ВЫПРЯМИТЕЛИ СЕРИИ В-ТПЕД 
ДЛЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ 
ГОРОДСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА

В качестве выпрямителей для тяговых подстанций городского электрического транспорта применяется комплект из преобразовательной секции выпрямителя серии В-ТПЕД производства ЗАО «ЭТК «Плутон» и сухого или масляного преобразовательного трансформатора. Сухие трансформаторы изготавливаются по технологии RESIBLOC^® (компания АВВ, ФРГ) или по технологии NOMEX (отечественное производство).

Трансформаторы RESIBLOC^® разработаны специально для работы на тяговых подстанциях городского электрического транспорта в составе выпрямителей серии В-ТПЕД производства ЗАО «ЭТК «Плутон».

Выпрямители серии В-ТПЕД производятся на различные номинальные токи по «нулевой» схеме с уравнительным реактором и трехфазной «мостовой» схемам выпрямления (см. Таблицу 1).

Таблица 1. Типы выпрямителей

СЕКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ СЕРИИ В-ТПЕД 

При разработке и изготовлении преобразовательных секций выпрямителей серии В-ТПЕД были применены самые современные технологии, материалы и комплектующие известных мировых производителей. Преобразовательные секции выпрямителя построены на силовых таблеточных диодах 2500 А 25-го класса производства компании VISHAY (ранее INTERNATIONAL RECTIFIER). Охлаждение преобразовательных секций – воздушное естественное.

Силовая часть выполнена с применением технологии необслуживаемых контактных соединений. Использованы специальные компенсирующие устройства производства ФРГ, которые стабилизируют прижим на контактных соединениях, независимо от температуры и тепловых суточных и сезонных колебаний. При сборке преобразовательных секций каждое болтовое контактное соединение обжимается с помощью моментного ключа определенным тарированным усилием в соответствии со стандартами, и указанное усилие сохраняется на протяжении всего срока эксплуатации. Благодаря этому при эксплуатации нет необходимости в контроле, периодической подтяжке, зачистке контактных соединений. Стабилизация контактного соединения повышает пожаробезопасность преобразовательных секций и подстанции в целом.

Деление тока по параллельным ветвям в «мостовой схеме» - принудительное, осуществляется с помощью эффективных индуктивных делителей, обеспечивающих деление токов между параллельными ветвями не хуже 5%. Таким образом, в процессе эксплуатации преобразователей, в случае замены силового диода – нет необходимости в подборе диодов по прямому и обратному падению напряжения.

Равномерность деления токов сохраняется также в процессе эксплуатации при естественном уходе параметров силовых диодов. Это важный критерий надежности и отсутствия необходимости периодического контроля оборудования в процессе эксплуатации.

Преобразовательные секции выпрямителей серии В-ТПЕД обладают встроенной защитой от внешних коммутационных перенапряжений со стороны переменного тока на базе варисторов и RC-цепей. Для снижения внутренних коммутационных перенапряжений и уровня радиопомех силовые диоды зашунтированы RC-цепями.

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ

Рис. 2   Промышленный контроллер PP65 с функцией визуализации

Преобразовательные секции выпрямителей серии В-ТПЕД оснащены микропроцессорной системой управления и диагностики.

Микропроцессорная система управления и диагностики, выполненная на основе промышленного контроллера PP65 производства Bernecker&Rainer (Австрия), позволяет:

• управлять работой высоковольтного и быстродействующего выключателями с соблюдением необходимого алгоритма;
• обеспечивать контроль некоторых параметров тягового трансформатора;
• обеспечивать контроль за состоянием каждого диода по четырем критериям: «нормальная работа», «ухудшение параметров» (потеря класса), «обрыв», а также осуществлять контроль температуры диодов с выдачей информации на панель визуализации. Диагностирование по этим критериям позволяет существенно увеличить срок безаварийной работы сверх 80000 часов (9 – 10 лет). При этом во время работы в динамике производится мониторинг параметров каждого диода;
• обеспечивать связь с системой верхнего уровня. Панель визуализации представляет собой промышленный контроллер модульного типа с жидкокристаллическим экрфуаном с псевдосенсорными органами управления.

В мнемонической форме изображаются условные обозначения состояния диодов выпрямителя, графики распределения обратного напряжения между диодами и температуры ветвей.

На главное окно выведены сигналы:

• газовая защита (для масляного трансформатора);
• газовая сигнализация (для масляного трансформатора);
• перегрев трансформатора (I ступень);
• перегрев трансформатора (II ступень);
• неисправность диагностики
• земляная защита;
• отсутствие связи;
• перегрев преобразовательной секции;
• пробой диода;
• параметры диода.

В процессе эксплуатации силовых полупроводниковых приборов, особенно в тот период, когда гарантированный ресурс работы приборов исчерпан, необходимо иметь информацию о состоянии диода, соответствия его классу и т.д. 

В случае изменения параметров диода до уровня, соответствующему критичному для данной схемы (для применяемых диодов), о чем сигнализирует система диагностики, силовой диод можно заменить в бестоковую паузу, не доводя выпрямитель до аварийного отключения в результате пробоя диода, который может произойти в случае дальнейшего ухудшения параметров прибора (снижения класса).

Информацию о состоянии выпрямителя и его элементов можно наблюдать на панели визуализации или на мониторе компьютера с помощью специализированной программы.

В преобразовательных секциях выпрямителя реализована возможность связи с системой управления верхнего уровня (центральной панелью подстанции, установленной в комплекте распредустройства РУ-600, устройствами защиты распредустройств среднего напряжения, диспетчерским пультом системы телемеханики) как по обычной многопроводной связи через клеммник, так и по двухпроводной связи через порт RS-485 на расстояние до 1200 м.

Рис. 3. Окна параметров выпрямителя на экране промышленного контроллера

ТРАНСФОРМАТОРЫ RESIBLOC^®

Рис. 4 Трансформатор технологии RESIBLOC®

В качестве преобразовательного трансформатора ЗАО «ЭТК «Плутон» поставляются современные сухие трансформаторы, изготавливаемые по технологии RESIBLOC^®, мощностью от 1000 кВА до 40 000 кВА с различными сочетаниями напряжений ВН и НН (до 45кВ). Трансформаторы RESIBLOC^® сертифицированы Госстандартом России и успешно эксплуатируются на тяговых подстанциях городского электрического транспорта и метрополитенов Европы, России, Украины, республики Беларусь, Азербайджанской республики и др.

Трансформаторы имеют оригинальную конструкцию первичной и вторичных обмоток, выполняемых из медного провода и алюминиевой фольги. Бандажируются обмотки стекловолоконной нитью, пропитанной эпоксидным компаундом. Благодаря оригинальной конструкции обмоток и технологии нанесения компаунда, трансформаторы RESIBLOC^® способны выдерживать максимальные колебания температурных расширений без повреждения поверхности компаунда и без образования микротрещин. Это единственные сухие трансформаторы, способные работать при температурах минус 60 °С.

Трансформаторы работают в условиях 100 % влажности и в условиях конденсации водяных паров, а также в условиях химического загрязнения.

Трансформаторы могут быть оснащены радиальными вентиляторами с низким уровнем шумов, что позволяет увеличить нагрузку до 140%  номинальной мощности.

Устойчивость обмоток трансформатора к механическим нагрузкам составляет 650 – 750 Н/мм², что на порядок выше, чем у ближайшего конкурента – трансформаторов, изготовленных по технологии GEAFOL^®. Описанный параметр особенно важен для преобразовательных трансформаторов, работающих в режиме частых пусковых токов. Все компоненты трансформаторов прошли испытания на отсутствие токсичности. Все материалы негорючие и не поддерживают процесс горения. Степень защиты трансформаторов - IP00, IP21, IP23, IP54 в соответствии со стандартами ГОСТ 14254-96, EN 60 529.

Трансформатор RESIBLOC^® допускает перегрузку до тех пор, пока наиболее горячая точка нагрева трансформатора не достигнет 155 °С.

По желанию заказчика трансформаторы поставляются с электронным блоком контроля температуры. Блок снабжен двумя уставками: на 140 °С – сигнал тревоги и на 155 °С – выключение нагрузки. Возможна также третья уставка на 130 °С – включение принудительной вентиляции.

Благодаря описанным технологическим и конструктивным особенностям, трансформаторы RESIBLOC^® хорошо вписываются в концепцию подстанции, не требующей обслуживания.