МОЩНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПЕРЕДВИЖНОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
для печей графитации прямого нагрева
Производство графитированных электродов включает в себя ряд операций по термической обработке углеродных изделий. В промышленности получили широкое распространение печи графитации прямого нагрева (ППН) или печи Кастнера. Графитация в ППН позволяет существенно уменьшить расход электроэнергии и повысить качество электродов. ППН представляет собой электрическую печь сопротивления, где углеродистые заготовки, выступающие в качестве элемента конструкции печи, окруженные слоем теплоизоляционной углеродистой шихты, являются активным электрическим сопротивлением нагрузки в общей цепи агрегата графитации: источник электропитания – металлические шинопроводы – печь.
В качестве базового конструктива источника электропитания выбран вариант передвижного, полностью управляемого выпрямителя исходя из соображений, перечисленных ниже.
- В передвижной конструкции не требуются сложная и технически трудновыполнимая разводка шин постоянного тока.
- Не используются дорогостоящие разъединители для цепей постоянного тока печей.
- Полностью управляемый (плавно регулируемый) выпрямитель позволяет обеспечить самые высокие технологические требования к режимам термической обработки электродных заготовок
Использование передвижных выпрямителей для ППН на сегодня является мировой тенденцией. Общий вид разработанного и изготовленного выпрямителя с устройством сжатия колон и кабелями постоянного тока, соединяющими выпрямитель с печью показан ниже.
Выпрямитель выполнен по 12-пульсной схеме выпрямления. Тиристорный вариант выпрямителя, по сравнению с диодным, имеет перечисленные ниже преимущества:
- обеспечивает плавное регулирование выходного напряжения от 0 до номинального значения;
- реализует быстродействующую защиту от коротких замыканий воздействием на управляющие электроды тиристоров, что повышает надежность выпрямителя;
- позволяет осуществлять коммутации ВВ и РПН трансформатора с предварительным плавным снижением тока до 0, что повышает их ресурс и надежность;
- позволяет значительно снизить деградацию отдельных характеристик со временем (в частности, дросселей насыщения, что приводит к асимметрии токов по фазам вентильных обмоток и, как следствие, к снижению токовой нагрузки выпрямителя).
Незначительное отличие стоимости тиристоров от стоимости диодов делает тиристорный вариант предпочтительней как по стоимости, так и по функциональным возможностям.
Управление напряжением (током) выпрямителя может быть плавным во всем диапазоне изменения нагрузки, но не является лучшим вариантом с т. з. энергетических показателей и влияния на питающую сеть. Поэтому в качестве основного варианта предусмотрено плавно – ступенчатое управление, заключающееся в сочетании переключения ступеней РПН трансформатора с плавным регулированием внутри диапазона одной или 2-х ступеней.
В изделии применяется жидкостное охлаждение. Во внешнем контуре используется техническая оборотная вода, во внутреннем – деионизированная вода и масло.
Для надежной работы выпрямителя системы охлаждения выполнены резервированными как по насосам, так и по теплообменным элементам.
В качестве устройства коммуникации с сетью 10кВ передвижного выпрямителя используется разъединитель пантографного типа.
| № | Наименование характеристик | Ед.изм. | Значение |
| Выпрямитель | |||
| 1 | Напряжение питающей сети | В | 10 000 |
| 2 | Частота | Гц | 50 |
| 3 | Способ срабатывания переключателя ответвлений | РПН | |
| 4 | Номинальное выходное напряжение | В | 150 |
| 5 | Диапазон плавного регулирования выходного напряжения | В | 0-150 |
| 6 | Номинальный выходной ток | кА | 180 |
| 7 | Эквивалентная пульсность схемы выпрямления | 12 | |
| 8 | Количество резервных тиристоров на одно плечо | шт. | 1 |
| 9 | Излучение шума на расстоянии 1 м, макс. | дб (А) | 80 |
| 10 | Количество электроприводов перемещения | шт. | 4 |
| 11 | Номинальное напряжение электропривода перемещения | В | 380 |
| 12 | Максимальная (регулируемая) скорость передвижения | м/мин. | 6 |
| 13 | Габариты | мм | 11673х6895х6345 |
| Фильтро-компенсирующее устройство | |||
| 14 | Суммарная установленная мощность | квар | 8400 |
| 15 | Суммарная генерируемая мощность при номинальном напряжении | квар | 6474 |
Коэффициент полезного действия выпрямителя в номинальном режиме работы (при номинальных входных и выходных параметрах) – не менее 96,5 %.
Коэффициент мощности с учетом фильтро-компенсирующей установки при работе выпрямителя не на крайних ступенях РПН – не ниже 0,97.
Выпрямитель установлен на передвижной самоходной платформе, передвигающейся по рельсовому пути. На самоходной платформе выпрямительного агрегата (СПВА) расположены:
- преобразовательный трансформатор с системой охлаждения;
- 2 контейнера с преобразовательными секциями и системами охлаждения;
- шинопровод постоянного тока с системой охлаждения;
- шинопровод переменного тока;
- разъединитель пантографного типа для коммуникации с сетью 10кВ;
- 2 пульта местного управления движением СПВА;
- шкаф распределения напряжения собственных нужд;
- трубы для разводки оборотной воды;
- шкафы с системами управления выпрямителем, СП и движением СПВА;
- измерители постоянного тока;
- лотки с проводами цепей вторичной коммутации.
Выпрямитель успешно эксплуатируется с 10.2017 г. на электродном заводе.