Стабилизатор трехфазного напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций

 

Предлагается устройство для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций объектов промышленности, агропромышленного комплекса, предусматривающих подключение электронагревательных элементов для отопления помещений, нагрева воды и т.п. Стабилизатор трехфазного напряжения содержит вольтодобавочный трансформатор и трехфазный ключ, включенный в рассечку звезды вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, подключенной к вторичной обмотке силового трансформатора. Первичные обмотки силовых трансформаторов подстанций подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. К зажимам трехфазного ключа подключен еще один нагревательный элемент, который дополняет работу основных нагревателей, имеющихся у потребителей трансформаторных подстанций.

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к электроэнергетическим системам и может быть использовано для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций пром - и агропромпредприятий, предусматривающих подключение термоэлектронагревателей для отопления помещений, нагрева воды, и т.п., а также объектов пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара.

Известно устройство для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций предприятия (патент РФ 2178232, 7 Н02М 5/257, G05F 1/30, 2002, Бюл. 1. - с.413.), которое взято за прототип.

Оно содержит силовой и вольтодобавочный трансформаторы, первичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к сети, трехфазный ключ, подключающий вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора к выходным зажимам трансформаторной подстанции или к зажимам нагрузки, электронагреватель с основным элементом, подключенным к нагрузке, и дополнительным элементом, шунтированным трехфазным ключом, выполненным, например, в виде трехфазного диодного моста, в диагональ которого включен GTO-тиристор или IGВТ-транзистор. При изменении длительности проводящего состояния трехфазного ключа устройство обеспечивает плавное регулирование напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции вверх и вниз относительно его номинального значения за счет плавного изменения величины и смены знака магнитного потока вольтодобавочного трансформатора, работающего в режиме двойного питания.

К недостаткам устройства следует отнести низкие энергетические показатели на подстанциях, в сети и у потребителей предприятия. Это вызвано искажениями напряжения и тока на входе и выходе силовых трансформаторов подстанций предприятия при применении на каждой из них индивидуального стабилизатора.

Задачей изобретения является повышение коэффициентов мощности и полезного действия силовых трансформаторов подстанций предприятия, рациональное использование энергии потерь вольтодобавочного трансформатора, сохранение синусоидальности форм напряжения и тока у потребителей и в сети в процессе импульсного регулирования добавочного напряжения на входе трансформаторных подстанций.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения на входе трансформаторных подстанций и снижении потребляемого из сети тока.

Решение поставленной задачи достигается тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов всех подстанций предприятия соединены параллельно, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, имеющей наиболее критичные к качеству напряжению потребители, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой наименее загруженной подстанции, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители.

Устройство для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций предприятия представлено на фиг.1. Оно содержит силовой трансформатор 1 основной подстанции, вольтодобавочный трансформатор 2, трехфазный ключ 3 с системой управления 4, датчик отклонения напряжения 5 нагрузки, электронагреватель 6 с основным 7 и дополнительным 8 элементами, сеть 9, нагрузку 10, к которой относятся наиболее критичные к качеству напряжению потребители, силовой трансформатор 11 другой наименее загруженной подстанции с нагрузкой 12, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители.

Элементы устройства соединены следующим образом.

Первичные обмотки силового и вольтодобавочного трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно и подключены к сети 9. Вторичная обмотка силового трансформатора 1 соединена в звезду с нулевым проводом и подключена к нагрузке 10, в состав которой входят наиболее критичные к качеству напряжению потребители. Вход датчика 5 отклонения напряжения нагрузки подключен к нагрузке 10, а его выход к управляющему входу системы управления 4 трехфазным ключом 3. Одни выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 подключены к вторичной обмотке силового трансформатора 11 другой наименее загруженной подстанции, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители, названные нагрузкой 12, в состав которой входит электронагреватель 6 с основным элементом 7, а другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 подключены к трехфазному ключу 3 и к дополнительному элементу 8 электронагревателя 6. В зависимости от типа применяемого в устройстве трехфазного ключа 3, система управления 4 может быть асинхронной или синхронизированной с сетью. Первичные обмотки силовых трансформаторов всех подстанций предприятия соединены параллельно.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

При пониженном напряжении в сети 9 трехфазный ключ 3 включен и вольтодобавочный трансформатор 2 повышает напряжение на входе силового трансформатора 1 и на нагрузке 10 до заданного уровня за счет наведения на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 2 ЭДС, синфазную с напряжением нагрузки 10. В режиме полной вольтодобавки дополнительный элемент 8 электронагревателя 6 закорочен открытым тиристорным ключом 3 и обесточен, т.е. вспомогательный электронагреватель отключен.

При повышении напряжения в сети 9 устройство уменьшает длительность проводящего состояния трехфазного ключа 3 внутри каждого полупериода напряжения нагрузки. При этом происходит изменение величины и фазы основного магнитного потока вольтодобавочного трансформатора 2 и на его первичной обмотке наводится противофазная по отношению к напряжению сети ЭДС, сохраняющая тем самым напряжение на нагрузке 10. При этом на интервалах запертого состояния трехфазного ключа 3 в работу вступает дополнительный элемент 8 электронагревателя 6.

Величина сопротивления дополнительного нагревательного элемента 8 выбирается из условия обеспечения нижнего предела стабилизации, при котором трехфазный тиристорный ключ 3 полностью выключен. Дополнительный нагревательный элемент 8 в режиме полного вольтовычета устраняет дроссельный режим вольтодобавочного трансформатора 2 и выполняет роль защиты трехфазного тиристорного ключа 3 от перенапряжений.

Наиболее рациональной областью применения являются молокозаводы, мясокомбинаты с двух- и трехтрансформаторными подстанциями, в производстве которых используются импортные автоматические линии, требующие высокого качества питающего напряжения, а в технологическом процессе используются нагревательные элементы для производства горячей воды и пара.

Стабилизатор трехфазного напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций, в состав потребителей которых входит основной электронагревательный элемент, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого одними выводами подключена к дополнительному электронагревательному элементу и к трехфазному ключу с системой управления, при этом вход системы управления подключен к выходу датчика отклонения напряжения, а трехфазный ключ представляет собой трехфазный диодный мост, в диагональ которого включен транзистор, отличающийся тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов подстанций подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой подстанции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам диагностики и предназначено для исследования параметров работы силового трансформатора и определения для него допустимой длительности перегрузки и эффективности охлаждения.

Ограничитель для защиты от высокочастотных перенапряжений (опн п 6, 10, 110, относится к области электротехники, и может быть использовано для защиты изоляции высоковольтного электрооборудования на подстанциях электрических сетей от грозовых перенапряжений.

Технический результат расширение диапазона плавного регулирования выходного напряжения

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники, и может быть использована в электроэнергетике, связанной с криогенной электротехникой.

Технический результат уменьшение искажения формы выходного напряжения
Наверх