максимального напряжения, проходящего через эти два компонента. Ручки настройки калиброваны, что бы показывать резонансную частоту при любых заданных настройках, и частота считывается с них после регулировки по максимальному отклонению индикатора. По существу это настраиваемая фильтровая схема, которая регулируется и затем показания считываются похожим образом как и у мостовой схемы (которую мы балансируем по "нулевому" сигналу и затем считываем показания). Проблема усугубляется, если источник переменного тока хорошо заземлён на одном конце, то общее сопротивление токов утечки становится гораздо меньше, и любые токи утечки через эти паразитные ёмкости в результате возрастают: (Рисунок внизу)

Ошибки из-за паразитной ёмкости более сильны, если один вывод источника переменного тока заземлён.

Один из способов существенного понижения этого эффекта - держать детектор нуля под потенциалом земли, что бы между ним и землёй не образовывалось токов через ёмкости утечки. Однако напрямую соединить детектор нуля с землёй невозможно, так как это создаст прямой путь токам утечки, что станет ещё хуже ёмкостных токов утечек. Вместо этого может быть использован схема делителя напряжения, называемая землёй Вагнера или заземлением Вагнера, которая поддерживает детектор нуля на уровне потенциала земли и которой не нужно прямое соединения с ним. (Рисунок внизу)

Земля Вагнера для источника питания переменного тока минимизирует влияние паразитных ёмкостей на землю.

Схема земли Вагнера не более чем делитель напряжения, созданный для получения отношений напряжения и сдвига фазы такими же, как и на каждой стороне моста. Из-за того, что средняя точка делителя Вагнера напрямую заземлена, любые другие схемы делителей (включая каждую сторону моста) имеют те же самые отношения напряжений и фаз, что и делитель Вагнера и питаются от общего источника переменного тока, и все они находятся под потенциалом земли. Таким образом, делитель Вагнера вынуждает детектор нуля находиться вблизи потенциала земли, без прямого соединения между детектором и землёй.

Часто возникает необходимость в проверке режима правильности настройки схемы земли Вагнера. Для этого используется двухпозиционный переключатель (Рисунок внизу), соединённый так что один вывод детектора нуля может быть подключён как к мосту, так и к земле Вагнера. Когда детектор нуля фиксирует нулевой сигнал в обоих положениях переключателя, то мост не только гарантированно сбалансирован, но и детектор нуля гарантированно находится под нулевым потенциалом, что устраняет ошибки, возникающие из-за токов утечки через ёмкости детектор нуля - земля:

Переключение в верхнее по схеме положении даёт возможность настроить землю Вагнера.

• ИТОГ:
• Мосты переменного тока работают на тех же самых принципах, что и мосты постоянного тока: пропорциональное отношение импедансов (в отличии от сопротивлений в мостах постоянного тока) создаст условие баланса, индицируемое детектором нуля.
• Детекторами нуля для мостов переменного тока могут служить чувствительные электромагнитные индикаторы, осциллографы, наушники (с усилителями или без), или любое другое устройство, способное зарегистрировать очень слабый сигнал. Как и детекторы нуля для мостов постоянного тока, эти детекторы требуют только точной калибровки в нуле шкалы.
• Мосты переменного тока могут быть "симметричного" типа, где неизвестный импеданс уравновешивается соответствующим (индуктивным или ёмкостным) стандартным импедансом на той же стороне моста (внизу или вверху). Или же они могут быть "несимметричного типа", используя параллельные импедансы для уравновешивания последовательно соединённых импедансов, и кроме того ёмкости могут уравновешивать индуктивности.
• Мостовые схемы переменного токи имеют более чем один орган настройки, так как для условий баланса должны совпасть и амплитуда, и фаза сигнала.
• Одни импедансные мосты частотно-зависимые, другие - нет. Частотно-зависимые мосты могут быть использованы в качестве частотомеров, если значения всех их компонентов точно известно.
• Земля Вагнера или заземление Вагнера - это делитель напряжения, добавляемый к мостам переменного тока для снижения ошибок, возникающих из-за паразитных ёмкостей между детектором нуля и землёй.

BACK

zpostbox.ru

Схемы постоянного тока - Энциклопедия по машиностроению XXL

Расчёт более сложных крановых схем постоянного тока, с помощью которых возможно осуществление широкого регулирования скорости (шунтирование обмоток возбуждения и якоря), обычно осуществляется аналитически.  [c.843]

Рис. 40. Схема постоянного тока ПГУ.

Описание принципов работы термоанемометра является недостаточно полным. Например, авторы совершенно не упоминают широко применяемый в последнее время метод постоянной температуры (когда постоянным поддерживается электрическое сопротивление нити), а вместо этого сопоставляют схемы постоянного тока и постоянного напряжения , не отличающиеся в принципе друг от друга Прим. ред.)  [c.232]

Однако такие схемы постоянного тока работают с нарушением требований ст. 182 Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, так как  [c.86]

В схемах постоянного тока участки цепей положительной полярности маркируются нечетными числами, а участки отрицательной полярности — четными. Участки цепей, которые в процессе работы схемы изменяют свою полярность, а также участки, не имеющие явно выраженной полярности (проводник,, соединяющий две последовательно соединенные катушки, сопротивления и т. п.), могут маркироваться четными или нечетными числами. Если в одном кабеле контрольных проводов или в общем ряду зажимов встречаются проводники с одинаковой маркировкой, но относящиеся к разным присоединениям, то для их отличия необходимо маркировку дополнить индексом присоединения (генератор, электродвигатель, трансформатор, цеховая сеть).  [c.76]

Если задано не напряжение на зажимах, а ток /о с источником питания в диагонали, то для мостовой схемы постоянного тока измеряемая величина тока /5 в диагонали будет  [c.114]

Гальванометры. В измерительных схемах постоянного тока в качестве нулевого прибора, показывающего отсутствие тока в цепи, применяются гальванометры.  [c.202]

Типовые схемы постоянного тока электрооборудования автомобилей (справочные)  [c.8]

Все электрические схемы ПТМ разделяют на схемы постоянного тока и схемы переменного тока. Контроллерные схемы управления, применяемые на кранах, делят на схемы управления с силовыми контроллерами и схемы управления с магнитными контроллерами. На рис. 62 изображена схема силового кулачкового контроллера переменного тока. Силовые контроллеры указанного типа применяют для коммутирования статорных и роторных цепей трехфазных асинхронных электродвигателей с контактными кольцами. Они имеют одинаковые схемы замыканий для обоих направлений вращения. На первом положении барабана контроллера обмотка статора включается в сеть, при этом в цепь ротора полностью вводится пусковой резистор. На последующих положениях барабана последовательно замыкаются ступени пускового резистора.  [c.131]

Трансформатор пуска Т2 (см. рис. 6.6—6.8) трехфазный, трехобмоточный, совместно с выпрямительным мостом из диодов V —У12 обеспечивает питание пусковой схемы постоянным током, устройства контроля правильности чередования фаз питающего напряжения (оно состоит из лампы Я1/, резистора R2 и конденсатора С2), схемы защиты от поражения персонала током во время проверки ее исправности при работе выпрямителя с переносным заземлением. Вторичные обмотки соединены  [c.97]

Регулирование генератора в передаче переменно-постоянного тока, так же как в схемах постоянного тока, сосредоточено в узле возбуждения генератора (рис. 18). Питание обмоток возбуждения осуществляется от синхронного возбудителя СВ. По пути в цепь возбуждения тягового генератора С Г происходит выпрямление тока и его регулирование. В системе автоматического регулирования использован ряд элементов, освоенных в системах постоянного тока магнитные усилители ТПТ и ТПН для отбора сигналов пог напряжению генератора и по току его нагрузки, датчик БЗВ для установления уровня напряжения по позициям управления, индуктивный датчик ИД для связи регулирования генератора и дизеля.  [c.17]

Большинство рассуждений и выводов, сделанных выше применительно к мостовой схеме постоянного тока, справедливо и для моста переменного тока. Однако вместо активных сопротивлений плеч здесь приходится иметь дело с их полными сопротивлениями. При правильном монтаже индуктивные сопротивления в подобных схемах обычно ничтожно малы. Емкостные же сопротивления соединительных проводов при частоте в несколько тысяч герц становятся столь значительны, что для их компенсации необходима специальная балансировка моста.  [c.32]

Как отмечалось выше, для запирания проводящего тиристора необходимо прервать прохождение через него тока п поддерживать в течение времени выключения нулевое или обратное напряжение. Если при переменном токе, как указывалось выше, запирание тиристоров происходит автоматически в условиях естественной коммутации при прохождений тока через нуль, то в схемах постоянного тока запирание тиристоров можно осуществить только при искусственной коммутации. Ниже для иллюстрации приведены некоторые примеры запирания тиристоров методом искусственной коммутации.  [c.132]

Схемы питания автоблокировки разделяются на схемы постоянного тока (с рельсовыми цепями постоянного тока), применяемые при паровой или тепловозной тяге, и схемы переменного тока (с рельсовыми цепями переменного тока), применяемые при электрической тяге.  [c.380]

До 1946 г. типовой схемой постоянного тока была схема, указанная в п. 1 табл. 74. После 1946 г. типовыми являются схемы, указанные в пп. 2, 3, 4 табл. 74.  [c.380]

Для измерения активных сопротивлений датчиков температуры обычно применяются неравновесные мостовые схемы постоянного тока. Основными их недостатками являются отсутствие общей точки у источника питания и измерительной диагонали мостовой схемы, а также погрешность, обусловленная нелинейностью выходной характеристики нагруженного моста. От указанных недостатков свободна неравновесная дифференциальная схема постоянного тока, приведенная на рис. 4. Схема состоит из последовательно соединенных источников тока /1 и /г, включенных встречно, и двух плеч, в одно из которых включен датчик температуры кь или датчик влажности а во второе — эталонный резистор 7 о- Для удвоения чувствительности схемы вместо Но можно включить второй датчик а при измерении влажности вместо Но с целью термокомпенсации включается проволочный потенциометр, аналогичный потенциометру Яъ- Анализ схемы, приведенной на рис. 4, показывает, что при /1 = /2=/о ток в нагрузке  [c.75]

Для питания неравновесной дифференциальной схемы постоянного тока (рис. 4) использовались генераторы тока (рис. 6, а, б). Генераторы представляют собой каскады с общей базой на Т1 и Т2, у которых выходной ток практически не зависит от величины напряжения между коллектором и эмиттером. Температурная компенсация изменений выходного тока осуществляется за счет перехода эмиттер — база триодов ТЗ, Т4. Для снижения температурного дрейфа (до уровня менее 0,01% на ГС) пары транзисторов Т1, Т2, ТЗ, Т4 необходимо подбирать, обеспечивая между ними надежный тепловой контакт.  [c.77]

При исследовании выпрямителей обычно снимают статическую характеристику на постоянном токе по отдельным точкам с помощью обычных измерительных схем постоянного тока.  [c.129]

Электронная аппаратура и методы обработки иа-формации играют большую роль в технике. Важное место занимают схемы постоянного тока, с которыми знакомит читателя настоящая книга. В ней содержится материал по современной вычислительной технике и электронике, измерительной аппаратуре и системам автоматического управления, рассказывается о трудностях, с которыми сталкиваются ученые и инженеры, работающие в этих областях.  [c.2]

В принципе задача линеаризации не всегда падает на схемы постоянного тока, хотя в рамках этих схем она без особых сложностей может быть решена с помощью нелинейного преобразователя. Это обычно бывает в тех случаях, когда в дальнейшем система производит операции с сигналами постоянного тока. Например, если сигнал измерительного усилителя поступает в регулятор  [c.117]

В заключение нельзя не сказать несколько слов о выходных устройствах управляющих систем, так как роль схем постоянного тока в них также очень велика. Наряду с классическими устройствами вывода информации — печатающими машинами и перфораторами — в системах управления колоссальное значение имеют устройства, обеспечивающие оперативные связи объект — управляющая машина и оператор — управляющая машина — подсистема ввода информации.  [c.151]

До сих пор мы рассматривали возможности схем постоянного тока с точки зрения обработки сигналов постоянного тока и дополняли их цифровыми элементами и узлами, когда требовалось расширить возможности.  [c.161]

Так или иначе в предыдущих главах охарактеризованы важнейшие направления в разработках схем постоянного тока и их использования в системах управления и автоматике. Попытаемся дать оценку современному состоянию этой области электроники и, проследив тенденции в ее развитии, очертить ближайшие перспективы как с технической, так и с экономической точек зрения.  [c.182]

Важнейшую роль в этих процессах играют схемы постоянного тока, точность, стабильность и быстродействие которых непрерывно возрастают одновременно со снижением стоимости.  [c.192]

Широкое применение в схемах постоянного тока имеют электромагнитные реле времени, принцип действия которых можно видеть на рис. 44, а.  [c.74]

Автоматические электронные уравновешенные мосты с ленточной диаграммой, гипа ЭМП выпускаются в модификациях, аналогичных потенциометрам типа ЭПП-09 с измерительными схемами постоянного тока типа ЭМП-109 и переменного тока типа Э. ЛП-209. Погрешности показаний такие же, как и потенциометров.  [c.474]

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРАНОВЫХ СХЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА  [c.275]

Если в схемах постоянного тока предусматривается преобразователь, питающий приводной электродвигатель, то в случае его необходимого отключения должно быть предусмотрено предварительное наложение механического тормоза. При размыкании цепи возбуждения электродвигателя должно быть предусмотрено автоматическое снятие напряжения с якоря электродвигателя и наложение тормоза.  [c.192]

Рецепт 3. Указать на схеме постоянные токи Первый способ  [c.54]

Рецепт 1. Запустить процесс моделирования Рецепт 2. Указать на схеме постоянные напряжения Рецепт 3. Указать на схеме постоянные токи  [c.315]

Рис. 2.2.1. Термоанемометр, выполненный по схеме постоянного тока

Рис, 2.2.2. Зависимость показаний термоанемометра от скорости потока при включении по схеме постоянного тока  [c.72]

В 50—60-х годах продолжались интенсивные разработки магнитных аналоговых элементов и усилителей. Разработанные принципы построения рядов сердечников обеспечили возможность создания оптимальных по чувствительности, коэффициенту усиления, весу, стоимости и к. п. д. магнитных элементов, работающих в широком диапазоне мощностей на основе ограниченного числа типоразмеров сердечников. Была создана общесоюзная нормаль на такие сердечники. Были разработаны новые принципы построения магнитных усилителей, модуляторов, зондов и бесконтактных реле, отличающихся повышенной чувствительностью и стабильностью на основе применения двойной (перекрестной) обратной связи, выпрямления четных гармоник нелинейными симметричными сопротивлениями, наложения взаимно перпендикулярных магнитных полей, применения двухфазных источников питания, выполнения условий минимальных искажений выходного напряжения и шумов и др. Созданные бесконтактные реле получили широкое применение в качестве измерительных элементов в системах автоматического контроля электротехнических изделий. Кроме того, были разработаны новые типы усилителей с повышенными к. п. д. и быстродействием на основе сочетания магнитных усилителей с транзисторами, устранения задержки в рабочей цепи усилителей с выходом на переменном токе и применения бестрансформаторных реверсивных схем постоянного тока.  [c.265]

Реле электромагнитное для включения сигналов автомобилей. Типы. Габаритные и присоединительные размеры Типовые полумонтажные схемы постоянного тока (справочные) и основные указания по монтажу сетей электрооборудования на тракторах, самоходных шасси, самоходных комбайнах Переключатели тумблерного типа на силу тока 15—35 а и напряжение 12 в. Типы. Габаритные и присоединительные размеры  [c.9]

Действующая в автомобильной промышленности ведомственная нормаль Н 1973—54 Типовые схемы постоянного тока электрооборудования автомобилей (справочные) значительно устарела, и поэтому впредь до разработки новой нормали необходимо пользоваться при вычерчивании схем электрооборудования автомобилей условными обозначениями с учетом рекомендаций по стандартизации СЭВ. РС 951—67. Обозначения условные графические в электрических схемах автомобилей , а также неречисленными ниже государственными стандартами (срок введения с 1 января 1971 г.). Перечисленные ниже стандарты относятся к единой системе конструкторской документации и выпущены как самостоятельно, так и взамен ГОСТ 7264—62 Обозначения условные графические для электрических схем .  [c.12]

Вследствие чрезмерной длительности импульсов эти источники питания практически не применимы для обработки твердых сплавов (по крайней мере при обычных припусках), так как слишком велик дефектный слой после обработки, а при титановых сплавах происходит даже сквозное растрескивание деталей. Правда, кинематика шлифования позволяет применить эти источники питания, поскольку при их использовании происходит дробление импульса. Но это нецелесообразно, так как коэффициент заполнения у них не превышает V2, в то время как в низковольтной схеме постоянного тока он равен единице, благодаря чему производительность обработки при одинаковых чнстотах поверхности выше.  [c.247]

Отпечатывание знаков производится иа рулоне бумаги, причём печатающий валик неподвижен, а каретка передвигается. Перевод на новую строку, перевод с букв на цифры и обратно и перевод каретки на начало строки производятся автоматически благодаря посылке с передающей станции специальных (переводных) комбинаций импульсов тока. Латинский шрифт в аппарате отсутствует. Аппарат может работать по нормальной схеме постоянного тока, причём дальность телеграфирования по стальной цепи составляет 200—250 км при величине входящего тока 50—60 ма. Применение реле позволяет несколько увеличить дальность телеграфирования. Аппарат Т-15 имеет ряд недостатков трудность исправления текста при ошибках, число которых возрастает с увеличением длины провода, наличие трёхрядной клавиатуры.  [c.597]

Так же как у аппаратов Морзе, у клопфера различают схемы постоянного тока и рабочего тока. Преимущества по сравнению с аппаратом Морзе отсутствие пишущего приспособления, а следовательно и дешевизна, простота ухода, ббльшая скорость телеграфирования, т. к. не нужно терять время на расшифрование знаков с ленты. Но отсутствие записи является одновременно и недостатком, т. к. лишает возможности в дальнейшем навести справку в случае неправильно принятой телеграммы. Чтобы избавиться от неприятного шума, вызываемого ударами клопфера, иногда употребляют в качестве приемника телефон или оптическ. прибор. В первом случае линейное реле, включенное вместо К., замыкает цепь тока от местного генератора тональной частоты на телефон. Вследствие этого в телефоне слышны звуки определенного тона различи, продолжительности, в соответствии с замыканиями и размыканиями ключа на передающей станции. Во втором случае вместо телефона приемником служит лампа, наполненная каким-либо благородным газом под давлением ок. 10 мм, имеющая два электрода,—так наз. лампа тления. При включении лампы в цепь тока в ней происходит тихий электрич. разряд, и она светится особым светом, как бы тлеет. Оттенок свечения зависит от наполняющего лампу газа.  [c.183]

Обмен инфорл1ацией, прежде всего логической, между такой моделью на схемах постоянного тока и цифровой машиной, осуществляюш,ей запоминание, управление и связь с объектом, организовать нетрудно. Для этого в схему должны быть введены компараторы, извеш,ающие цифровую машину о логических состояниях модели (например, о достижении одной из переменных требуемого значения), и аналого-цифровые кодирующие преобразователи, преобразующие сигналы постоянного тока, получаемые в модели, в цифровую форму для передачи их в процессор. Цифровая машина должна осуществлять логическое управление моделью постоянного тока путем коммутации ключевых схем и задания имеющихся у нее данных, служащих исходными для вычисления траекторий движения объекта, в модель. Эти последние могут быть двоякого рода во-первых, собственно величины возмущений и начальных значений переменных, непосредственно замеренные на объекте, во-вторых, коэффициенты в модели, полученные в результате той или иной процедуры идентификации.  [c.147]

Одним из возможных применений некоторых идей пороговой логики и схем постоянного тока для цифровых вычислений оказались схемы с многоуровневыми выходами и входами. Действительно, диапазон выхода операционного усилителя нетрудно разбить на ряд дискретных уровней, имеющих допуски, значительно превышающие его собственные "погрешности. Так, используя операционный усилитель с погрешностью до 1 % от шкалы выхода, можно на основе десятка таких усилителей построить арифме-тическое устройство, охватывающее диапазон переменных в 10 . Это значительно превышает диапазоны большинства современных чисто цифровых устройств, построенных на двоичной системе счисления.  [c.164]

С развитием АСУ ТП, в особенности таких новых областей, как управление электроприводом, и массовых локальных систем, например в автомобилестроении (автоматическое регулирование зажигания, устройства управления и блокировки торможения и т. п.), операционные усилители и другие схемы постоянного тока начинают выполнять в составе этих систем все более изощренные и неожиданные функции, а требования к их надежности, экономичности и точности непрерывно растут. В большинстве этих систем управление ведется не просто по ПИД-закону, а с использованием нелинейностей и большого числа логических операций над аналоговыми сигналами. Отсюда возникает неносредственпый переход к системам программного регулирования и управления. Благодаря своей способности обеспечивать выполнение самых разнообразных операций и преобразований сигналов, схемы постоянного тока становятся в этих системах незаменимыми элементами.  [c.183]

Схема такого генератора с электромагиитныл коммутирующим устройством показана на рис. 75, б. Конденсаторы 67 и С2 заряжаются от источника постоянного тока. Обмотка управления ОУ мощного поляризованного реле РИ питается неносредствеиио от сварочного трансформатора СТ. В цепи обмотки ОУ включены индуктивность L1 и сонротивление R4, позволяющие регулиро-  [c.139]

На рис, 79 приведена электрическая схема установки типа УДГ, где показаны основные элементы. Сварочный трансформатор СТ типа ТРПШ позволяет автоматизировать работу установки режим сварки регулируют путем изменения величины постоянного тока в обмотке нодмагничивания ОУ. Управляющим сигналом является потенциал с движка потенциометра R3, который изменяет режим работы транзистора Т1. Ток, пропускаемый этим транзистором, усиленный магнитным усилителем МУ, поступает на обмотку управления ОУ. В случае обрыва дуги на электродах напряжение возрастает до напряжения холостого хода источника питания, в результате чего срабатывает реле Р и подключает в работу осциллятор для возбуждения дуги вновь.  [c.149]

mash-xxl.info

схема постоянного тока - это... Что такое схема постоянного тока?

 схема постоянного тока

Medicine: constant current circuit

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

• схема постоянного контроля изоляции по отношению к земле
• схема постоянного тока пульта управления

Смотреть что такое "схема постоянного тока" в других словарях:

• Постоянного тока машина —         электрическая машина, в которой происходит преобразование механической энергии в электрическую энергию постоянного тока (генератор) или обратное преобразование (двигатель). П. т. м. обратима, т. е. одна и та же машина может работать и как …   Большая советская энциклопедия

• ПОСТОЯННОГО ТОКА МАШИНА — электрич. машина, преобразующая механич. энергию вращения в электрич. энергию пост. тока (генератор) или электрич. энергию пост. тока в механич. энергию вращения (двигатель). П. т. м. обратима, т. е. одна и та же машина может работать и как… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• Постоянного тока усилитель —         транзисторный или ламповый усилитель сколь угодно медленно меняющихся электрических сигналов. П. т. у. обычно используют в приборах измерительной техники и автоматики (в сочетании с разного рода датчиками, например Фотоэлементом,… …   Большая советская энциклопедия

• Высоковольтная линия постоянного тока — (HVDC) используется для передачи больших электрических мощностей по сравнению с системами переменного тока. При передаче электроэнергии на большие расстояния устройства системы HVDC менее дороги и имеют более низкие электрические потери. Даже при …   Википедия

• СТО 70238424.29.240.10.011-2011: Преобразовательные подстанции и вставки постоянного тока. Условия создания. Нормы и требования — Терминология СТО 70238424.29.240.10.011 2011: Преобразовательные подстанции и вставки постоянного тока. Условия создания. Нормы и требования: 3.1.4 батарея конденсаторная : Электроустановка, состоящая из последовательно или параллельно или… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Электропоезд постоянного тока ЭР2 — Электропоезд ЭР2 ЭР2 1290 «Карелия» на станции Невская Дубровка В эксплуатации с 1962 Производитель Рижский вагоностроительный, Рижский электромашиностроительный, Калининский вагоностроительный Серия …   Википедия

• Выборг (вставка постоянного тока) — У этого термина существуют и другие значения, см. Выборг (значения). Координаты: 60°40′49″ с. ш. 28°55′07″ в. д. / 60.68027 …   Википедия

• Высоковольтная линия постоянного тока Волгоград-Донбасс — Высоковольтная линия постоянного тока Волгоград Донбасс …   Википедия

• схема — 2.59 схема (schema): Описание содержания, структуры и ограничений, используемых для создания и поддержки базы данных. Источник: ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10032 2007: Эталонная модель управления данными 3.1.17 схема : Документ, на котором показаны в виде… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• схема монополярная — 3.1.5 схема монополярная : Электрическая схема высоковольтной преобразовательной подстанции, один полюс постоянного тока которой имеет полярность напряжения +Ud (или Ud), а второй полюс постоянного тока заземлен; Источник: СТО 702 …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• схема биполярная — 3.1.2 схема биполярная : Электрическая схема высоковольтной преобразовательной подстанции, содержащая два полюса постоянного тока различной полярности по отношению к земле; Источник: СТО 70238424.29.240.10.011 2011: Преобразовательные подстанции… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

universal_ru_en.academic.ru

---

• 
  Схема управления лифтом
• 
  Схема установки септика
• 
  Схема установки септика
• 
  Схема электромагнитный замок
• 
  Схема электромагнитный замок
• 
  Схема постройки беседки из дерева с чертежами
• 
  Схема постройки беседки из дерева с чертежами
• 
  Схема утепления потолка
• 
  Схема утепления потолка
• 
  Схема управления двигателя
• 
  Схема управления двигателя