Высоковольтное трансформаторно-выпрямительное устройство для электрофильтров

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 191179 (21) 2840940/24-07

«»855754 (5()М. Кл.з с присоединением заявки М

Н 01 F 27/28

Н 02 М 7/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150881, Бюллетень Мо 30

Дата опубликования описания 150881 (53) УДК 621. 314. .228(088.8) (72) Авторы изобретения

A.Ë. Ефремиди и И.Я.Сыричев;, )I ч

I

«1 :--

1 ! в А. 3

t ! (71) Заявитель

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию для электронно-ионной технологии, предназначенному для питания электрофильтров газоочистки и пылеулавливания высокоомных пылей.

Известно трансформаторно-выпрямительное устройство для питания электрофильтров, состоящее из встречнопараллельно включенных тиристоров, токоограничивающего реактора, высоковольтного трансформатора, защитного реактора, высоковольтного выпрямителя с одним заземленным полюсом и противоположным полюсом, подключенньм, к электрофильтру(11.

Однако дйя данного устройства характерны недостаточно высокая надежность работы при повьхаении сопротивления нагрузки из-за появления не- 2О равнофазных режимов работы тиристоров и большие значения токов холостого хода °

Наиболее близким по технической сущности решением к изобретению является высоковольтное трансформаторно-выпрямитвльное устройство, содержащее сетевой тиристорный регулятор, подключенный к трансформаторно-выпрямительному блоку, состоящему из высо- ЗО ковольтного однофаз ного трансформатора с вторичными слоевыми обмотками, мостового выпрямителя с экранами и диагонально расположенными между ними вентильными группами и заградительного реактора,,расположенных в общем баке 2).

Недостатками известного устройства являются невысокая надежность работы при повьыении сопротивления нагрузки (электрофильтров)выше номинального значения, что сопряжено с возникновением неравнофазных режимов работы противовключенных тиристоров и со сбоем работы установки, завышенные значения токов холостого хода установок, Цель изобретения. — повышение надежности и снижение тока холостого хода.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном трансформаторно-выпрямитвльном устройстве для электрофильтров, содержащем сетевой тиристорный регулятор и трансформаторно-выпрямительный блок, состоящий из высоковольтного однофазного транс.форматора с первичной и вторичными слоевыми обмотками, мостового выпрямителя с.симметрирунщими экранами и (84 ) ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ТРАНСФОРМАТОРНО-ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОВ

855754 диагонально расположенными между ними вентильными анодными и катодными группами и заградительного реактора со слоевой обмоткой, расположенных

B общем баке, вторичные обмотки снабжены внутренними и наружными концентрически расположенными экранами, соединенными с линейными выводами, при этом вентильные группы выпрямителя подключены к наружным экранам вторичной обмотки.

Кроме того, катодные группы вентилей поцключены к баку, а анодные группы соединены с наружным слоем обмотки заградительного дросселя.

К зажимам первичной обмотки подключена цепочка из последовательно 15 выключенных резистора и конденсатора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 и 3 конструктивное исполнение, на фиг.4 дополнительный вариант конструкции Щ устройства.

Устройство содержит однофазный повышающий трансформатор 1 с вторичной. слоевой обмоткой 2 и первичной обмоткой 3. Выход вентильных групп

4-7 подключен к заградительному реактору 8. Первичная обмотка защищена экраном 9. Слоевая высоковольтная обмотка снабжена внутренними 10 и H. и наружными 12 и 13 электростатическими экранами, соединенными с выводами А, Б высоковольтной обмотки трансформатора. Кроме того, устройство снабжено катодным 14 и анодным 15 электростатическими экранами. В установках электрогазоочистки катоц, как правило, заземлен.

На фиг.1 пунктирно показаны в виде конденсаторов искусс1венно образованные емкости 16-23 между. экранами.

Низковольтная обмотка трансформато- QQ ра через токоограничивающий реактор

24 и силовой тиристорный регулятор, состоидий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров 25 и 26, подключена к однофазной питакхцей сети переменного тока. Цепочка последовательно включенных резистора 27 и конденсатора 28 служит для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений. 50

Управление тиристорами осуществляется от автоматического регулятора

29, поддерживающего напряжение на электрофильтре на Максимальном пробойном уровне. Параллельно первичной обмотке включены конденсатор 30 и резистор 31. Нагрузкой высоковольтного выпрямительного устройства является электрофильтр 32. На фиг.1 пунктиром показаны также его эквивалентная емкость 33, образованная между коро- gj нирующими и осадительными электродами электрофильтра 32, и нелинейное сопротивление 34, соответствующее вольт-амперной характеристике коронного разряда в электрофильтре. Указанные емкость 33 и сопротивление 34 изменяются во время нормальной работы электрофильтра в широких пределах в зависимости от многих факторов: температуры и запыленности газов в электрофильтре, влажности, давления, удельного электрического сопротивления пыли, ее дисперсности и т.п.

Устройство работает следующим образом.

К обмотке 3 трансформатора подводится питание от сети через реактор

24 и встречно-параллельные тиристоры 25 и 26. Высокое напряжение, индуцируемов в трансформаторе и выпрямителе, распределяется по емкостям

16-23, образованным экранами 10-15.

Емкости 16 и 17 представляют собой емкдсти, существующие между внутренней поверхностью обмоток 2 высокого напряжения и защитным заземленным экраном 9. Емкости 19 и 20 образованы наружными экранами 12 и 13 обмоток 2 высокого напряжения и внутренней поверхностью катодного экрана 14, Емкости 18 и 21 образованы наружными поверхностями электростатических экранов 12 и 13 и анодным экраном 15.

Емкости 22 и 23 образованы внутренней поверхностью наружных экранов

12 и 13 и наружной поверхностью катушек обмоток 2 трансформатора 1.

Электростатические экраны 10-13 представляют собой незамкнутые цилиндрические экраны, аналогичные защитным экранам 9, установленным между обмотками высокого 2 и низкого 3 напряжения, Общие электростатические экраны 14 и 15 плоские по форме, однако охватывают оба наружных экрана 12 и 13.

Высота экранов ориентировочно равна высоте обМотки 2. Однако при необходимости регулирования величины емкости 30 указанная высота экранов может изменяться. Между экранами 12 и 14,13 и 14 устанавливаются высоковольтные выпрямительные столбы катодной группы 5 и б однофазного моста,а между экранами 12 и 15,13 и 15 — выпрямительные столбы анодной группы 4 и 7,для которых экраны 12-15 являются симметрирующими, т.е . служа для выравнивания напряжения по последовательной цепочке вентилей в динамических режимах при искровых и дуговых разрядах в электрофильтре. Тем самым выпрямительный мост конструктивно совмещается с трансформатором, так как ряд экранов моста оказывается смежными и взаимодополняющими для трансформатора и выпрямителя.

В ряде случаев при расположении линейных выводов A,,Б на внутренних слоях обмотки 2 отпадает необходимость в экранах 10 и 11, а их функции) выполнйет внутренний слой обмотки 2. При расположении линейных выводов A, Б на наружных слоях обмотки

2 отпадает необходимость в экранах

855754

Форм ла изо рет ния

12 и 13, а их функции выполняют наружные слои обмотки 2 (фиг. 4). При заземлении одного полюса выпрямителя роль заземленного экрана 14 может быть возложена на заземленные стенки металлического бака 35 (фиг, 4) .

В качестве защитного реактора 8, служащего для защиты от импульсных токов при разрядах в электрофильтре, используется высокочастотный дроссель с ферритовым сердечником и слое- 0 вой обмоткой, наружный вывод которого подключен к вентилям, а внутренний вывод катушки реактора подсоединяется к нагрузке (фиг. 4). Таким образом

Р в зависимости от конкретного случая конструкция высоковольтного устройст- >5 ва может быть несколько изменена.

Все высоковольтные элементы устройства помещаются в металлический бак, заполненный трансформаторным маслом; остальные низковольтные элементы уст- 29 ройства могут быть расположены как в баке, так и н отдельном шкафе управления, н котором расположен автоматический регулятор, При необходимости эквивалентная емкость 30 может быть дополнена специально подключенной к низковольтной обмотке 3 трансформатора 1 цепочкой из конденсатора и резистора (однако количественно из величина значительна, а конструкция громоздка).

ЗО

В динамических режимах экраны оказывают следующее влияние. По мере увеличения угла регулирования силовых тиристорон 25 и 26 возрастает напряжение на первичной обмотке 3 силового трансформатора 1, соответственно возрастает напряжение на обмотке 2 высокого напряжения и на выходе выпрямителя, т.е. на электрофильтре 32. При этом постепенно уне — 40 пичивается ток коронного разряда в электрофильтре и начинается процесс электрогазоочистки. По мере увеличения слоя осажденной высокоомной пыли на осадительных электродах электро-, 5 фильтра, при изменении температуры или влажности и каких-то других факторов активное сопротивление 34 электрофильтра 32 возрастает, и при этом снижается ток нагрузки и падение 50 напряжения на реакторе 24. Однако автоматический регулятор 29 стремится поддерживать нагрузку на агрегате и увеличивает угол управления тиристоров 25 и 26. Угол прохождения тока нагрузки становится меньше угла проводимости силовых тиристоров, что обусловлено наличием значительного встречного напряжения на электрофильтре за счет емкости 33. В связи с нелинейностью кривой намагничива- <0 ния стали трансформатора при углах проводимости тиристорон, близких к предельным, возникает нераннофаэный режим работы, при котором дли-. тельности включенного состояния тиристоров противоположных направлений устанавливаются раз ными. Наличие рас-пределенных емкостей 16-23, образованных экранами 10-15, меняет характер переходных процессов, В результата установки общих экранов 14 и 15 между внутренней и наружной поверхностями экранов 12 и 13 создаются электрические емкости 18-21, ориентировочно и 1,1-1,5 раза превосходящие величину емкостей 16 и 17, н связи с увеличением поверхности экранного цилиндра при увеличении его диаметра.

Ввиду того, что у нысоконольтных трансформаторов ко=ффициент трансформации высок, емкость оказывается весьма значительной.

В результате предлагаемой установки экранов 10-15 за счет появления дополнительных емкостей 18-23 значительно в 4-6 раз, нозрастает конструктивная емкость обмоток высокого напряжения трансформатора, т,е. эквивалентная емкость 30 устройства. Тем самым значительно увеличивается электрическая энергия, накопленная н указанных емкостях ныпряы тельного устройства, а следовательно, возрастает амплитуда колебательного тока, приводящая к устойчивому гашению тиристорон, устранению нераннофазного режима и повышению надежности и экономичности работы ныпрямительного устройства,а значит и всей установки электрогазоочистки. Устранение нераннофаз:ozo режима работы позволяет обеспечить надежную работу выпрямителя при токах значительно ниже номинального и ныходных í" ïðÿæ,åíèÿõ, на 20-40Ъ превышающих номинальное (среднее значение), т,е. приближающихся к амплитудному значению выходного напряжения, на которое обычно рассчитаны выпрямители злектрогазоочистки тем саъым улучшается процесс улавливания пыпи и злектрофильтре. Одновременно с этим значительно возрастает емкостная составляющая тока холостого хода, что приводит к существенному снижению суммарного тока холостого хода установки.

1. Высоковольтное трансформаторно-ныпрямительное устройство для злектрофильтрон, содержащее сетевой тиристорный регулятор, подключенный к трансформаторно-ныпрямительному.блоку, состоящему из высоковольтного однофазного трансформатора с первичной и вторичными слоеными обмотками, мостового выпрямителя с симматрирующими экранами и диагонально расположенными между ними вентильными анодными и катоднымн группами и заградительного реактора со слоеной обмоткой, расположенных н общем

t0 баке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения надежности и уменьшения тока холостого хода, вторичные обмотки снабжены внутренними и наружными концентрически расположенными электростатическими экранами, соединенными с линейными выводами, при этом вентильные группы выпрямителя подключены к наружным экранам вторичной обмотки.

2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что катодные группы вентилей подключены к баку.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что анодная группа вентилей подключена к наружному слов обмотки заградительного реактора.

4. Устройство по пп. 1-3, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что между тиристорным регулятором и первичной обмоткой трансформатора параллельно последней включена цепочка из последовательно включенных резистора и конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Великобритании М 1205645, кл. Н 02 H 1970.

2. Шапиро С.В. и др. Тиристорные и магнитно-тиристорные агрегаты питания злектрофильтров очистки газа. М., "Энергия", 1978, с. 30, рис. 2-2.