Фильтр заземляющий с пониженным потреблением мощности
Область использования: относится к электротехнике, а именно к трансформаторам, предназначенным для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Сущность изобретения: трансформатор однофазный или трехфазный, содержащий первичные и вторичные обмотки во всех режимах работы потребляет реактивную намагничивающую мощность. При этом его коэффициент полезного действия (
) и активной мощности (cos
) зависят от величин коэффициента загрузки (кз ). Снижение кз приводит к уменьшению и cos. С целью снижения потребляемого тока трансформатором в режимах холостого хода и небольших кз к отводам первичной обмотки или к выводам вторичной обмотки трансформаторов подключаются конденсаторные батареи мощностью, равной реактивной мощности намагничивания. Достигаемый технический результат: повышение коэффициента активной мощности трансформатора, снижение потерь напряжения и электроэнергии в питающей сети.
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно: к трансформаторам, преобразующим переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Известны трансформаторы однофазные, трехфазные, содержащие первичные и вторичные обмотки, работающие длительное время в течение года в режиме холостого хода. К таким трансформаторам можно отнести фильтры заземляющие (нейтралеобразующие трансформаторы) для подключения дугогасящих реакторов, низкоомных и высокоомных заземляющих резисторов, с мощностью до 2,5-4 МВА на секцию шин, число которых достигает до 8 [1, 2], трансформаторы на различных сезонных предприятиях, работающие значительное время в режиме холостого хода.
Кроме того, как показывают исследования, структура потерь электроэнергии во многих районных электрических сетях, потери электроэнергии в трансформаторах в режиме холостого хода являются превалирующими [3]. В этих трансформаторах, работающих в режимах холостого хода, или близких к этому режиму с малым коэффициентом загрузки, потребляемый ток трансформатора в основном определяется намагничивающей мощностью, которая приводит к низкому коэффициенту активной мощности (cos). При незначительных коэффициентах загрузки трансформатора также низок коэффициент полезного действия трансформатора.
Известны устройства, способствующие повышению коэффициента активной мощности [4]. Эти устройства предназначены для компенсации реактивной мощности нагрузки, подключаемой к вторичным обмоткам трансформаторов. Их применение эффективно при значительных нагрузках трансформаторов и величина компенсируемой реактивной мощности в зависимости от изменения коэффициента загрузки регулируется. В режиме холостого хода трансформаторы, а также при активном характере нагрузки компенсирующие устройства на выводах вторичной обмотки трансформатора не устанавливаются, и трансформатор потребляет намагничивающую мощность, имея при этом очень низкий cosср. Протекание реактивного тока дополнительно вызывает потери напряжения и электроэнергии в питающей сети.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение коэффициента активной мощности заземляющих фильтров, работающих, в основном, в режимах холостого хода и близких к этому режиму, снижение потерь напряжения и электроэнергии в питающих распределительных электрических сетях.
Цель повышения cos достигается тем, что к выводам вторичных обмоток или к отводам первичных обмоток трансформаторов непосредственно подключаются конденсаторы с емкостями, обеспечивающими компенсацию реактивной мощности намагничивания.
Цель снижения потерь напряжения и электроэнергии в питающей трансформатора электрической сети достигается за счет снижения реактивного тока намагничивания трансформатора, что в целом способствует достижению поставленных целей предлагаемой полезной модели.
На фиг. 1-3 изображены схемы подключения конденсаторов к отводам первичных или вторичным обмоткам фильтров заземляющих (нейтралеобразующих трансформаторов) при схеме соединения обмоток 
звезда/треугольник
(фиг. 1), звезда-зигзаг (фиг. 2) и звезда-двойной зигзаг (фиг. 3). Соединение упомянутых конденсаторов, при необходимости, может быть выполнено по схеме звезды.
Выбор емкостей конденсаторов производится из условия равенства реактивных мощностей намагничивающей трансформатора и генерируемой конденсаторами с учетом их схемы соединения на вторичной стороне трансформаторов или подключаемых к отводам его первичной обмотки.
Применение полезной модели фильтров заземляющих с постоянно подключенными на вторичной стороне или к отводам первичной обмотки конденсаторами обеспечивает компенсацию намагничивающей реактивной мощности, поддерживает высокий коэффициент активной мощности в режимах холостого хода и малых нагрузках, способствует снижению потерь напряжения и электроэнергии в питающих электрических сетях.
Литература
1. Р. Вильгельм и М. Уотерс Заземление нейтрали в высоковольтных системах ГЭН. Москва 1959.
2. Петров Г.Н. Электрические машины. В 3х частях ч.1. Трансформаторы. Учебник для вузов М., Энергия, 1974.
3. Сергеенков Б.Н. и др. Электрические машины. Трансформаторы: Учеб. пособие для электромеханических специальностей вузов. - М.: Высш. Школа 1989-352 с.
4. Минин Г.Н. Реактивная мощность. - 2е изд., перераб. - М.: Энергоиз, 1978. - 88 с.
1. Фильтр заземляющий, имеющий первичную обмотку, подключенную к питающей сети, и вторичную обмотку, соединенную по схеме «звезда/треугольник» или «звезда-зигзаг», работающий на холостом ходу, отличающийся тем, что к отводам первичной обмотки или к выводам вторичной обмотки подключаются конденсаторы с суммарной генерируемой реактивной мощностью, равной реактивной мощности намагничивания стали магнитопровода.
2. Фильтр заземляющий с подключенными конденсаторами к отводам первичной или к выводам вторичной обмотки, отличающийся тем, что части каждой фазной первичной обмотки, разделенные на три части в соотношении витков 2:1:1, подключены по схеме «звезда-двойной зигзаг» (фиг. 3), причем основная часть фазной обмотки, имеющая большее число витков, включена последовательно встречно с частями обмоток соседних фаз с меньшим числом витков.
