автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Тиристорно-контактные установки для регулирования напряжения под нагрузкой в сетях с изолированной нейтралью

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТИРИСТОРНО-КОНТАКТНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ .

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Р Г Б ОД

На правах рукописи

БУДНИК Вадим Владимирович

Нижний Новгород, 1996

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

доктор технических наук, профессор ТУМАНОВ И.М.

4

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

доктор технических наук, профессор ГЕРМАН Л.А,

кандидат технических наук, профессор Кириенко В Л.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

АООТ НИИГмлрохим, г. Санкт-Петербург

Защита состоится "2с" с>(-1996 г. в часов в аудитории № на заседании диссертационного совета К.063.85.06 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук в Нижегородском государственном техническом университете (603600, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24).

С диссертацией можно ознакомиться з библиотеке технического университета.

Автореферат разослан "/6 " '{п 996 г.

Учёней секретарь

диссертационного совета

к.т.н., с.н.с.

В.В. Соколов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время все большее значение приобретают задачи, связанные^ с улучшением качества продукции и ресурсосбережением. В области электроэнергетики и электрификации это -улучшение качества электрической энергии и ее экономия. Одной из основных проблем энергосбережения язляется поддержание оптимальных уровней напряжений в узлах электрических Сетей и' возможность его регулирования в широких пределах. Решение этой проблемы позволяет существенно повысить качество электроэнергии, от которого зависит нормальное функционирование, срок службы и производительность целого ряда потребителей. Создавшееся положение усугубляется тем, что более половины всей вырабатываемой электроэнергии потребляется при пониженном качестве, не отвечающем стандартным нормам,

В настоящее время большинство мощных силовых трансформаторов и трансформаторов специального назначения выпускаются с механическими' переключающими устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Выпускаемые промышленностью устройства РПН имеют ограниченные скорость, частоту и ■ число переключений в силу электроизноса контактов при переключениях под нагрузкой. Наличие сложной кинематики механизма быстродействия в механических переключающих устройствах предъявляет жесткие требования к качеству выполнения . всех деталей контактора и обуславливает сложность предпусковой наладки и поверочных испытаний.

Особенно остро данный вопрос стоит для трансформаторов специального назначения (например для электропечных). Для данного класса трансформаторов число переключений устройств- РПН нередко достигает нескольких сотен в смену и необходим поиск новых, более совершенных способов коммутации.

Разработкой и исследованием данной проблемы занимаются научные коллективы Всероссийского электротехнического института (г. Москва), Московского энергетического института (г. Москва), АО "Уралэлектротяжмаш" (г. Екатеринбург), АО "Московский электрозавод" (г. Москва), НИИГИПРОХИМ (г. Занкт-Петербург). Аналогичные работы ведутся и рядом фирм ближнего и дальнего зарубежья.

Особую труппу образуют тиристорно-контактные установки (ТКУ) с «пользой,:- '?м вспомогательных трансформаторов, которые- свободны от зышеуказаннь недостатков. Такие установки разработаны в Нижегородском 'осударственж. техническом университете. Разработанные. установки юзволяют осущ.-ствлять регулирование напряжения под нагрузкой о сетях с полированной нейтралью, имеют высокий ресурс переотючений в связи с

отсутствием электроизноса контактов, обеспечивают беспребойность электроснабжения при техническом обслуживании й ремонте полупроводниковой части. При .работе ТКУ отсутствует генерация высших гармонических тока и напряжения в сеть. ,

Оценка экономической эффективности разработанных устройств показала, что экономически наиболее целесообразно применять ТКУ для регулирования силовых и специальных трансформаторов мощностью свыше 10 МВА в сетях с изолированной нейтралью. При меньших мощностях трансформаторов экономически целесообразно применение бесконтактных устройств РПН.

1Дель работы: Разработка и исследование трехфазных тирисгорно-контактных установок для широкодйапазонного регулирования напряжения по/з нагрузкой в сетях с изолированной нейтралью силовых и специальны) трансформаторов мощностью 10 МВА и выше. ТКУ должны быть надежны удобны в эксплуатации, не иметь электроизноса контактов, обеспечивав беспребойность электроснабжения при техническом обслуживании и .ремонт? полупроводниковой части. Для достижения поставленной цели автор решае-следующие задачи: ,

- анализ существующих структурных и схемных решений устройств дт регулирования напряжения и разработка новых ТКУ со вспомогательнымк трансформаторами в структуре регулирующего органа для сетей < изолированной нейтралью;

- разработка математической модели ТКУ для сетей с изолированно! нейтралью для исследования электромагнитных процессов в стационарных i нестационарных режимах работы;

- теоретическое и экспериментальное исследование ТКУ в стационарных i нестационарных режимах работы; , '

- разработка оптимальных алгоритмов переключения и определение за естественной коммутации тиристорных ключей, обеспечивающих надежнук работу исполнительного органа ТКУ;

- разработка инженерной методики расчета элементов исполнительной органа ТКУ для сетей с изолированной нейтралью;

- разработка, экспериментальное исследование и внедрение действующег экспериментального образца ТКУ для сетей с изолированной нейтралью.

Методы исследования. Исследование электромагнитных процессов ТКУ стационарных, нестационарных и аварийных режимах работы выполнено н основе метода режимных расчетов нелинейных электромеханических устройстг С этой целью в ПЭВМ были реализованы:

- математ/ческэя модель ТКУ для сетей с изолированной нейтралью матричной форме записи;

- метод переменной структуры системы дифференциальных уравнений, позволивший сократить порядок матриц в различных режимах работы ТКУ;

- метод Рунге-Кутта в модификации Мерсона с автоматическим выбором шага интегрирования для численного решения систем дифференциальных уравнений:

Достоверность научных положений пбдтБерждается результатами экспериментальных исследований на действующем экспериментальном образце устройства.

Научная новизна. В работе получены следующие новые научные результаты:

- разработана математическая модель ТКУ для сетей с изолированной нейтралью с учетом внешних цепей и сигналов системы управления для исследования электромагнитных процессов в стационарных и нестационарных режимах работы ;

- разработаны оптимальные алгоритмы переключений ТКУ в различные ■режимы работы на основе исследования стационарных и коммутационных процессов при работе на активную, активно-индуктивную, активно-емкостную нагрузку;

* - для Есеу. динамических режимов работы установлены зависимости временных зон естественной коммутации тиристорных ключей от характера нагрузки.

Практическая ценность работы: ' ~

- выполнен ряд задач по теме комплексной научно-технической программы Госкомитета РФ по делам науки и высшей школы ЭНКП2000;

- разработаны схемные решения ТКУ—силовых и специальных трансформаторов мощностью от 10 МВА для сетей с изолированной нейтралью,

. позволяющие исключить- элёктрсизнос контактов, снизить в раза токовую нагрузку на контакты, пбвысйтьгточноеть регулирования напряжения;

- исключена перегрузка" силовых элементов ТКУ в стационарных и нестационарных режимах работы в результате реализации оптимальных алгоритмов перевода установки в различные режимы работы, основанных на естественной коммутации тиристорных ключей;

- разработана методика инженерного расчета элементов силозых цепей ТКУ для сеТей с изолированной нейтралью;

- разработана микропроцессорная система управления, позволяющая реализовать оптимальные алгоритмы работы устройства.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке экспериментального действующего образца ТКУ для сетей с изолированной нейтралью, испытанного и внедренного на ОАО

"Борский стекольный завод", разработан комплект технической документации опытно-промышленного образца ТКУ для РПН трансформатора ЭТМН-1600/10.

. Апробация работы. Основные теорьтиче^-ле положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях "Актуальные проблемы энергетики" (г. Нижний Новгород; 1994, .1995 г.), Всесоюзной научно-те::нической конференции "Силовая полупроводниковая техника и её применение в народном хозяйстве" (г. Миасс, 1989 г,), Международной научно-технической конференции "Методы и средства повышения надежности приборов, устройств и систем" (г. Пенза, 1993 г), 51 научной сессии РНТО РЭС им. A.C. Попова, посвященной дню Радио (г. Москва, 1996 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Объем м структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет: 103 стр. оснозного текста, 102 рисунка, 6 таблиц, 13 страниц списка исполозованной литературы из 121 наименования, 28 стр. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель работы, указана научная новизна и практическая ценность диссертации, даны основные положения, которые выносятся на защиту, а также информация о внедрении и обсуждении результатов исследований.

В первой главе проведен обзор существующих устройств РПН: контактных, бесконтактных и комбинированных. Определены области применения ТКУ для сетей с изолированной нейтралью. Для дальнейшего совершенствования ТКУ с естественной коммутацией и отсутствием фазового управления, в целях расширения их функциональных возможностей, а следовательно и областей применения, выргботаны новые принципы построения силовой части. ' Сформулированы основные технические требования, предъявляемые к вновь разрабатываемым ТКУ.

Показаны преимущества новых ТКУ для сетей с изолированной нейтралью по сравнению с существующими устройствами РПН, схемотехническое решение {рис. 1) и принцип действия регулирующего органа установки.

Разработанная ТКУ позволяет:

-снизить в л[з раз токовую нагрузку на контакты механического

избирателя в стационарном режиме между очередными переключениями по сравнение j существующими установками РПН за счет использования специальной схемы соединения, механического избирателя (МИ) и исполнительного органа ТКУ, что увеличивает надежность ТКУ и дает

Функциональная схема ТКУ для сетей с изолированной нейтралью

Рис. 1

возможность использовать механический избиратель существующих устройств РПН меньшей мощности в ТКУ большей мощности.

- исключить электроизнос контактов механического избирателя лри переключениях отводов регулировочной обмотки силового трансформатора, что исключает эксплуатационные затраты на периодическую ревизию и полную смену механических контактов или вакуумных дугогаситёльных камер. При этом ресурс числа переключений увеличивается до величины, определяемой механической износостойкостью переключающего устройства.

- обеспечить беспребойное снабжение потребителей электроэнергией при ремонте и техническом обслуживании установки.

Вторая глава посвящена разработке математической модели ТКУ, При проектировании и анализе работы ТКУ важное значение имеет создание математической модели, адекватно отражающей протекающие в устройстве процессы.

Так как ТКУ содержит в своем состазе нелинейные ферромагнитные элементы, то схема замещения изображается в виде двух схем, отдельно для магнитной и электрической цепей устройства. На рис. 2 представлена схема замещения электрической цепи. ■

В качестве основного метода исследования рроцессов.в ТКУ принят общий метод режимных расчетов нелинейных преобразовательных устройств. Ниже приведена математическая модель в матричной форме (1), основанная на указанном методе.

р{ ис)1=(*с)-0с)*; ' (1)

/ЧФ* ) = (*,., г МИ ).

Три матричных уравнения системы (1) представляют собой три системы обыкновенных дифференциальных уравнений, интегральные кривые которых яеляюгея' искомым решением. Зта система уравнений., представляет собой математическую модель статических нелинейных устройств, содержащих ферромагнитные элементы и полупроводниковые ключи. . Программная реализация математической модели осуществлена на оснозе программного комплекса, в котором для численного решения экономии памяти, имеют бесформатную структуру. С помощью программы ТАВЬ предусмотрена возможность переформатирования данных в формат табличного дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта в модификации Мерссма. Данные хранящиеся в файле накопления, с целью

Рис. 2

типа. Эта информация записывается в файл с расширением *.txt. Причем при переформатировании может осуществляться выборка данных как по одной или нескольким ветвям исследуемой схемы, так и по желаемому временному интервалу. Представление результатов расчета в формате табличного типа позволяет обрабатывать их программой табличного процессора Excel 5.0. Созданные с помощью Excel 5.0 графические интерпретации исследуемых процессов могут быть внедрены, как объекты, в документы любых программ работающих под управлением операционной среды Windows 3.11 или Windows 95, например Word 6.0 for Windows. -

Третья глава посвящена результатам математического моделирования и экспериментальных исследований ТКУ.

В стационарном режиме работы напряжения е фазах. нагрузки равны промежуточному значению между напряжениями, соответствующими двум ближним контактам механического избирателя. Увеличение или уменьшение напряжения на нагрузке достигается в этом случае переключением четных или нечетных отводов регулировочной обмотки силового трансформатора во всех фазах на следующую ступень регулировочной части первичной обмотки. Это позволяет симметрично изменять напряжение на нагрузке во всех фазах.

В ряде случаев условия технологического процесса "требуют большей точности регулирования, чем это обусловлено ступенью регулирования, определяемой числом витков регулировочной секции первичной обмотки силового трансформатора. В таких случаях для повышения точности регулирования необходимо изменить схему ТКУ, добааив S тиристорных ключей и изменив конструкцию однофазных вспомогательных трансформаторов. Вспомогательный трансформатор должен - иметь один отвод от первичйой обмотки, причем при приложенном фазном напряжении между начало,'и обмотки и отводом выходное напряженна зспомогателадсго трансформатора должно быть равным, как и е схеме по рис. 1, двойному напряжению регулировочной секции первичной обмотки силового трансформатора для обеспечения нулевого восстанавливающегося напряжения при замыкании контактов механического избирателя, а. при включении всей первичной обмотки вспомогательного трансформатора его выходное напряжение должно быть равным половине напряжения регулировочной секции первичной обмотки силового, трансформатора. Функциональная схема данного ТКУ-с повышенной точностью регулирования показана на рис. 3.

. Процесс переключения отводов МИ протекает в несколько этапов, каждый из которых связан с коммутацией тиристорных. ключей и контактов механического избирателя. Возникает задача поиска близких к оптимальным алгоритмов-переключения ТК и контактов МИ без возникновения перегрузок элементов регулирующего . органа . .по току и напряжению.

Функциональная -схема ТКУ с повышенной точностью регулирования.

Рис. 3

Иззестно, что тиристорный ключ при снятии с него импульсов управления находится б проводящем состоянии до момента перехода тока его нагрузки, через нулевое• значение. Если при этом подать импульсы управления на елозь вступающие з работу ТК в произвольный момент времени, то возможны следующие, режимы работы устройства:

- в цепи возникает экстр.зток, ведущий к перегрузке силовой части ТКУ и выходу его из строя, если направления тока по .выключаемому ТК и вновь создаваемого тока в замкнутом контуре, образованном источником питания и ТК, находящимися во включенном состоянии, совпадают; величина з;сстрзтока может в 20-200 раз превышать номинальный нагрузочный ток, так как-источник питания через тиристсрные ¡слюни замыкается накоротко; • ■

- быстрое (в течение нескольких микросекунд) выключение ранее работающего ТК, е?ди направления вышеуказанных токов не сг>влэла>от; перегрузка элементов сияеаой части ТКУ отсутствует;

- при разделении по времени моментов запрета импульсов управления на ТК старого режима работы и включения ТК нового режима, после выключения . очередного ТК возможен разрыв цепи тока нагрузки {главной цепи); вспомогательный трансформатор при этом переходит в режим работы "дроссель насыщения" и на ТК наблюдаются недопустимые перенапряжения, приводящие к пробою тиристоров и выходу установки из строя; в напряжении на нагрузке могут возникать резкие кблебания. '

Возникающие экстратоки и перенапряжения приводят к резким колебаниям напряжения в электросети, что является источником помех для устройств информационной электроники и вычислительной техники.

Для исключения экстратоков и перенапряжений в динамических режимах работы автором предложены и .исследованы алгоритмы перевода ТКУ в различные режимы работы. При этом обязательно гарантируется отсутствие разрыва цепи тока нагрузки и перенапряжения на ТК не возникают. Моменты перехода ТКУ в различные режимы подбираются таким образом, чтобы обеспечивалась естественная коммутация ТК без возникновения экстрзтолов.

Поиск различных алгоритмов переключения ТК (и их вариантов) на основе применения принципа одновременного запрета импульсов управления на одни ТК и подачи их на другие выполняется путем предварительного анализа диаграммы токов и напряжений. По диаграмме определяются временные интервалы в градусах-зоны естественной коыиутации (Оек) и зоны перегрузки экстратоком (Qn3) дйЛ рйЗлйчных вид óaí нагрузки: При смене этапов алгоритма определяется контур'короткого замыкания, возникающий при включении новых ТК, а также напряжен-ие, под'действиям которого' в данном контуре возникает ток короткого замыкания. Далее определяются в зависимости от характера нагрузки временные интервалы (в эл. градусах) зон естественной коммутации и перегрузки ТК включаемых и выключаемых на данном-этапа алгоритма. По найденным данным строятся графики зааяскмости зон естественной коммутации тиристорных клй>чей в" зависимости'от характера нагрузки. С поглощыо разработанного -программного • комплекса л полученных данных о зонах естественной коммутации ТК выполняется машинный расчетный эксперимент и уточняются параметры о ranos и всего алгоритма. Путем исследования на ПЭВМ выявляются-все возможные варианты алгоритмов переключения и выСираотсл наиболее оптимальные алгоритмы с возможно ¡шимеиьшей перегрузкой элементов Т|<у по roicy и напряжению.

При легсаоде отводов' Ш во всех фазах с 4 isa 6 на'первом этапе . выхлтрется-'уяюч TKt, трансформатор ВТ1 переходит в режим работы "холостой ход" и размыкается отвод 4 МИ в фазе А. Расчетные кривые токов грн разрыве контакта 4 МИ оризедгны на рис. 4. То«: размыкаемого контакта згой ка лрвБышает 20 ь<А.

Расчетная криЕая тока ВТ1 при разрыве контакта МИ

эл.гргп

Рис. 4

Напряжение между замыкаемыми контактами находим из обхода по контуру, образованному вторичными обмотками вспомогательных трансформаторов и ступенями регулировочной обмотки силового трансформатора, как это показано на рис. 5. На векторной диаграмме еа, ев, ес

- вектора э.д.с. ступеней регулировочной обмотки силового трансформатора, Еа

- вектор напряжения вторичной обмотки ВТЗ. Чтобы сумма по контуру необходимо навести в контуре э.д.с. В3~-2еа, что и выполняет ВТЗ. Для этого необходимо снять управляющие импульсы с ТК5 и подать их на ТК7. По ТК5 протекал кж фазы А. При включении ТК7 получаем короткозамкнутый контур с напряжением иа. Диаграммы токоз и напряжений данного режима приведены на рис. 6. Далее определяем зоны естественной коммутации (Ое.к.) и перегрузки экстратоком (Оп.э.)- На основании полученных данных строится графическая зависимость величин зон естественной коммутации от _ утр нагрузки для ТК5.(рис. 7). На рис. 8 представлены интегральные кривые зависимостей перегрузки тиристорных ключей от угла коммутации, рассчитанные для различных видов нагрузки.

Сводная таблица алгоритма переключения четных отводов на повышение с указанием рекомендуемых зон естественной коммутации тиристорных ключей (таблица 1) используется для программиросания микропроцессорной системы управления ТКУ для сетей с изолирооанной нейтралью. Четвертая глаза посвящена вопросам проектирования ТКУ для сетей с изолированной нейтралью. Рассмотрена методика расчета силовых элементов ТКУ и приведено описание действующего экспериментального образца устройства для лаборатории, преобразовательной техники кафедры "Промышленная электроника" Нижегородского государственного технического университета. Исходными денными для расчета являются мощности силсзого или специального трансформатора на котором устанавливается ТКУ. На первое

Векторная диаграмма первого промежуточного режима.

¿с-*-""'

' 'гёь+ес

Рис.5

Диаграмма токов и напряжений первого промежуточного режима.

Рис. 6

. Зоны естественной коммутации ТК5, ТК7. С

.-<» -30 О 30 60 80

Рис. 7

Перегрузка тиристорных ключей ТК5, ТК7.

1

\ -

Л

N / | .4

•>

30 60 ВО 120 150 Оц.эп.град. ----- К--С

.рис: 8

Таблица 1

Переключение четных отводов на повышение

№ этапа Коммутируемые ТК и контакты МИ Угол нагрузки Зона 0ЕК

1 Выкл. ТК1 -90° <фн<90° • 0°'-М80°

2 Размыкается кснт! 4 в ф.А -

3 Выкл. ТК5 Вкл. ТК7 0° <ф„<90° фн°+180°

-90° <фн20° (180°+фн°)

4 Замыкается конт. 6 в й.А - • -

5 Выкл. ТКЗ Вкл. ТК1 60° <фн<90° 0°+ (фнО-60°): 90°+180°

■ -30°^фн<60° 90° + (фн°-г1?.0°)

-90° <ф„<-30° ¿фи£+120°) - 90°

5 Размыкается конт. 4 в ф.В - -

7 ■ Выкл. ТК7 Вкл. ТК5 -60° <фн<90° 0° -г (фя°+60°)

-90° <фи<-50° (фн°+240°) 4- 180°

8 Выкл. ТК1 Вкл. ТК2 60° <О„<90° . 0°+ (фн°-60°); 60°-И80°

-60° <фн<б0° 60°::-(Фно+!20°')

-90° <фн<-60с (фно+'20°) + 60°

9 Замыкается конт. й в ф.В -

10 Выкл. ТК5 Вкл. ТКЗ -30° <фч<90° 30° - (фн°+б0°>

-60? <фы£-30О (фн°+60°) * 30О

-90° <ф„<-60° 0° ч- 30°: (фн°+240°) * 1Ш

11 Размыкается конт. 4 в ф.С -

12 Выкл. ТК2 • Вкл. ТК1 60°<фн£90° 60° - фн°

0° <фн<б0°

-90° <ф„<0° 0О-5-60О;(ф„°+180")-г 180'-

13 Замыкается конт. 6 э ф.С - -

14 ЗклТКб -90° <фн<90° 0^1 ее-3

этапе необходимо выбрать механическую часть установки, которая разрабатывается и изготавливается на базе существующих механических переключающих устройств с разрывом дуги, тока нагрузки в масле или вакууме.

Для обеспечения заданного алгоритма работы ТКУ может быть использована микропроцессорная система управления (МПСУ) на основа восьмиразрядной однокристальной В составе данной серии ряд модификаций однокристальных. микро-ЭВМ, взаимозаменяемых по выводам и системе команд. Вся микропроцессорная система управления установкой, тиристорные ключи, защитная и коммутационная аппаратура размещаются за пределами масляного бака силового трансформатора в отдельном шкафу. Последний рекомендуется выполнять на базе стандартного шкафа с силовыми тирИсторными ключами с оптронной развязкой и силовой ком мутационной аппаратурой тйпа ШС-3200-1000-УХЛ4. Вспомогательные трансформаторы установок не имеют своего бака. Активные части вспомогательных трансформаторов помещаются непосредственно в масляный бак силового'регулируемого трансформатора с РПН. Действующий образец ТКУ включает в себя шкаф с блоком силовых тиристоров, полупроводниковой системой управления, пускорегулирующей аппаратурой, силовым и вспомогательными трансформаторами, переключающим устройством.

Расчет экономического эффекта у потребителя при использовании новых ТКУ показал, что тиристорно-контактные установки эффективнее существующих механических устройств с разрывом дуги тока нагрузки в масле, например типа РС-4/630. Разработанные ТКУ эффективнее также базовых устройств с разрывом дуги тока нагрузки в вакууме при необходимом числе переключений в течении года эксплуатации свыше 20 ООО.. Наибольшая эффективность разработанных устройств наблюдается при их использовании для пофазного РПН преобразовательных трансформаторов.

В качестве методз для оценки надежности на стадии проектирования ТКУ использовался метод дифференциальных уравнений для восстанавливаемых систем. Расчетная средняя наработка на отказ ТКУ составила 26 500 часов. Следует отметить существенное снижение времени наработки до отказа ТКУ. по сравнению с бесконтактными установками подобного класса. Это объясняется. низкой надежностью работы механического избирателя.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

.1. Выполнен анализ схемных решений устройств РПН. Показана целесообразность использования тиристорно-контактных усгрс. - ? РПН с тремя однофазными вспомогательными трансформаторами в сетях с изолированной нейтралью. При этом снижается в Уз раз таковая нагрузка на контакты механического . избирателя, . исключается коммутационный олектропзнос контактов.

2. Разработаны ТКУ для сетей с изолированной нейтралью с обычной и повышенной в 2 раза точностью регулирования.

3. Построена математическая модель ТКУ для сетей с изолированной нейтралью, учитывающая нелинейность кривой намагничивания ферромагнитных элементов, междуфазовый энергообмен и позволяющая рассчитывать электромагнитные процессы в стационарных и нестационарных режимах работы ТКУ при активной, активно-индуктивной, активно-емкостной нагрузках, а так же на холостом ходу.

4. На базе математической модели разработан алгоритм расчета электромагнитных процессов ТКУ, составлен и отлажен пакет программ для моделирования на ПЭВМ тиристорно-контактных установок для сетей с изолированной нейтралью.

5. На основании проведенных исследований разработаны алгоритмы перевода ТКУ в различные режимы работы, основанные на естественной коммутации тиристорных ключей, исключающие перегрузку силовых элементов ТКУ по току и напряжению, обеспечивающие наилучшую электромагнитную совместимость разработанных ТКУ с сетью.

6. Реализация полученных зависимостей углов коммутации ТК от характера нагрузки в системе управления ТКУ дает возможность осуществлять

. оптимальное управление переводами установок из одного режима работы в другой

7; На основании анализа аварийных ситуаций. выбран и реализован алгоритм работы защиты ТКУ в аварийных режимах работы

8. Предложена методика инженерного расчета силовых элементов ТКУ для сетей с изолированной нейтралью, разработана система управления на базе однокристальной микро-ЭВМ К1816ВЕ48, позволяющая производить переключения з соответствии с предложенными алгоритмами

9. Определена экономически целесообразная . область применения разработанных ТКУ.

10. Разработан экспериментальный образец ТКУ для сетей с изолированной нейтралью мощностью 20 кВА.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Будник В.В., Вагапов Ю.Ф., Севастьянов В.В., Туманов И.М. Высоковольтный тиристорный' ключ. II Всесоюзная научно-техническая конференция "Силовая полупроводниковая техника и ее применение з народном хозяйстве": Тезисы доклада - Миасс, 1989. - с.- 83.

2. Туманов И.М., Ким А.К., Будник В.В.гСиманов С.В. Алгоритмы работы бесконтактных установок для регулирования трехфазного напряжения //

Межвузовский сборник научных трудов "Электрооборудование промышленных установок" - Н. Новгород.-1992. - с. 115 - 118.

3. Будник В.В.. Микропроцессорная система управления тиристорно-контактными устройствами РПН // Международная научно-техн. конф. "Методы и средства повышения надежности приборов, устройств и систем": Тез. докл. - г. Пенза, 1993. - с. 165-166.

4. Туманов И.М., Будник'В.В., Платонов А.Н., Апальков И.Ю. Интегральные бесконтактные установки для повышения качества электроэнергии в распределительных сетях 0,4 "kB II Научно-техн. конф. "Актуальные проблемы электроэнергетики": Тез. докл. - г. Н. Новгород, 1994. - с.27 - 28.

5. Будник В.В., Ким А.К., Степанов К.С. Структурная схема системы управления тиристорно-контактными устройствами РПН II Научно-техн. конф. "Актуальные проблемы электроэнергетики"; Тез. докл. - г. Н. Новгород, 1994. -с.30-31.

6. Будник В.В. Тиристорно-контактное устройство РПН для сетей с изолированной нейтралью. // Научно-техн. конф. "Актуальные проблемы электроэнергетики": Тез. докл - г. Н. Новгород. 1995. - с. 29 - 30.

7. Будник В.В., Ким А.К. Математическая модель тиристорно-контакгного устройства РПН для сетей с изолированной нейтралью. II Межвузовский сборник научных трудов "Электрооборудование промышленных установок". Н. Новгород. - 1995.

8. Туманов И.М, Плехов Н.С., Будник В.В. Микропроцессорная система управления тиристорно-контактными устройствами регулирования напряжения под нагрузкой II 51 научная сессия РНТО РЭС им A.C. Попова, посвященная дню Радио: Тез. докл., ч. 1- М.,1996.-с115.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежит: методический подход, исследовательская часть /1,2,4/, новые схемные решения /5,7,8/.