В ряде важнейших областей техники нельзя обойтись без постоянного тока. Основными потребителями постоянного тока являются электролизные установки для получения алюминия, меди, цинка и других технически чистых металлов
 Скачать 5.29 Mb.
|
 Рисунок 1.1 - Схема принципиальная 6-пульсного выпрямителя по схеме "звезда - две обратные звезды с уравнительным реактором" Таблица 3.6 - Данные расчета вентильных плеч мостовых и кольцевых 12-пульсных выпрямителей
Таблица 3.7 - Расчет потерь мощности в вентилях 12-пульсных мостовых и кольцевых выпрямителей
Таблица 3.8 - Годовая экономия денежных средств при повышении класса диодов и при переходе к кольцевой вентильной конструкции, тыс. руб.
. Технико-экономическое обоснование актуальности внедрения кольцевых схем выпрямления в процесс модернизации вентильных конструкций на базе блоков БСЕ1 Опыт эксплуатации 12-пульсных схем выпрямления последовательного типа на тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги показал их высокую эффективность и надежность. Дальнейшее улучшение технико-экономических показателей и надежности 12-пульсных выпрямителей стало возможным путем применения в качестве вентильных плеч диодных блоков БСЕ1-4В2Д5-22(24) нового поколения. Применение диодов высоких классов с большим значением допустимого прямого тока позволило сократить число диодов в вентильных плечах с 24-х (для выпрямителя ТПЕД-3150-3,3к-У1) до 4-х. Такая модернизация дает значительный выигрыш в капитальных затратах, обеспечивает снижение потерь энергии и эксплуатационных расходов, экономию производственных площадей тяговых подстанций, повышает надежность преобразователей. .1 Дополнительные возможности повышения экономической эффективности выпрямителей при модернизации Развитие схемотехники выпрямителей и современная полупроводниковая база позволяют в еще большей степени снизить мощность потерь в диодах и повысить надежность вентильной конструкции. В качестве выпрямительной схемы предлагается использовать не две мостовые трехфазные схемы, соединенные последовательно, а кольцевую схему построения вентильных плеч, исследуемую в НГТУ (рисунок 4.1а). Общее число вентильных плеч в кольцевом выпрямителе остается таким же, что и в мостовом, а число диодов в цепи протекания тока уменьшается на четверть. Так, например, при переоснащении выпрямителя ТПЕД-3150-3,3к-У1 блоками БСЕ1 число последовательно обтекаемых током нагрузки уменьшается в мостовом выпрямителе с 16-ти до 8-ми, а в кольцевом с 16-ти до 6-ти, чем не следует пренебрегать при дальнейшей модернизации устаревших схем выпрямления. Следует учитывать также уменьшение числа применяемых в блоках БСЕ1 дорогостоящих охладительных труб. Не проводя изменения конструкции охладителей число труб можно уменьшить на 18,75%. Это обусловлено снижением токовой нагрузки на диоды, входящие в кольцо (рисунок 4.1). Повышение обратного напряжения на диоды кольцевой группы обусловливает применение диодов более высоких классов, причем наличие диодов 40-50 классов в номенклатуре предприятий-изготовителей подтверждено информационными источниками даже для тех типов диодов, которыми в настоящее время комплектуются блоки БСЕ.  Рисунок 4.1 - Вентильные конструкции 12-пульсных выпрямителей: а - кольцевой трехфазный вентильный мост; б - два трехфазных вентильных моста Общее число вентильных плеч в кольцевом выпрямителе остается таким же, что и в мостовом, а число диодов в цепи протекания тока уменьшается на четверть. Так, например, при переоснащении выпрямителя ТПЕД-3150-3,3к-У1 блоками БСЕ1 число последовательно обтекаемых током нагрузки уменьшается в мостовом выпрямителе с 16-ти до 8-ми, а в кольцевом с 16-ти до 6-ти, чем не следует пренебрегать при дальнейшей модернизации устаревших схем выпрямления. Следует учитывать также уменьшение числа применяемых в блоках БСЕ1 дорогостоящих охладительных труб. Не проводя изменения конструкции охладителей число труб можно уменьшить на 18,75%. Это обусловлено снижением токовой нагрузки на диоды, входящие в кольцо (рисунок 4.1). Повышение обратного напряжения на диоды кольцевой группы обусловливает применение диодов более высоких классов, причем наличие диодов 40-50 классов в номенклатуре предприятий-изготовителей подтверждено информационными источниками даже для тех типов диодов, которыми в настоящее время комплектуются блоки БСЕ. Для принятия решения о производстве более экономичных диодных блоков БСЕ для вентильных плеч кольцевой части вентильных конструкций 12-пульсного выпрямителя необходим производственный эксперимент. подстанция выпрямитель энергосберегающий тяговой 4.2 Обоснование необходимости производственного эксперимента с кольцевой схемой на базе 12-пульсных выпрямителей и предлагаемые варианты проведения экспериментов Модернизация вентильных конструкций объектов-аналогов по кольцевой схеме выпрямления без замены имеющихся диодов Рассмотрим модернизацию выпрямителя ТПЕД-3150 - 3,3 к - У1, в шести шкафах которого установлено 288 диодов ДЛ133 - 500 20-го класса. Обратное напряжение на вентильном плече кольцевой группы одинаково при любом объекте модернизации и составляет  Тогда один диод, из четырех последовательно соединенных в ветвях плеча, должен выдерживать обратное напряжение 895 В. В этом случае обеспечивается более чем двукратный (2,23) запас по напряжению, а коэффициент использования значительно ниже величин, часто принимаемых для выпрямителей тяговых подстанций:  Таким образом при модернизации выпрямителя ТПЕД-3150 - 3,3 к - У1 с диодами ДЛ133-500-20 обеспечивается полное резервирование по напряжению. Расчеты показали, что при модернизации по кольцевой схеме практически не снижаются надежностные свойства выпрямителя ТПЕД-3150-3,3к-У1, а модернизация выпрямителя ВТПЕД-3150-3,3к-У1, приводит к повышению надежности. Модернизация вентильных конструкций 12-пульсных выпрямителей, оснащенных блоками БСЕ1, по кольцевой схеме выпрямления Необходимо отметить самые важные стороны такой модернизации. Во-первых, при положительных результатах эксперимента опыт модернизации может быть распространен на все выпрямители данного класса. Окупаемость затрат при этом достаточно высока. Превышение стоимости одного диода составит не более 2-3 тыс. рублей, т.е. стоимость закупаемого оборудования (24 диода) составит 48-72 тыс. рублей (высвободившиеся диоды переводятся в ЗИП, т.е. представляют запасный фонд для плеч анодных и катодных групп). С учетом затрат на монтаж и другие материалы, наиболее вероятен диапазон срока окупаемости от 1 до 2 лет (в зависимости от степени загруженности тяговой подстанции). Во-вторых, опыт модернизации может быть использован для промышленного изготовления комплекта блоков БСЕ1 для кольцевого выпрямителя. Экономическая сторона данного вопроса не вызывает сомнений, так как снизятся материальные и трудовые затраты на изготовления комплекта блоков для выпрямителя и как результат, снизится себестоимость продукции. .3 Оценка экономической эффективности от модернизации выпрямителей Статистический материал и результаты расчета (приведены, соответственно, в таблице 4.1 и таблице 4.2). Таблица 4.1 - Расход электроэнергии на тягу поездов согласно данным за октябрь месяц 2012 года на подстанциях Западно-Сибирской Дирекции Инфраструктуры и значения коэффициентов загрузки, соответствующих расходу
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) при расчете в базовых ценах и постоянной норме дисконта определяется по выражению  ,где  - результаты, достигнутые на t-ом шаге расчета;Зt - затраты, осуществляемые на том же шаге; Т - горизонт расчета (расчетный период);- номер шага расчета; Е - норма дисконта, принятая в размере 0,1; Эt - эффект, достигаемый на t-ом шаге расчета; аt - коэффициент дисконтирования. Уменьшение потерь электроэнергии при переходе к кольцевой схеме выпрямления, исходя из приведенных статистических данных, определены при коэффициенте загрузки 0,25, т.е. при переработке электроэнергии 525 млн. кВт ч. В этом случае модернизация выпрямителей ТПЕД (ВТПЕД) с диодами ДЛ133-500 14-го или 20-го классов обеспечивает снижение потерь мощности в одном выпрямителе (2,85*24*365) на | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||