PL249453B3 - Układ stycznikowy przełączania zaczepów transformatora - Google Patents

Abstract

Układ stycznikowy przełączania zaczepów transformatora dystrybucyjnego Tr o układzie połączenia uzwojeń Dy0 bazuje na podziale każdej fazy uzwojenia D (1) na dwie części (1.1) i (1.2). Na obydwóch końcach rozdzielających uzwojenie (1) są zaczepy, które są połączone z zaciskami wejściowymi styczników (3). Zaciski wyjściowe jednoimiennych faz wszystkich styczników (3) są ze sobą zwarte. Gdy transformator jest załączony do sieci elektroenergetycznej to zawsze dwa i tylko dwa, styczniki są załączone: jeden na jednej części uzwojenia (1.1), a drugi na drugiej części uzwojenia (1.2). Uzwojenie (1) korzystnie jest podzielić: przy parzystej liczbie zwojów na dwie równe części liczby zwojów (1.1) i (1.2), a przy nieparzystej liczbie zwojów jedna część uzwojenia (1.1) ma o jeden zwój więcej od drugiej części uzwojenia (12). Każdy zaczep uzwojenia (1) korzystnie jest połączony z dwoma stycznikami (3) przy czym w obwodzie jednego ze styczników są rezystory R bądź też każdy zaczep uzwojenia korzystnie jest połączony z jednym stycznikiem bez rezystorów R, a co drugi zaczep jest połączony z drugim stycznikiem w obwodzie którego są rezystory R. Załączenie transformatora Tr do sieci elektroenergetycznej odbywa się w dwóch taktach, najpierw załącza się styczniki bez rezystorów R dołączone do zaczepów skrajnych (3 i 4), a następnie załącza się wyłącznik (4) zasilający transformator Tr. Transformator Tr wyłącza się wyłączając najpierw wyłącznik (4), a następnie styczniki na zaczepach aktywnych. Przełączanie zaczepu aktywnego na sąsiedni zaczep, który ma być aktywny, odbywa się według algorytmu: załącza się stycznik z rezystorem R, którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem aktywnym bądź z zaczepem sąsiednim, który ma być aktywny, wyłącza się stycznik bez rezystora R połączony z zaczepem aktywnym, załącza się stycznik bez rezystora R, którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem, który ma być aktywny, wyłącza się stycznik z rezystorem R.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ stycznikowy przełączania zaczepów na uzwojeniu transformatora dystrybucyjnego w celu regulacji bądź stabilizacji napięcia w sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia zasilającej odbiorców energii elektrycznej.

Jest to zgłoszenie patentu dodatkowego do rozwiązania przedstawionego w patencie PL 244619 B1 „Układ stycznikowy przełączania zaczepów transformatora”.

Według wynalazku PL 244619 układ stycznikowy przełączania zaczepów transformatora trój azowego ma n zaczepów na jednym z uzwojeń. Zaczepy od (1) do (n) są wyprowadzone na zewnątrz kadzi transformatora i są przyłączone do 2n styczników (S1) do (S2n) w ten sposób, że zaciski wejściowe każdej pary styczników (S1-S2), (S3-S4) itd. są połączone z wyprowadzeniami zaczepów (1) do (n), a zaciski wyjściowe styczników nieparzystych (S1), (S3) itd. są zwarte, natomiast do zacisków wyjściowych każdego stycznika parzystego (S2), (S4) itd. jest przyłączony rezystor R trójfazowy lub zaciski wyjściowe styczników parzystych (S2), (S4) itd. są połączone ze sobą i są połączone z jednym rezystorem R trójfazowym. Styczniki (S1) do (S2n) są umieszczone w jednej skrzynce (W), która jest przymocowana do kadzi transformatora od strony zewnętrznej. Taki układ można stosować na uzwojeniu połączonym w gwiazdę, jak to przedstawiono na rysunkach fig. 1 i fig. 2. Na przykład jeden z typowych transformatorów dystrybucyjny o mocy znamionowej 400 kVA i napięciach: uzwojenie pierwotne Uin = 20 kV i uzwojenie wtórne U2N = 400 V, w tym napięcie fazowe 231 V, zgodnie z wymaganiami, ma pięć zaczepów regulacji napięcia: 0, ±2,5%, ±5%. Napięcie fazowe 231V powoduje, że uzwojenie wtórne jest połączone w gwiazdę z wyprowadzonym punktem zerowym yo, a uzwojenie pierwotne jest połączone w trójkąt D. Układ połączenia uzwojeń jest oznaczany: D/yo5 lub Dyo11. Cyfra 5 lub 11 oznacza kąt przesunięcia godzinowego między przebiegami napięć 20 kV i 400 V. Prąd znamionowy uzwojenia wtórnego wynosi I2N = 577 A. Przy 5. zaczepach regulacyjnych jest 10 styczników o prądzie znamionowym 577 A. Są to stosunkowo duże styczniki.

Prąd znamionowy uzwojenia pierwotnego połączonego w trójkąt, wynosi Iin = 6,7 A. Styczniki przełączające prąd 6,7 A są małe lecz przy zaczepach na końcówkach uzwojenia muszą przełączać zaczepy, których napięcie jest na poziomie 20 kV i w tym jest problem, który rozwiązuje patent dodatkowy.

Według wynalazku dodatkowego układ stycznikowy przełączania zaczepów transformatora dystrybucyjnego Tr, o układzie połączenia uzwojeń Dyo, jest realizowany na uzwojeniu D. Każda faza uzwojenia D jest podzielona na dwie części. Na obydwóch końcach rozdzielających uzwojenie są zaczepy, które są połączone z zaciskami wejściowymi styczników. Zaciski wyjściowe jednoimiennych faz wszystkich styczników są ze sobą zwarte. Gdy transformator jest załączony do sieci elektroenergetycznej to zawsze dwa i tylko dwa, styczniki są załączone: jeden na jednej części uzwojenia, a drugi na drugiej części uzwojenia.

Uzwojenie korzystnie jest podzielić: przy parzystej liczbie zwojów na dwie równe części liczby zwojów, a przy nieparzystej liczbie zwojów jedna część uzwojenia ma o jeden zwój więcej od drugiej części uzwojenia.

Każdy zaczep uzwojenia korzystnie jest połączony z dwoma stycznikami przy czym w obwodzie jednego ze styczników są rezystory R bądź też każdy zaczep uzwojenia korzystnie jest połączony z jednym stycznikiem bez rezystorów R, a co drugi zaczep jest połączony z drugim stycznikiem w obwodzie którego są rezystory R.

Załączenie transformatora Tr do sieci elektroenergetycznej odbywa się w dwóch taktach, najpierw załącza się styczniki bez rezystorów R dołączone do zaczepów skrajnych 3 i 4, a następnie załącza się wyłącznik sieciowy zasilający transformator Tr. Transformator Tr wyłącza się wyłączając najpierw wyłącznik sieciowy, a następnie styczniki na zaczepach aktywnych.

Przełączanie zaczepu aktywnego na sąsiedni zaczep, który ma być aktywny, odbywa się według algorytmu:

- załącza się stycznik z rezystorem R którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem aktywnym bądź z zaczepem sąsiednim, który ma być aktywny,

- wyłącza się stycznik bez rezystora R połączony z zaczepem aktywnym,

- załącza się stycznik bez rezystora R, którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem który ma być aktywny,

- wyłącza się stycznik z rezystorem R.

Przedmiot wynalazku jest zilustrowany na rysunkach, na których przedstawiono: fig. 1 schemat uzwojenia transformatora Tr z podzielonym uzwojeniem D na dwie części oraz 6. zaczepami i blokiem 12. styczników, fig. 2 dwa styczniki połączone równolegle, przy czym jeden jest z rezystorami R, fig. 3 schemat uzwojenia transformatora Tr z podzielonym uzwojeniem D na dwie części oraz 6. zaczepami i 8. stycznikami, fig. 4 schemat uzwojenia transformatora Tr z uzwojeniem D oraz 6. zaczepami na końcach uzwojenia i blokiem 8. styczników.

Układ stycznikowy przełączania zaczepów trójfazowego transformatora dystrybucyjnego Tr jest dedykowany do układu połączenia uzwojeń Dy0, jak na rysunkach fig. 1 i fig. 3. Stabilizowane jest napięcie U2 po stronie wtórnej, to jest napięcie uzwojenia yo, poprzez zmianę liczby zwojów uzwojenia pierwotnego D 1. Zmiana liczby zwojów bazuje na przełączaniu zaczepów od 1 do 6 stycznikami 3. Uzwojenie pierwotne D 1 jest zasilane z sieci elektroenergetycznej o napięciu średnim np. Ui = 20 kV. Na obydwóch końcówkach uzwojenia połączonego w trójkąt D 1 jest napięcie międzyfazowe 20 kV, lecz w środku uzwojenia jest napięcie międzyfazowe o połowę mniejsze, to jest 10 kV. Zatem uzwojenie każdej fazy dzielimy na dwie części 1.1 i 1.2. Korzystnie jest podzielić uzwojenie: przy parzystej liczbie zwojów na dwie równe części liczby zwojów 1.1 i 1.2, a przy nieparzystej liczbie zwojów jedna część uzwojenia 1.1 ma o jedne zwój więcej od drugiej części uzwojenia 1.2. Na obydwóch częściach 1.1 i 1.2, od strony podziału uzwojenia 1, są zaczepy od 1 do 6, które są połączone z zaciskami wejściowymi styczników 3. Zaciski wyjściowe jednoimiennych faz A, B, C wszystkich styczników 3 są ze sobą zwarte. Gdy transformator Tr jest załączony do sieci elektroenergetycznej to zawsze dwa i tylko dwa, styczniki są załączone: jeden na jednej części uzwojenia 1.1 a drugi na drugiej części uzwojenia 1.2.

Każdy zaczep uzwojenia 1 korzystnie jest połączony z dwoma stycznikami 3, przy czym jeden stycznik 3.1 jest bez rezystorów, a w obwodzie drugiego stycznika 3.2_ są rezystory R, jak na rysunku fig. 1 i fig. 2, bądź też każdy zaczep uzwojenia korzystnie jest połączony z jednym stycznikiem 3.1 bez rezystorów, a co drugi zaczep jest połączony z drugim stycznikiem 3.2 w obwodzie którego są rezystory R, jak na rysunku fig. 3.

Na rys. fig. 4 przedstawiono uzwojenie D 1 transformatora Tr z zaczepami na końcu uzwojenia. To rozwiązanie jest mniej korzystne, gdyż napięcie na zaczepach jest równe napięciu sieci elektroenergetycznej np. 20 kV.

Załączenie transformatora Tr do sieci elektroenergetycznej odbywa się w dwóch taktach, najpierw załącza się styczniki 3.1 bez rezystorów R dołączone do zaczepów skrajnych 3 i 4, a następnie załącza się wyłącznik sieciowy 4 zasilający transformator Tr. Transformator Tr wyłącza się wyłączając najpierw wyłącznik 4, a następnie styczniki 3.1 na zaczepach aktywnych.

Przełączanie zaczepu aktywnego np. zaczepu 3 na sąsiedni zaczep 2, który ma być aktywny, odbywa się według algorytmu:

- załącza się stycznik 3.2 z rezystorem R którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem aktywnym 3 bądź z zaczepem sąsiednim 2, który ma być aktywny,

- wyłącza się stycznik 3.1 bez rezystora R połączony z zaczepem 3 aktywnym,

- załącza się stycznik 3.1 bez rezystora R, którego zaciski wejściowe są połączone z zacze- pem 2 który ma być aktywny,

- wyłącza się stycznik 3.2 z rezystorem R połączony z zaczepem 3 bądź z zaczepem 2.

Operacja przełączania zaczepu 3 na zaczep 2 powinna trwać możliwie krótko np. 1 sekundę lub krócej.

Przy podziale uzwojenia 1.1 na dwie części obniża się o połowę napięcie na stycznikach 3 przełączających zaczepy 1 do 6 w stosunku do napięcia Ui sieci elektroenergetycznej. Sześć zaczepów: 1-3 na części 1.1 uzwojenia i 4-6 na części 1.2 uzwojenia zapewnia skokową zmianę napięcia U2 w zakresie 0; ±2,5%; ±5%. Jeśli napięcie U2 zmniejsza się na skutek zwiększenia poboru mocy (np. wieczorem) przez odbiorców energii elektrycznej, to uzwojenie 1.1 pracuje przy mniejszej liczbie zwojów, załączone są styczniki 3.1 dołączone np. do zaczepów 2 i 5. Jeśli napięcie U2 wzrasta (np. w południe w dni słoneczne), gdyż do transformatora wpływa moc z zainstalowanych baterii fotowoltaicznych, to zwiększa się liczbę zwojów uzwojenia 1.1, załączone są styczniki 3.1 dołączone np. do zaczepów 3 i 4. Zmieniając zaczepy na uzwojeniu D 1 stabilizuje się napięcie U2 u prosumentów energii elektrycznej. Stabilizację napięcia U2 łatwo jest zautomatyzować poprzez przełączanie zaczepów stycznikami 3 sterowanych mikroprocesorem.

W uzwojeniu D 1 prąd znamionowy jest, np. 6.7 A, styczniki są małe, a przewody łączące z zaczepami i układ izolacyjny styczników jest na napięcie robocze (0,5 Ui). Czas „życia” transformatora wynosi 30 do 50 lat. Styczniki z komorami próżniowymi mają trwałość około 200 tys. łączeń, zabezpieczą zatem niezawodną pracę transformatora w całym okresie jego eksploatacji.

Claims (5)

1. Układ stycznikowy przełączania zaczepów transformatora trójfazowego Dy0 ma n zaczepów na uzwojeniu y0, które są wyprowadzone na zewnątrz kadzi transformatora i są przyłączone do 2n styczników w ten sposób, że zaciski wejściowe każdej pary styczników są połączone z wyprowadzeniami zaczepów, a zaciski wyjściowe styczników nieparzystych są zwarte, natomiast do zacisków wyjściowych każdego stycznika parzystego jest przyłączony rezystor R trójfazowy lub zaciski wyjściowe styczników parzystych są połączone ze sobą i są połączone z jednym rezystorem R trójfazowym według patentu 224619 znamienny tym, że zaczepy są na uzwojeniu D (1), każda faza uzwojenia D (1) składa się z dwóch części (1.1) i (1.2), na obydwóch końcach rozdzielających uzwojenie (1) są zaczepy, które są połączone z zaciskami wejściowymi styczników (3), a zaciski wyjściowe jednoimiennych faz wszystkich styczników (3) są ze sobą zwarte, gdy transformator jest załączony do sieci elektroenergetycznej to zawsze dwa i tylko dwa, styczniki są załączone: jeden na zaczepie jednej części uzwojenia (1.1) a drugi na zaczepie drugiej części uzwojenia (1.2).

2. Układ według zastrz. 1 znamienny tym, że korzystnie jest podzielić uzwojenie D (1): przy parzystej liczbie zwojów uzwojenia (1) na dwie równe części liczby zwojów (1.1) i (1.2), a przy nieparzystej liczbie zwojów uzwojenia (1) jedna część uzwojenia (1.1) ma o jeden zwój więcej od drugiej części uzwojenia (1.2).

3. Układ według zastrz. 1 i 2 znamienny tym, że każdy zaczep uzwojenia (1) jest połączony z dwoma stycznikami (3) przy czym w obwodzie jednego ze styczników (3.2) są rezystory R, bądź też każdy zaczep uzwojenia korzystnie jest połączony z jednym stycznikiem (3.1) bez rezystorów R, a co drugi zaczep jest połączony także z drugim stycznikiem (3.2) w obwodzie którego są rezystory R.

4. Układ według zastrz. 1,2 i 3 znamienny tym, że załączenie transformatora Tr do sieci elektroenergetycznej odbywa się w dwóch taktach, najpierw załącza się styczniki (3.1) bez rezystorów R dołączone do zaczepów skrajnych 3 i 4, a następnie załącza się wyłącznik sieciowy (4) zasilający transformator Tr, natomiast transformator Tr wyłącza się wyłączając najpierw wyłącznik (4), a następnie styczniki (3) na zaczepach aktywnych.

5. Układ według zastrz. 1, 2, 3, i 4 znamienny tym, że przełączanie zaczepu aktywnego na sąsiedni zaczep, który ma być aktywny, odbywa się według algorytmu:

- załącza się stycznik (3.2) z rezystorem R którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem aktywnym bądź z zaczepem sąsiednim, który ma być aktywny,

- wyłącza się stycznik (3.1) bez rezystora R połączony z zaczepem aktywnym,

- załącza się stycznik (3.1) bez rezystora R, którego zaciski wejściowe są połączone z zaczepem który ma być aktywny,

- wyłącza się stycznik (3.2) z rezystorem R.