Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Наладка устройств электроснабжения напряжением выше 1000 В

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Общие испытания и проверка электрооборудования подстанций

Регулирование электрических величин.

Регулирование тока.

Устройства для регулирования тока должны обеспечивать:

  • а) непрерывное изменение тока в заданных пределах;
  • б) поддержание неизменным установленного значения тока независимо от изменения температурных условий или параметров нагрузки в ходе испытаний, например, от изменения индуктивности обмотки электромагнита при перемещении сердечника;
  • в) выполнение особых требований, например, плавность регулирования, синусоидальная форма кривой тока и др.

Наиболее универсальными свойствами обладают резисторные схемы регулирования, их применение ограничивается только трудностью подбора резисторов на большие токи. Простейшая схема рис.2.1,а пригодна лишь для токов до 5... 10 А, посредством комбинированной схемы рис.2.1,6 можно регулировать токи порядка 50 А. В обеих схемах плавное регулирование производится реостатом R, а резистор R0 исключает возможность короткого замыкания при переводе движка потенциометра R в одно из крайних положений (левое по схеме рис.2.1).

Схемы регулирования тока посредством переменных резисторов

Рис.2.1. Схемы регулирования тока посредством переменных резисторов: а - простая; б - комбинированная

Сопротивление резисторов Rl, R2 ...RN подбирается так, чтобы максимальное значение тока на каждой ступени регулирования по крайней мере в 1,2... 1,3 раза превышало то минимальное его значение, которое может быть получено на следующей ступени регулирования. Отношение минимального значения тока к максимальному на первых ступенях регулирования должно быть не более 0,7 с тем, чтобы можно было проверить коэффициент возврата реле, пользуясь только реостатом R. Для определения тока возврата при больших значениях тока сначала отключают резисторы Rl, R2 ...RN.

Во время проверки электромагнитных элементов значение тока в обмотке может изменяться в зависимости от положения сердечника (якоря). Это связано с тем, что при отпущенном якоре индуктивное сопротивление обмотки невелико по сравнению с активным, но возрастает в несколько раз при подтянутом якоре. Соответствующее увеличение полного сопротивления обмотки приводит к уменьшению тока в ней и, как следствие, к ослаблению притягивания якоря к магнитопроводу, нечеткой работе контактной системы и пр. Обычно задаются уменьшением тока на 3...5% и до 10% при больших токах. Соблюдение этих условий требует, чтобы сопротивление регулировочного резистора существенно превышало полное сопротивление обмотки, а это, в свою очередь, предполагает, что напряжение источника питания должно быть достаточным для создания необходимого тока. Если напряжение имеющихся понижающих трансформаторов меньше, чем требуется для обеспечения стабильности тока, можно рекомендовать включение двух трансформаторов с последовательным соединением их вторичных обмоток. Реостаты следует выбирать так, чтобы плотность тока в обмотке была небольшой, а сопротивление их незначительно изменялось с нагревом.

Характеристики ряда элементов электрических цепей зависят от формы кривой тока. Так, питание несинусоидальным током вызывает изменение токов срабатывания и выдержек времени реле, вибрацию якоря и пр. Отклонение формы тока или напряжения от синусоидальной объясняется наличием высших гармонических, т.е. составляющих, частота которых выше основной, первой гармонической составляющей. Причинами появления высших гармоник могут быть:

  • а) искажение фазных напряжений, в связи с чем рекомендуется в необходимых случаях использовать линейное напряжение;
  • б) насыщение стальных магнитопроводов;
  • в) нелинейность внутреннего сопротивления источника питания;
  • г) наводки и помехи в цепях управления.

Чтобы приблизить форму тока к синусоиде, в цепь вводят активное сопротивление в виде добавочных резисторов.

Для регулировки тока часто применяются автотрансформаторы, нагрузочные трансформаторы (рис.2.2). Схема рис.2.2 проста и удобна, но ее нагрузочные возможности ограничиваются сравнительно небольшой мощностью широко применяемых ползунковых реостатов с сопротивлением 50... 100 Ом на ток 3...5 А. Схемы с автотрансформатором на ток 9 - 10 А позволяют получить на вторичной стороне, достаточно распространенных трансформаторов типа ОСО-0,25 (250 Вт) напряжением 220/12 В, ток порядка 100 А (рис.2.2,б,в). С точки зрения качества регулирования и гармонического состава тока безразлично, в какую цепь трансформатора - первичную или вторичную - включать добавочный резистор R. Нужно только учитывать, что сопротивление его при включении в первичную цепь трансформатора с коэффициентом трансформации п должно быть в п2 раз больше, чем при включении во вторичную цепь. Так, например, сопротивление резистора на стороне 220 В должно быть в (220/12)2 = 336 раз больше, чем на стороне 12 В.

Схемы регулирования тока нагрузки понижающих трансформаторов

Рис. 2.2. Схемы регулирования тока нагрузки понижающих трансформаторов

Для получения больших токов требуются понижающие трансформаторы специального изготовления. Они являются составной частью нагрузочных комплексов, выпускаемых отдельными фирмами, или их изготавливают собственными силами пусконаладочные и энергоэксплуатационные предприятия.

Обычно в качестве магнитопровода используются ленточные или тороидальные сердечники сечением 30...50 см2. Первичная (сетевая, на 220 или 380 В) обмотка состоит из 100...300 витков, вторичная выполняется в виде одного или нескольких витков кабеля или шины. Вторичная ЭДС трансформатора составляет 2...4 В, масса - до 30 кг.

Нагрузочный трансформатор работает практически в режиме короткого замыкания, как трансформатор тока. Но есть существенное отличие в использовании нагрузочных трансформаторов малой или большой мощности: если в первом случае максимальное значение тока ограничивается внутренним сопротивлением трансформатора, то во втором преобладающее значение может иметь сопротивление внешних соединений. Здесь важно иметь в виду еще и то, что внешнее индуктивное сопротивление медных проводников большого сечения (100 мм2 и выше) оказывается больше, чем активное. Так, например, активное сопротивление 1 м прямого и обратного проводников из меди сечением 200 мм' будет 0,17 мОм, индуктивное же сопротивление этих проводников, расположенных на расстоянии 0,3 м друг от друга, составит 0,45 мОм ( рис.2.3), а полное 0,49 мОм (внутренним индуктивным сопротивлением можно пренебречь). В этих условиях нельзя ожидать ток больше 4 кА от трансформатора с вторичным напряжением 2 В, даже если не считаться с его внутренним сопротивлением, и основной возможностью повышения тока остается сокращение длины соединительных проводов и расстояния между ними.

Действительно, увеличение сечения проводов не даст ощутимого эффекта, так как уменьшится только активная составляющая сопротивления, а повышение напряжения путем увеличения количества витков вторичной обмотки трансформатора приведет к возрастанию его внутреннего сопротивления (активное сопротивление обмотки прямо пропорционально числу витков, индуктивное - квадрату числа витков). Но если сократить расстояние между соединительными проводами до 0,1 м, а длину их до 0,5 м, то внешнее индуктивное сопротивление проводов уменьшится до 0,16, активное до 0,09, а полное до 0,18 мОм, и тогда расчетное значение тока на той же отпайке трансформатора будет 11 кА (практически, конечно, значительно меньше из- за влияния сопротивления контактов и нагрузки). Таким образом, для получения возможно больших значений тока от данной нагрузочной установки необходимо выполнить следующие рекомендации:

  • 1) приблизить, насколько возможно, нагрузочный трансформатор к нагрузке, а соединительные провода друг к другу;
  • 2) сечение проводников вторичной обмотки трансформатора и соединительного кабеля должно быть возможно большим;
  • 3) обеспечить надежные контактные соединения в цепи нагрузки (с помощью зажимов, струбцин и т.п.)

Ток в первичной обмотке нагрузочных трансформаторов может достигать достаточно больших значений, намного превышающих допустимый ток ЛАТРа.

Так, например, при вторичном токе 10000 А и коэффициенте трансформации 100 нагрузочного трансформатора первичный ток последнего превысит 100 А. Силу тока такого порядка можно регулировать с помощью:

  • а) автотрансформаторов;
  • б) жидкостных реостатов;
  • в) полупроводниковых регуляторов.
Внешнее индуктивное сопротивление двух проводов

Рис. 2.3. Внешнее индуктивное сопротивление двух проводов: L - длина соединительных проводов; S - площадь поперечного сечения провода; х - индуктивное сопротивление проводов

С технической точки зрения применение автотрансформаторов является наилучшим способом, но ограничивается тем, что они тяжелы и громоздки. Так, масса автотрансформатора типа АОМН-40-220 на ток 40 А составляет 70 кг. Полезно иметь в виду (особенно при настройке токовой отсечки), что в кратковременном режиме автотрансформаторы могут быть значительно перегружены: например, регулятор РНО-250-10 с номинальным током 40 А допускает ток 180 А в течение 1 мин; при этом подвижный контакт должен быть надежно зафиксирован и перемещать его под нагрузкой нельзя.

Жидкостные реостаты в одно- или трехфазном исполнении состоят из сосуда с подсоленной или подкисленной водой, в котором расположены электроды из меди, латуни, оцинкованной стали и пр. Нагрузка регулируется изменением площади электродов, погружаемых в электролит, или расстояния между ними. При всей простоте их конструкции жидкостные реостаты не находят широкого применения в связи с тем, что они требуют отдельного изготовления, а также имеют нестабильное сопротивление.

В ряде случаев оптимальным решением является применение полупроводниковых регуляторов, сравнительно легких и малогабаритных, которые к тому же могут быть изготовлены практически на любую силу тока. В однофазном исполнении регулятор тока до 1...2 к А содержит два управляемых полупроводниковых вентиля, включенных встречно-параллельно (обычно - тиристоры или симистор); при большем токе применяется параллельное включение нескольких вентилей. В последние годы нашли применение силовые IGBT- транзисторы, работающие в ключевом режиме. Единственным препятствием к использованию таких регуляторов является искажение формы кривой тока. Действительно, в процессе регулирования вентили открываются (отпираются) не в начале полупериода напряжения, а с запаздыванием, отсекая таким образом начальную часть полупериода (рис.2.4).

Форма напряжения и тока при регулировании посредством управляемых вентилей

Рис.2.4. Форма напряжения и тока при регулировании посредством управляемых вентилей

Чем больше угол отсечки а (угол запаздывания отпирания, угол регулирования), тем меньше будет ток нагрузки и тем больше форма его будет отличаться от синусоиды. Это отличие численно оценивается коэффициентом формы, который представляет собой отношение действующего значения периодической величины к ее среднему значению, и для синусоидального напряжения, в частности, равен кф = U/UCp = 1,11. Зависимость действующего и среднего значений напряжения и коэффициента формы от угла регулирования а приведена на рис.2.5.

Зависимость действующего (U), среднего (U) значений напряжения и коэффициента формы Кф от угла регулирования а

Рис.2.5. Зависимость действующего (U), среднего (Ucp) значений напряжения и коэффициента формы Кф от угла регулирования а

Опытным и расчетным путем установлено (Ленинградское пусконаладочное управление треста Севзапэлектромонтаж), что тиристорные регуляторы можно использовать для испытания электромагнитных реле при условии, если угол регулирования не превышает 90°, а измерения производятся либо аналоговыми приборами, непосредственно реагирующими на среднеквадратичное (действующее) значение тока (приборы электромагнитной или электродинамической системы), либо цифровыми приборами, вычисляющими среднеквадратичное значение тока при любой форме сигнала. Токи срабатывания расцепителей автоматов типа АП-50, АЗ 100 и др. практически (с погрешностью 2...3%) не зависят от угла регулирования в широком диапазоне его изменения (до 120°). Вместе с тем тиристорные регуляторы принципиально неприменимы для проверки тех цепей и аппаратов, для которых форма тока имеет существенное значение.

Простейшую схему фазового управления вентилями можно осуществить с помощью RC-цепи. Более совершенные схемы строятся на цифровых или аналоговых микросхемных элементах. В ряде конструкций предусматривается запоминание и автоматическое отключение тока при срабатывании защиты, а также стабилизация тока уставки.

Различные варианты нагрузочных комплектов для испытания максимальных токовых защит выпускаются как российскими, так и зарубежными фирмами (см.3.1). Нагрузочные установки, предлагаемые зарубежной электротехнической промышленностью, имеют достаточно высокие технические характеристики, однако возможность их приобретения и использования ограничивается ценой, иногда на порядок выше, чем отечественных устройств аналогичного назначения. Так, система испытания первичным током ODEN АТ (компания «Пергам») обеспечивает получение нагрузочного тока до 22 кА, но стоимость комплекта составляет $26000 .

Регулируемое напряжение постоянного тока можно получить с помощью устройств переменного тока с выпрямителями на выходе. Во многих случаях (при индуктивной нагрузке, зарядке аккумуляторов и пр.) пульсация выходного напряжения существенного значения не имеет. Надо только иметь в виду, что из-за падения напряжения на вентилях вторичное напряжение нагрузочного трансформатора должно быть на 1 ...3 В выше, чем для получения того же значения переменного тока.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>