Глава 5. Схемы и конструктивное исполнение гпп и рп

коммутации цеховых подстанций ЗУР их оборудование состоит из трансфор­матора с вводом высокого напряжения и щита вторичного напряжения.

Отдельно стоящие цеховые подстанции применяют редко, например при питании от одной подстанции нескольких цехов, при невозможности разме­щения подстанций внутри цехов или у наружных их стен по соображениям производственного или архитектурного характера, при наличии в цехах пожа-ро- или взрывоопасных производств.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите исходные данные, необходимые для выбора главных понизи­тельных и распределительных подстанций.

1. Каковы особенности выбора схем и оборудования ГПП?

2. Поясните особенности выбора силовых трансформаторов в системах электро­снабжения.

3. Укажите количественные значения рабочих и аварийных нагрузок силовых трансформаторов.

2. Изобразите схемы блочных подстанций ГПП.

4. Рассмотрите во времени изменение взглядов на применение выключателей на высокой стороне ГПП.

5. Упрощенно изобразите возможные схемы подстанции 5УР на стороне низко­го (и среднего) напряжения 6-10 кВ.

6. Представьте различные варианты схем подстанций с резкопеременной и удар­ной нагрузками.

7. Какие принципы используются при разработке схем печных подстанций для разделения печной и спокойной нагрузок?

10. Опишите компоновки ОРУ заводских подстанций и по справочникам най­дите габариты основного оборудования, устанавливаемого на ОРУ.

11. Изобразите планы и компоновки подстанций 4УР с отдельно стоящими трансформаторами и совмещенными с КТП.

6.1. Классификация устройств энергетической электроники

221

Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника в системах электроснабжения

6.1. Классификация устройств энергетической электроники

Энергетическая (силовая) электроника — техника, управляющая большими потоками электроэнергии с использованием мощных электронных приборов (вентилей).

Первыми электронными приборами были ртутные вентили (начало—сере­дина XX века), в 1948 г. изобретен транзистор и в 1956 г. создан мощный уп­равляемый полупроводниковый прибор — тиристор. Полупроводниковые ди­оды, тиристоры и симисторы резко расширили сферу применения электронных устройств. С началом 80-х годов связано освоение полностью управляемых полупроводниковых приборов — мощных биполярных и поле­вых транзисторов, запираемых тиристоров и биполярных транзисторов с изолированным затвором. Одновременно были разработаны устройства энер­гетической электроники и на их основе — электроснабжение. Эффективное решение проблемы энергосбережения, с учетом мощных потоков энергии, должно опираться: 1) на разработку устройств энергетической электроники, снижающих потери и повышающих качество электроэнергии в самом элект­роснабжении; 2) на осуществление электроснабжения, повышающего энерго­эффективность технологических процессов.

К устройствам предъявляют следующие требования: компенсация реактив­ной мощности, снижение гармонического воздействия на питающую сеть и нагрузку, симметричность режима работы, улучшение динамики пуска и ос­танова агрегатов, уменьшение фактора регулирования на энергетические по­казатели системы электроснабжения.

Классификация устройств энергетической электроники по признаку пре­образования частоты (рис. 6.1).

1. Устройства без преобразования частоты. Контакторы и регуляторы пере­менного и постоянного напряжения, выполняющие коммутирующие и регу­лирующие функции в качестве самостоятельных или в составе более сложных устройств (пример — статические компенсаторы реактивной мощности пря­мой и косвенной компенсации). Работа контакторов и регуляторов осуществ­ляется без преобразования (с нулевой кратностью преобразования) частоты питающего напряжения.

2) Устройства с однократным преобразованием частоты. Выпрямление с помощью выпрямителей (В), обратным преобразованием (инвертированием) с помощью зависимых (ЗИ) и автономных (АИ) инверторов, однократное преобразование переменного тока одной частоты в энергию переменного то-

222 Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника

Устройства энергетической электроники (силовой преобразовательной техники)

С нулевой кратностью преобразо­вания частоты

С однократ­ным преоб­разованием частоты

С двукрат­ным преоб­разованием частоты

С многократ­ным преоб­разованием частоты

/, >0

_X

я

S

s

« а с 3 Ю

1
в
	//	1 = 0	;аторы
зи			Компен(

fi>0

_X

_н

о, У ю 2 о ^г v о, С

/п = 0

АИ

т

/,^>0

/7=/|

I ⁵

j в о

1 «О С,

о ! и

' а с

«С о я

s в

X

D.JS 2 О

f, = 0 f,>0

к

_{IX I}

к

_X

_а

_{X X}

// = 0 /j >0 f,=0 f,=0

3 ч

^I!

- к

_I

а о.

«S о

и о<

го X

_{X I III III}

АИ

зи

_{X I"iX^I}

f,>0

f₂>0

Л=/, /,=/7

// >0

К о Я

о п н

m га о

fr а. ь

Ч о <Ч

Я о ^v

с

нпч

x

о

2

о

_"Г

f₂=f,

KPM

■//77 = 0

АИ

//72 >0

_I

Л	=0
и>
3	§
CQ	X
s S
<L>	с
•е-	S
m	я
о	т
)нерг	сточ

о

Рис. 6.1. Классификация устройств энергетической электроники

ка другой частоты с помощью непосредственных преобразователей частоты (НПЧ).

3) Устройства с двукратным преобразованием энергии и частоты. Типич­ный представитель — преобразователь частоты со звеном постоянного тока (ПЧ), где энергия переменного тока с помощью В сначала преобразуется в энергию постоянного тока, а затем с помощью АИ инвертируется в энергию

6.2. Устройства без преобразования частоты

223

переменного тока другой (при необходимости регулируемой) частоты. Дву­кратное преобразование энергии при равенстве входной и выходной частот осуществляют реверсивные преобразователи, а при отсутствии активной мощ­ности, потребляемой на промежуточной нулевой частоте, — статические ком­пенсаторы реактивной мощности.

4) Устройства с многократным преобразованием энергии и частоты, при­меняемые при создании экономичных источников питания с улучшенными массогабаритными показателями для электротехнологических установок.

6.2. Устройства без преобразования частоты

Электронные контакторы (К) и регуляторы (Р) имеют большую перспек­тиву промышленного применения при обеспечении экономичности, надеж­ности, бесперебойности и быстродействия систем электроснабжения.

Контактор — устройство, первой функцией которого является коммутация (включение или отключение) и второй — управление переходными процесса­ми, возникающими при коммутациях, в целях их оптимизации. Регулятор — устройство, позволяющее дискретно или плавно регулировать напряжение, а следовательно, мощность.

К числу преимуществ электронных контактов и- регуляторов следует отне­сти: отсутствие дугообразования на контактах и дугогасящих устройствах, вы­сокое быстродействие и хорошую управляемость, повышенный срок службы и надежность, практически неограниченное число включений и отключений, хорошую избирательность в защитах, возможность работы при высоких час­тотах, в сложных климатических условиях, агрессивных и взрывоопасных средах, хорошие массогабаритные показатели, малую мощность управления, простоту и технологичность конструкции, возможность унификации в сетях различного напряжения путем замены только класса вентилей. Контакторы и регуляторы переменного напряжения применяют в качестве бесконтактной коммутирующей и регулирующей аппаратуры в сетях до 1 кВ (разрабатыва­ются устройства и для 10 и 35 кВ). Замена, где это возможно, масляных вы­ключателей с полным временем отключения 0,2 с на бесконтактные элек­тронные выключатели со временем отключения 0,01 с снимает проблему термической и облегчает условия электродинамической стойкости (один удар) и резко уменьшает время АВР, что важно для ряда технологических процессов. Контакторы и регуляторы переменного напряжения применяют для регулирования напряжения силовых и преобразовательных трансформа­торов под нагрузкой, для мягкого пуска, останова и регулирования по задан­ному закону мощности электротехнологических установок и электроприво­дов, для изменения порядка следования фаз при реверсировании и электродинамическом торможении электрических машин, а также в различ­ных устройствах компенсации реактивной мощности и повышения качества электрической энергии.

224