|
|
|
|
|
|
В ГУП ВЭИ им. В.И. Ленина разработан опытный образец силового источника импульсного питания (ИИП) для ЭФ в котором используются два высоковольтных водородных тиратрона типа ТГИ1- 2500/35 (на напряжение до 35 кВ при импульсном токе до 2500 А). Режим работы ИИП задаётся от автономной внешней СУ. Длительность выходных высоковольтных импульсов может быть плавно-ступенчато изменена от 200 до 20 мкс, при амплитуде от 2 до 20 кВ и частоте повторения от 50 до 600 Гц,. ИИП может работать как совместно с униполярным штатным, так и совместно с источником знакопеременного питания (ЗПП). В первом случае источник вырабатывает импульсы высокого напряжения накладываемые на амплитуду униполярного питания ЭФ непрерывно, а во втором - только тогда, когда от ЗПП идут импульсы отрицательной полярности. Во время подачи от ЗПП на ЭФ импульса положительной полярности система управления автоматически блокирует запуск ИИП.
Разработаны два варианта электрических схем ИИП. Первый - рис.1 представляет собой мощный импульсный модулятор у которого фронт импульса формируется первым тиратроном, включённым параллельно нагрузке, а спад - вторым тиратроном, включённым последовательно с первым. Одновременно второй тиратрон восстанавливает потерю напряжения на силовом разделительном конденсаторе. Такая схема позволяет легко изменять длительность импульсов в пределах от 20мкс до 200мкс путём изменения времени включения тиратронов. Время включения тиратронов определяется системой управления.
Рис.1 Электрическая схема двухтиратронного импульсного источника питания электрофильтра типа ИИП ТГИ1-2500/35-2.
Наличие управляющих электродов второго тиратрона на высоком потенциале потребовало разработки специальной СУ включающей в себя: генератор тактовых импульсов, схему с автоматической регулировкой задержки запуска второго тиратрона, усилитель импульсного сигнала для светодиода, высоковольтную оптическую развязку по световоду, импульсный фотоприёмник, усилитель фото сигнала, усилитель импульсов запуска подмодулятора.
Схема работает следующим образом. При отсутствии импульса от задающего генератора вся схема находится в ждущем режиме. При появлении срабатывает ждущий блокинг-генератор и выдает импульс длительностью около 10 мкс, амплитудой до 300 В фрон-том не более 0,2 мкс, спадом вершины не более 5% спадом не более 0,4 мкс, который через импульсный трансформатор подаётся на первый подмодулятор первого тиратрона и тиратрон включается. Осуществляется протекание анодного тока тиратрона и формирование выходного импульса на ЭФ. Протекание тока через первый тиратрон вызывает наведение на поясе Роговского импульса, пропорционального анодному. Импульс подаётся на предварительный усилитель блока управления, что вызывает срабатывание пороговой схемы формирователя. Как только он закончится, срабатывает схема задержки с регулируемой длительностью выдержки от 5 до 30 мкс. Если за это время токовый импульс первого тиратрона не возник вновь, срабатывает формирователь импульса светодиода длительностью около 5 мкс. Далее световой импульс распространяется по световоду и попадает на фотодиод блока управления второго тиратрона, который с помощью своего блокинг-генератора формирует импульс управления второго тиратрона. Тиратрон включается и протекающий через него ток формирует спад высоковольтного импульса и восстанавливает заряд конденсатора связи.
Если за время выдержки, до включения формирователя тока светодиода, вновь включится первый тиратрон, произойдет перезапуск схемы задержки до момента окончания тока первого тиратрона и снова будет выдержка времени. Этот алгоритм работы позволяет исключить одновременное включение первого и второго тиратрона (аварийное появление сквозного тока). Если все же произойдет сбой в описываемой СУ, то потечёт очень большой сквозной ток (порядка 1000 А) и высоковольтный накопительный конденсатор полностью разрядится. Однако при возникновении такого тока сработает токовая защита в силовой цепи и силовой высоковольтный трансформатор питания ИИП отключится (с помощью тиристорного блока регулировки) на 2 периода частоты 50 Гц. За это время все токи прекратятся и работоспособность тиратронов восстановится.
Амплитуде высокого напряжения дополнительно прикладываемого к ЭФ от 3 кВ до 20 кВ. Срок службы рассчитывается по средней коммутируемой мощности допустимой для выбранного тиратрона. Практически лежит в интервале от 1000 ч до 8000 ч непрерывной работы.
В результате проведенных испытаний выяснено, что чем меньше длительность импульса - тем выше электрическая экономичность при сохранении степени пыле очистки.
В процессе проведения исследований выяснилось, что при уменьшении длительности импульсов эффективность пыле очистки не уменьшается. Минимально полученная длительность импульса 20 мкс. При увеличении частоты повторения импульсов от 50 до 300 Гц эффективность пыле очистки резко возрастает. Дальнейшее увеличение частоты практически не улучшает степень пыле очистки. Максимальная амплитуда напряжения 20 кВ ограничивается средней мощностью источника и типом высоковольтного тиратрона при полученной частоте повторения и длительности импульса. Поэтому имеет смысл при модернизации уменьшить длительность, что пропорционально снизит потребляемую мощность. Уменьшение длительности импульса позволяет перейти к модифицированной высоко экономичной резонансной схеме ИИП. Соответственно существенно упрощается электрическая схема СУ и повышается её надёжность.
Разработан модифицированный вариант электрической схемы универсального источника силового импульсного питания электрофильтра на основе силовых тиратронов ТГИ-2500/35 и ЭЛВ200/1. Модификация ИИП (рис.2) осуществлена путём замены зарядного тиратрона на зарядный электронно-лучевой вентиль V1 типа ЭЛВ200/1, обеспечивающего существенное повышение надёжности работы ИИП на ТЭЦ в условиях штатных пробоев в ЭФ. При таком построении силовой схемы ИИП не боится сбоев в работе СУ, так как амплитуда силового тока через случайно не закрывшийся тиратрон не может превысить анодного тока ЭЛВ (0,1…1 А), амплитуда которого выставляется заранее.
Рис.2 Электрическая схема модернизированного источника импульсного питания.
Параллельно силовому тиратрону V2 формирующему фронт импульса подключён тиратрон обратного тока V3, формирующего спад высоковольтного импульса. Оба тиратрона могут быть одного и того же типа, например ТГИ1-2500/35. Включение тиратрона V3 может осуществляться как от СУ, так и автоматически через диод, установленный между анодом и сеткой. Так как после перехода напряжения на аноде тиратрона V2 через ноль (на схеме этот вариант не отражён), напряжение прикладывается плюсом к аноду V3.
Форма напряжения прикладываемого к ЭФ совместно питающемуся от источника униполярного и импульсного напряжения отражена на рис.3.
Рис.3. Осциллограммы напряжения на электрофильтре при совместном униполярно-импульсном питании.
При электрической ёмкости ЭФ равной, например 0,15 мкФ, амплитуде дополнительного импульсного напряжении 20 кВ, длительности фронта 5 мкс - приблизительное значение максимального тока через коммутирующий тиратрон ИИП находится в интервале 400...500 А.
Конструктивно разработанные варианты ИИП располагаются в баке аналогичном баку источника униполярного питания АТФ-600 (рис.4). От штатного источника питания использован высоковольтный силовой трансформатор и выпрямитель.
Рис.4. Внешний вид выемной части двухтиратронного импульсного источника.
1- металлический бак от штатного источника АТФ-600,
2- силовой высоковольтный трансформатор 220В/60кВ,
3- конденсатор высоковольтного фильтра 1 мкФ х 35 кВ,
4- силовой тиратрон формирующий фронт импульса,
5- силовой тиратрон формирующий спад импульса,
6- подмодулятор,
7- силовой накальный трансформатор тиратрона формирующего спад импульса,
8- разделительный конденсатор 0,4 мкФ х 100 кВ,
9- высоковольтный изолятор,
10 - электрические клеммы для коммутации.
В результате исследования на ТЭЦ возможности совместной работы импульсного и униполярного штатного питания, получены весьма обнадеживающие результат. Уровень выходной запыленности понизился почти в 1,5…1,8 раза. По показаниям оптического пылемера рис.5 создаётся такое впечатление как будто появилось ещё одно (четвёртое) поле ЭФ. Схема подключения ИИП к ЭФ показана на рис.6.
В результате проведенных испытаний выяснено, что чем меньше длительность импульса - тем выше электрическая экономичность при сохранении той же степени пылеочистки. Оптимальным режимом при использовании водородных тиратронов ТГИ1-2500/35 можно считать:
- минимальная длительность импульса 20 мкс;
- частота повторения 300…400 Гц;
- амплитуда импульса 20 кВ.
Рис.5. Показания оптического пылемера при периодическом включении/отключении импульсного источника на 3-ем поле электрофильтра, и отключения от питания 3-го поля.
Рис.6. Схема подключения источника импульсного питания к электрофильтру. ИИП - импульсный источник питания, УШП - униполярное штатное питание.
