PL237342B1 - Układ regulacji napięcia transformatora - Google Patents

Abstract

Układ regulacji napięcia trójfazowego transformatora podstawowego (1) pod obciążeniem składa się z transformatora regulacyjnego (2) i falownika AC/DC/AC (4). Uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego (2) jest włączone w szereg z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego (1). Uzwojenie pierwotne transformatora regulacyjnego (2) jest zasilane z falownika (4), który jest przyłączony do uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego (1), bądź też falownik (4) jest przyłączony do uzwojenia wtórnego transformatora dodatkowego, którego uzwojenie pierwotne jest dołączone do uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego (1). W transformatorze podstawowym (1) z uzwojeniem pierwotnym połączonym w trójkąt, uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego (2) jest włączone w obwód trójkąta uzwojenia pierwotnego transformatora podstawowego (1). W transformatorze podstawowym (1) z uzwojeniem pierwotnym połączonym w gwiazdę uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego (2) korzystnie jest połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego (1) od strony gwiazdy, przy czym punkt połączenia uzwojeń w gwiazdę jest wykonany na uzwojeniu wtórnym transformatora regulacyjnego (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ regulacji napięcia transformatora energetycznego pod obciążeniem.

Zadaniem układu regulacji w transformatorach energetycznych pod obciążeniem jest zapewnienie odbiorcom energii elektrycznej napięcia o stałej wartości skutecznej. Przy zmianie prądu obciążenia, spadki napięcia w sieci elektroenergetycznej i na transformatorze zmieniają się. Dlatego transformatory energetyczne, w szczególności transformatory rozdzielcze, wyposaża się w układy regulacji napięcia. Standardowy zakres regulacji napięcia wynosi ±5%, czasem zamawiający transformator życzy sobie powiększony zakres regulacji napięcia np. ±10%. Znane są rozwiązania układów regulacji napięcia transformatorów pod obciążeniem. Transformatory na jednym z uzwojeń, najczęściej na uzwojeniu górnego napięcia, mają dodatkowe uzwojenie regulacyjne z kilkoma wyprowadzeniami, które są połączone z przełącznikami zaczepów. Przełącznik zaczepów ma złożoną budowę, gdyż przełączenie z jednej końcówki wyprowadzenia na drugą końcówkę musi się odbywać bez łukowo. Przełączniki zaczepów są umieszczone w kadzi olejowej transformatora lecz w oddzielnej celce i podobnie jak transformator znajdują się w oleju. Przełączniki zaczepów są opisane w literaturze między innymi w książce Kelasz J.: „Transformatory. Układy nastawiania przekładni” WNT 1968. Firmy produkujące przełączniki zaczepów opracowują także Dokumentacje techniczno-ruchowe, które są znane. Przełączanie zaczepów dokonuje układ napędowy złożony z silnika elektrycznego i przekładni mechanicznej. Przełączniki zaczepów są urządzeniami drogimi i najbardziej zawodnymi elementami w transformatorach, wymagają okresowej diagnostyki, a diagnostyka musi być prowadzona przy wyłączonym transformatorze. Zawodność przełączników zaczepów jest związana ze stykami ruchomymi, które przegrzewają się oraz z układem mechanicznym przełącznika zaczepów, który zużywa się.

Fabryka T ransformatorów w Żychlinie realizuje projekt finansowany przez NCBiR i w ramach tego projektu pracuje nad energoelektronicznym układem regulacji napięcia. Układ ten bazuje na uzwojeniu regulacyjnym transformatora umieszczonym na tej samej kolumnie rdzenia co uzwojenie podstawowe. Uzwojenie regulacyjne zasila falownik. Wyjście falownika jest połączone w szereg z uzwojeniem podstawowym. Napięcie na wyjściu falownika jest regulowane od zera do wartości napięcia uzwojenia zasilającego. Napięcie uzwojenia podstawowego transformatora i napięcie falownika dodają się i w ten sposób jest regulowane (stabilizowane) napięcie transformatora.

Firma Schneider Electic, fabryka MEFTA w Mikołowie, wykonała transformator o mocy 400 kVA w którym regulacja napięcia jest zrealizowana przy pomocy transformatora dodatkowego (regulacyjnego). Transformator dodatkowy i transformator regulacyjny są umieszczone we wspólnej kadzi olejowej. Uzwojenie pierwotne transformatora regulacyjnego ma zaczepy regulacyjne i jest zasilane napięciem wtórnym transformatora podstawowego. Uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego jest włączone w szereg z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego. Regulacja napięcia odbywa się poprzez przełączanie zaczepów stycznikami umieszczonymi na zewnątrz kadzi transformatora.

Wymienione prace są innowacyjne, lecz czy rozwiązania te zastąpią stosowane powszechnie przełączniki zaczepów, na tym etapie prac nie jest wiadome.

Według wynalazku układ regulacji napięcia trójfazowego transformatora podstawowego pod obciążeniem składa się z transformatora regulacyjnego i falownika AC/DC/AC. Uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego jest włączone w szereg z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego. Uzwojenie pierwotne transformatora regulacyjnego jest zasilane z falownika AC/DC/AC, który jest przyłączony do uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego, bądź też falownik jest przyłączony do uzwojenia wtórnego transformatora dodatkowego, którego uzwojenie pierwotne jest dołączone do uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego. W transformatorze podstawowym z uzwojeniem pierwotnym połączonym w trójkąt, uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego jest włączone w obwód trójkąta uzwojenia pierwotnego transformatora podstawowego. W transformatorze podstawowym z uzwojeniem pierwotnym połączonym w gwiazdę uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego korzystnie jest połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego od strony gwiazdy, przy czym punkt połączenia uzwojeń w gwiazdę jest wykonany na uzwojeniu wtórnym transformatora regulacyjnego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie rozwiązania na rysunku, na którym przedstawiono: fig. 1 schemat układu połączenia uzwojeń transformatora regulacyjnego z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego połączonym w gwiazdę i z falownikiem oraz połączenie falownika z uzwojeniem wtórnym transformatora podstawowego, fig. 2 schemat połączenia falownika AC/DC/AC sterowanego z układu mikroprocesorowego μP, fig. 3 schemat układu połączenia uzwojeń transformatora

PL 237 342 B1 regulacyjnego z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego połączonym w trójkąt i z falownikiem oraz połączenie falownika z uzwojeniem wtórnym transformatora podstawowego, fig. 4 falownik zasilający transformator regulacyjny jest połączony z uzwojeniem wtórnym transformatora dodatkowego, którego uzwojenie pierwotne jest połączone z uzwojeniem wtórnym transformatora podstawowego.

Układ regulacji napięcia trójfazowego transformatora podstawowego 1 pod obciążeniem składa się z transformatora regulacyjnego 2 i falownika 4. Falownik 4 jest typu AC/DC/AC i składa się z trzech podzespołów, jak na rysunku fig. 2. Podzespół prostujący AC/DC 4.1 jest mostkiem trójfazowym złożonym z prostowników sterowanych T1* T6. Podzespół stałoprądowy DC 4.2 zawiera filtr pojemnościowy C. Korzystnie jest aby w zespole DC 4.2 był układ-V7-RDC przeznaczony do rozpraszania energii. Podzespół DC/AC 4.3 modulacji szerokości impulsów jest mostkiem trójfazowym złożonym z tranzystorów V1* V6. Falownik jest sterowany z układu mikroprocesorowego gP 4.4. Podzespół prostujący AC/DC 4.1 falownika 4 jest zasilany napięciem międzyprzewodowym z uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego 1. W transformatorach 1, w których napięcie znamionowe uzwojenia wtórnego jest mniejsze od 1000 V, falownik 4 jest połączony wprost do uzwojenia wtórnego jak na rysunkach fig. 1 i fig. 3. W transformatorach 1 w których napięcie znamionowe uzwojenia wtórnego jest większe od 1000 V, jest stosowany transformator dodatkowy 3. Uzwojenie pierwotne transformatora dodatkowego 3 jest połączone z uzwojeniem wtórnym transformatora podstawowego 1, a uzwojenie wtórne transformatora dodatkowego 3 jest nisko napięciowe i jest połączone z wejściem zasilającym falownika 4, jak na rysunku fig. 4. Wyjście falownika 4, czyli podzespół DC/AC 4.3 jest połączony z uzwojeniem pierwotnym transformatora regulacyjnego 2. Uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego 2 jest włączone w szereg z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego 1, to znaczy:

- w transformatorze podstawowym 1 z uzwojeniem pierwotnym połączonym w trójkąt, uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego 2 jest włączone w obwód trójkąta uzwojenia pierwotnego transformatora podstawowego 1, jak na rysunku fig. 3,

- a w transformatorze podstawowym 1 z uzwojeniem pierwotnym połączonym w gwiazdę uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego 2 korzystnie jest połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego 1 od strony gwiazdy, przy czym punkt połączenia uzwojeń w gwiazdę 2N jest wykonany na uzwojeniu wtórnym transformatora regulacyjnego 2, jak na rysunku fig. 1.

Połączenie punktu 2N gwiazdy na uzwojeniu transformatora regulacyjnego 2, jak na rysunku fig. 1, umożliwia wykonanie izolacji uzwojenia wtórnego transformatora regulacyjnego 2 na odpowiednio niższe napięcie. Ponadto korzystnie jest aby jedno z uzwojeń transformatora regulacyjnego 2 i transformatora dodatkowego 4 było połączone w trójkąt.

Zakres regulacji napięcia np. ±5% determinuje moc znamionową transformatorów regulacyjnego 2 i dodatkowego 3 oraz moc falownika 4, które powinny wynosić także 5% mocy znamionowej transformatora podstawowego 1. Układ według wynalazku umożliwia ciągłą regulację napięcia i nie ma żadnych styków ruchomych. Układ regulacji napięcia, według wynalazku, można aplikować do każdego transformatora, nie ma żadnych ograniczeń co do mocy i napięć transformatorów. Transformator regulacyjny 2 i transformator dodatkowy 3 są umieszczone we wspólnej kadzi olejowej z transformatorem podstawowym 1. Falownik 4 jest umieszczony w oddzielnej szafce umieszczonej przy kadzi transformatora podstawowego 1. Korzystne jest połączenie w trójkąt jednego z uzwojeń transformatorów: 1, 2 i 3, gdyż umożliwia kompensację harmonicznych o częstotliwości 3 nf w napięciu, prądzie i strumieniu magnetycznym, gdzie n jest liczbą naturalną, a f częstotliwością napięcia sieci zasilającej.

Claims (3)

1. Układ regulacji napięcia trójfazowego transformatora podstawowego pod obciążeniem składa się z transformatora regulacyjnego i falownika AC/DC/AC, znamienny tym, że uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego (2) jest włączone w szereg z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego (1), a uzwojenie pierwotne transformatora regulacyjnego (2) jest zasilane z falownika AC/DC/AC (4), który jest przyłączony do uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego (1), bądź też falownik (4) jest przyłączony do uzwojenia wtórnego transformatora dodatkowego (3), którego uzwojenie pierwotne jest dołączone do uzwojenia wtórnego transformatora podstawowego (1).

PL 237 342 Β1

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w transformatorze podstawowym (1) z uzwojeniem pierwotnym połączonym w trójkąt, uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego (2) jest włączone w obwód trójkąta uzwojenia pierwotnego transformatora podstawowego (1).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w transformatorze podstawowym (1) z uzwojeniem pierwotnym połączonym w gwiazdę uzwojenie wtórne transformatora regulacyjnego (2) korzystnie jest połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora podstawowego (1) od strony gwiazdy, przy czym punkt połączenia uzwojeń w gwiazdę jest wykonany na uzwojeniu wtórnym transformatora regulacyjnego (2).