RU179354U1 - Cascade voltage transformer - Google Patents
Cascade voltage transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU179354U1 RU179354U1 RU2017146325U RU2017146325U RU179354U1 RU 179354 U1 RU179354 U1 RU 179354U1 RU 2017146325 U RU2017146325 U RU 2017146325U RU 2017146325 U RU2017146325 U RU 2017146325U RU 179354 U1 RU179354 U1 RU 179354U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- winding
- equalizing
- windings
- external
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники и направлена на расширение области применения каскадного трансформатора напряжения. Каскадный трансформатор напряжения выполнен N-ступенчатым и содержит последовательно соединенные первую ступень, n промежуточных ступеней и последнюю N-ю ступень. Каждая из ступеней выполнена в виде нижнего и верхнего модулей так, что нижний модуль первой ступени является первым, верхний модуль первой ступени является вторым, нижний модуль каждой n-й промежуточной ступени носит порядковый номер (2n-1), а ее верхний модуль носит порядковый номер 2n, нижний модуль последней N-й ступени носит порядковый номер (2N-1), верхний модуль последней N-й ступени носит порядковый номер 2N. При этом каждый модуль представляет собой трансформатор с бронестержневым магнитопроводом и обмотками. Нижний модуль первой ступени содержит высоковольтную обмотку, внутренний вывод X которой заземлен, вторичную обмотку, выводы которой подключены к нагрузке, и внешнюю уравнительную обмотку. Верхний модуль последней N-й ступени содержит высоковольтную обмотку, внутренний вывод X которой подключен к фазному проводу питающей сети, и внешнюю уравнительную обмотку. Остальные модули выполнены идентично, и каждый из них содержит собственную высоковольтную обмотку, внешнюю и внутреннюю уравнительные обмотки. Высоковольтные обмотки, расположенные в одной ступени, соединены между собой своими внешними выводами А. Внутренний вывод X высоковольтной обмотки нижнего модуля каждой ступени (кроме первой) соединен с внутренним выводом X высоковольтной обмотки верхнего модуля соседней ступени. Такое последовательное соединение высоковольтных обмоток всех модулей образует первичную обмотку каскадного трансформатора напряжения. При этом внутренний вывод X высоковольтной обмотки верхнего модуля последней N-й ступени является также высоковольтным выводом первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения, внутренний вывод X высоковольтной обмотки нижнего модуля первой ступени является также заземляемым выводом первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения.Выводы внешней уравнительной обмотки верхнего модуля каждой ступени соединены с выводами внешней уравнительной обмотки нижнего модуля данной ступени с образованием пары внешних уравнительных обмоток. Выводы внутренней уравнительной обмотки нижнего модуля каждой ступени соединены с выводами внутренней уравнительной обмотки верхнего модуля предшествующей ступени с образованием пары внутренних уравнительных обмоток. Сечения Aпары внешних уравнительных обмоток последней N-й ступени выбраны как,где S- номинальная мощность каскадного трансформатора напряжения,U- напряжение внешних и внутренних уравнительных обмоток,N - количество ступеней каскадного трансформатора напряжения,J- допустимая плотность тока.Сечения остальных пар внешних уравнительных обмоток, соединяющих произвольные модули (2n-1) и 2n, выбраны как,сечения пар внутренних уравнительных обмоток, соединяющих произвольные модули 2n и (2n+1), выбраны как.The utility model relates to the field of electrical engineering and is aimed at expanding the scope of cascade voltage transformer. The cascade voltage transformer is N-stage and contains the first stage, n intermediate stages and the last Nth stage connected in series. Each stage is made in the form of the lower and upper modules so that the lower module of the first stage is the first, the upper module of the first stage is the second, the lower module of each n-th intermediate stage is serial number (2n-1), and its upper module is serial number 2n, the lower module of the last Nth stage is serial number (2N-1), the upper module of the last Nth stage is serial number 2N. In addition, each module is a transformer with an armored core and windings. The lower module of the first stage contains a high-voltage winding, the internal terminal X of which is grounded, a secondary winding, the terminals of which are connected to the load, and an external equalizing winding. The upper module of the last Nth stage contains a high-voltage winding, the internal terminal X of which is connected to the phase wire of the supply network, and an external equalizing winding. The remaining modules are made identically, and each of them contains its own high-voltage winding, external and internal equalizing windings. The high voltage windings located in one stage are interconnected by their external terminals A. The internal terminal X of the high voltage winding of the lower module of each stage (except the first) is connected to the internal terminal X of the high voltage winding of the upper module of the next stage. Such a series connection of the high voltage windings of all modules forms the primary winding of a cascade voltage transformer. In this case, the internal terminal X of the high voltage winding of the upper module of the last Nth stage is also the high voltage terminal of the primary winding of the cascade voltage transformer, the internal terminal X of the high voltage winding of the lower module of the first stage is also the ground terminal of the primary winding of the cascade voltage transformer. The outputs of the external equalizing winding of the upper module of each steps are connected to the terminals of the external equalizing winding of the lower module of this stage with the formation of a pair of external equalizing oh windings. The conclusions of the internal equalizing winding of the lower module of each stage are connected to the conclusions of the internal equalizing winding of the upper module of the previous stage with the formation of a pair of internal equalizing windings. The cross sections Apairs of external equalizing windings of the last Nth stage are selected as, where S is the rated power of the cascade voltage transformer, U is the voltage of the external and internal equalizing windings, N is the number of stages of the cascade voltage transformer, J is the permissible current density. windings connecting arbitrary modules (2n-1) and 2n are selected as, sections of pairs of internal equalizing windings connecting arbitrary modules 2n and (2n + 1) are selected as.
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве каскадных измерительных трансформаторов напряжения.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the manufacture of cascade voltage measuring transformers.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является каскадный трансформатор напряжения индуктивного типа (патент РФ на полезную модель №10935, опубл. 16.08.1999, МПК H01F 27/00), состоящий из нескольких ступеней. Каждая ступень включает в себя полый фарфоровый изолятор, торцевые поверхности которого закрыты сверху и снизу металлическими фланцами. Внутри изолятора располагается активная электромагнитная часть, состоящая из двух модулей, закрепленных к нижнему и верхнему фланцам соответственно. Каждый модуль представляет собой трансформатор с собственным магнитопроводом и обмотками, выводы которых соединены с выводами обмоток соседних модулей.The closest in technical essence to the proposed utility model is a cascade inductive type voltage transformer (RF patent for utility model No. 10935, publ. 16.08.1999, IPC
Недостатком настоящего технического решения является узкая область применения вследствие относительно невысокой номинальной мощности.The disadvantage of this technical solution is the narrow scope due to the relatively low rated power.
Техническая задача предлагаемой полезной модели заключается в оптимизации параметров уравнительных обмоток каскадного трансформатора.The technical task of the proposed utility model is to optimize the equalizing windings of the cascade transformer.
Технический результат заключается в расширении области применения каскадного трансформатора напряжения за счет повышения номинальной мощности каскадного трансформатора вследствие уменьшения напряжения короткого замыкания.The technical result is to expand the scope of the cascade voltage transformer by increasing the rated power of the cascade transformer due to the reduction of short circuit voltage.
Это достигается тем, что в известном каскадном трансформаторе напряжения, выполненном N-ступенчатым и содержащим последовательно соединенные первую ступень, n промежуточных ступеней и последнюю N-ю ступень, причем каждая из ступеней выполнена в виде нижнего и верхнего модулей так, что нижний модуль первой ступени является первым, верхний модуль первой ступени является вторым, нижний модуль каждой n-й промежуточной ступени является (2n-1)-м, а ее верхний модуль является 2n-м, нижний модуль последней N-й ступени является (2N-1)-м, верхний модуль последней N-й ступени является 2N-м, при этом каждый модуль представляет собой трансформатор с бронестержневым магнитопроводом и обмотками, нижний модуль первой ступени содержит высоковольтную обмотку, внутренний вывод X которой заземлен, вторичную обмотку, выводы которой подключены к нагрузке, и внешнюю уравнительную обмотку, верхний модуль последней N-й ступени содержит высоковольтную обмотку, внутренний вывод X которой подключен к фазному проводу питающей сети и внешнюю уравнительную обмотку, остальные модули выполнены идентично, и каждый из них содержит собственную высоковольтную обмотку, внешнюю и внутреннюю уравнительные обмотки, при этом высоковольтные обмотки, расположенные в одной ступени, соединены между собой своими внешними выводами А, внутренний вывод X высоковольтной обмотки нижнего модуля каждой ступени, кроме первой, соединен с внутренним выводом X высоковольтной обмотки верхнего модуля соседней ступени с образованием первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения, при этом внутренний вывод X высоковольтной обмотки верхнего модуля последней N-й ступени является также высоковольтным выводом первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения, внутренний вывод X высоковольтной обмотки нижнего модуля первой ступени является также заземляемым выводом первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения, выводы внешней уравнительной обмотки верхнего модуля каждой ступени соединены с выводами внешней уравнительной обмотки нижнего модуля данной ступени с образованием пары внешних уравнительных обмоток, выводы внутренней уравнительной обмотки нижнего модуля каждой ступени соединены с выводами уравнительной обмотки верхнего модуля предшествующей ступени с образованием пары внутренних уравнительных обмоток, при этом сечения Aур2N-1 пары внешних уравнительных обмоток последней N-й ступени выбраны, какThis is achieved by the fact that in the known cascade voltage transformer made N-stage and containing in series connected the first stage, n intermediate stages and the last N-th stage, and each of the stages is made in the form of lower and upper modules so that the lower module of the first stage is the first, the upper module of the first stage is the second, the lower module of each n-th intermediate stage is (2n-1) th, and its upper module is 2n-m, the lower module of the last N-th stage is (2N-1) - m, top module last the single Nth stage is 2Nth, with each module being a transformer with an armored core and windings, the lower module of the first stage contains a high-voltage winding, the internal terminal X of which is grounded, a secondary winding whose terminals are connected to the load, and an external equalizing winding , the upper module of the last Nth stage contains a high-voltage winding, the internal terminal X of which is connected to the phase conductor of the supply network and the external equalizing winding, the remaining modules are identical, and each one of them contains its own high-voltage winding, external and internal equalizing windings, while the high-voltage windings located in one stage are interconnected by their external terminals A, the internal terminal X of the high-voltage winding of the lower module of each stage, except the first, is connected to the internal terminal X of the high-voltage windings of the upper module of the adjacent stage with the formation of the primary winding of the cascade voltage transformer, while the inner terminal X of the high-voltage winding of the upper module of the last Nth st shading is also a high voltage terminal of the primary winding of the cascade voltage transformer, the internal terminal X of the high voltage winding of the lower module of the first stage is also a grounded terminal of the primary winding of the cascade voltage transformer, the terminals of the external equalizing winding of the upper module of each stage are connected to the terminals of the external equalizing winding of the lower module of this stage pairs of external equalizing windings, conclusions of the internal equalizing winding of the lower module of each stage connected to the terminals of the upper module equalizing winding preceding stage to form a pair of inner compensating coils, wherein the cross section A-1 ur2N pair of outer windings equalizing last N-th stage is selected as
где S1 - номинальная мощность каскадного трансформатора напряжения,where S 1 is the rated power of the cascade voltage transformer,
Uур - напряжение внешних и внутренних уравнительных обмоток,U ur - voltage of the external and internal equalizing windings,
N - количество ступеней каскадного трансформатора напряжения,N is the number of stages of a cascade voltage transformer,
Jmax - допустимая плотность тока,J max - permissible current density,
сечения остальных пар внешних уравнительных обмоток, соединяющих произвольные модули (2n-1) и 2n, выбраны какsections of the remaining pairs of external equalizing windings connecting arbitrary modules (2n-1) and 2n are selected as
сечения пар внутренних уравнительных обмоток, соединяющих произвольные модули 2n и 2n+1, выбраны какsections of pairs of internal equalizing windings connecting arbitrary modules 2n and 2n + 1 are selected as
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная электрическая схема N-ступенчатого каскадного трансформатора напряжения. На схеме приведены первая ступень, некоторая промежуточная n-я ступень и последняя N-я ступень каскадного трансформатора напряжения.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a circuit diagram of an N-stage cascade voltage transformer. The diagram shows the first stage, some intermediate nth stage and the last Nth stage of a cascade voltage transformer.
Каскадный трансформатор напряжения выполнен N-ступенчатым и содержит последовательно соединенные первую ступень 1, n промежуточных ступеней 2 и последнюю N-ю ступень 3. Каждая из ступеней выполнена в виде нижнего и верхнего модулей так, что нижний модуль 4 первой ступени 1 является первым, верхний модуль 5 первой ступени 1 является вторым, нижний модуль 6 каждой n-й промежуточной ступени 2 носит порядковый номер (2n-1), а ее верхний модуль 7 носит порядковый номер 2n, нижний модуль 8 последней N-й ступени 3 носит порядковый номер (2N-1), верхний модуль 9 последней N-й ступени 3 носит порядковый номер 2N. При этом каждый модуль представляет собой трансформатор с бронестержневым магнитопроводом и обмотками.The cascade voltage transformer is made N-stage and contains the
Нижний модуль 4 первой ступени 1 содержит высоковольтную обмотку 10, внутренний вывод X которой заземлен, вторичную обмотку 11, выводы которой подключены к нагрузке 12, и внешнюю уравнительную обмотку 13. Верхний модуль 9 последней N-й ступени 3 содержит высоковольтную обмотку 14, внутренний вывод X которой подключен к фазному проводу 15 питающей сети, и внешнюю уравнительную обмотку 16.The
Остальные модули выполнены идентично, и каждый из них содержит собственную высоковольтную обмотку, внешнюю и внутреннюю уравнительные обмотки. Так, верхний модуль 5 первой ступени 1 содержит высоковольтную обмотку 17, внешнюю 18 и внутреннюю 19 уравнительные обмотки. Нижний модуль 6 каждой n-й промежуточной ступени 2 содержит высоковольтную обмотку 20, внешнюю 21 и внутреннюю 22 уравнительные обмотки. Верхний модуль 7 каждой n-й промежуточной ступени 2 содержит высоковольтную обмотку 23, внешнюю 24 и внутреннюю 25 уравнительные обмотки. Нижний модуль 8 последней N-й ступени 3 содержит высоковольтную обмотку 26, внешнюю 27 и внутреннюю 28 уравнительные обмотки.The remaining modules are made identically, and each of them contains its own high-voltage winding, external and internal equalizing windings. So, the
Высоковольтные обмотки, расположенные в одной ступени, соединены между собой своими внешними выводами А. Так, внешний вывод А высоковольтной обмотки 10 нижнего модуля 4 первой ступени 1 соединен с внешним выводом А высоковольтной обмотки 17 верхнего модуля 5 первой ступени 1. Внешний вывод А высоковольтной обмотки 20 нижнего модуля 6 каждой n-й промежуточной ступени 2 соединен с внешним выводом А высоковольтной обмотки 23 верхнего модуля 7 каждой n-й промежуточной ступени 2. Внешний вывод А высоковольтной обмотки 26 нижнего модуля 8 последней N-й ступени 3 соединен с внешним выводом А высоковольтной обмотки 14 верхнего модуля 9 последней N-й ступени 3.High-voltage windings located in one stage are interconnected by their external terminals A. Thus, the external terminal A of the high-
Внутренний вывод X высоковольтной обмотки нижнего модуля каждой ступени (кроме первой) соединен с внутренним выводом X высоковольтной обмотки верхнего модуля соседней ступени. Такое последовательное соединение высоковольтных обмоток всех модулей образует первичную обмотку каскадного трансформатора напряжения. Так, внутренний вывод X высоковольтной обмотки 26 нижнего модуля 8 последней N-й ступени 3 соединен с внутренним выводом X высоковольтной обмотки 23 верхнего модуля 7 соседней n-й промежуточной ступени 2 (n в данном случае равно N-1). Внутренний вывод X высоковольтной обмотки 20 нижнего модуля 6 (N-1)-й промежуточной ступени соединен с внутренним выводом X высоковольтной обмотки верхнего модуля соседней с ней (N-2)-й промежуточной ступени и т.д. Внутренний вывод X высоковольтной обмотки 17 верхнего модуля 5 первой ступени 1 соединен с внутренним выводом X высоковольтной обмотки 20 нижнего модуля 6 соседней n-й промежуточной ступени 2 (n в данном случае равно 2).The internal terminal X of the high voltage winding of the lower module of each stage (except the first) is connected to the internal terminal X of the high voltage winding of the upper module of the adjacent stage. Such a series connection of the high voltage windings of all modules forms the primary winding of a cascade voltage transformer. So, the inner terminal X of the high voltage winding 26 of the
При этом внутренний вывод X высоковольтной обмотки 14 верхнего модуля 9 последней N-й ступени 3 является также высоковольтным выводом первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения, внутренний вывод X высоковольтной обмотки 10 нижнего модуля 4 первой ступени 1 является также заземляемым выводом первичной обмотки каскадного трансформатора напряжения.In this case, the internal terminal X of the high-
Выводы внешней уравнительной обмотки верхнего модуля каждой ступени соединены с выводами внешней уравнительной обмотки нижнего модуля данной ступени с образованием пары внешних уравнительных обмоток. Выводы внешней уравнительной обмотки 18 верхнего модуля 5 первой ступени 1 соединены с выводами внешней уравнительной обмотки 13 нижнего модуля 4 первой ступени 1. Выводы внешней уравнительной обмотки 24 верхнего модуля 7 каждой n-й промежуточной ступени 2 соединены с выводами внешней уравнительной обмотки 21 нижнего модуля 6 данной n-й промежуточной ступени 2. Выводы внешней уравнительной обмотки 16 верхнего модуля 9 последней N-й ступени 3 соединены с выводами внешней уравнительной обмотки 27 нижнего модуля 8 последней N-й ступени 3.The terminals of the external equalizing winding of the upper module of each stage are connected to the terminals of the external equalizing winding of the lower module of this stage with the formation of a pair of external equalizing windings. The terminals of the external equalizing winding 18 of the
Выводы внутренней уравнительной обмотки нижнего модуля каждой ступени соединены с выводами внутренней уравнительной обмотки верхнего модуля предшествующей ступени с образованием пары внутренних уравнительных обмоток. Так, выводы внутренней уравнительной обмотки 28 нижнего модуля 8 последней N-й ступени 3 соединены с выводами внутренней уравнительной обмотки 25 верхнего модуля 7 соседней n-й промежуточной ступени 2 (n в данном случае равно (N-1). Выводы внутренней уравнительной обмотки 22 нижнего модуля 6 (N-1)-й промежуточной ступени соединены с выводами внутренней уравнительной обмотки верхнего модуля соседней с ней (N-2)-й промежуточной ступени и т.д. Выводы внутренней уравнительной обмотки 19 верхнего модуля 5 первой ступени 1 соединены с выводами внутренней уравнительной обмотки 22 нижнего модуля 6 соседней n-й промежуточной ступени 2 (n в данном случае равно 2).The conclusions of the internal equalizing winding of the lower module of each stage are connected to the conclusions of the internal equalizing winding of the upper module of the previous stage with the formation of a pair of internal equalizing windings. So, the conclusions of the internal equalizing winding 28 of the
Сечения Aур2N-1 пары внешних уравнительных обмоток последней N-й ступени выбраны, какSection A ur2N-1 pairs of external equalizing windings of the last N-th stage are selected as
где S1 - номинальная мощность каскадного трансформатора напряжения,where S 1 is the rated power of the cascade voltage transformer,
Uур - напряжение внешних и внутренних уравнительных обмоток,U ur - voltage of the external and internal equalizing windings,
N - количество ступеней каскадного трансформатора напряжения,N is the number of stages of a cascade voltage transformer,
Jmax - допустимая плотность тока.J max - permissible current density.
Сечения остальных пар внешних уравнительных обмоток, соединяющих произвольные модули (2n-1) и 2n, выбраны какThe sections of the remaining pairs of external equalizing windings connecting arbitrary modules (2n-1) and 2n are selected as
сечения пар внутренних уравнительных обмоток, соединяющих произвольные модули 2n и (2n+1), выбраны какsections of pairs of internal equalizing windings connecting arbitrary modules 2n and (2n + 1) are selected as
Каскадный трансформатор напряжения работает следующим образом.Cascade voltage transformer operates as follows.
От фазного провода 15 питающей сети напряжение прикладывается к внутреннему выводу X высоковольтной обмотки 14 верхнего модуля 9 последней N-й ступени 3 каскадного трансформатора напряжения и распределяется по высоковольтным обмоткам 14, 26, 23, 20, 17, 10 всех модулей. При подключении нагрузки 12 ко вторичной обмотке 11 каскадного трансформатора напряжения в его внешних 16, 27, 24, 21, 18, 13 и внутренних 28, 25, 22, 19 уравнительных обмотках наводятся токи, благодаря чему осуществляется равномерное распределение приложенного напряжения по высоковольтным обмоткам 14, 26, 23, 20, 17, 10 всех модулей.From the phase wire 15 of the supply network, voltage is applied to the internal terminal X of the high voltage winding 14 of the upper module 9 of the last Nth stage 3 of the cascade voltage transformer and is distributed among the
При обозначении на схеме токов, протекающих по паре соединенных уравнительных обмоток, расположенных в соседних k и (k+1)-м модулях, где k - порядковый номер произвольного модуля, используется меньший порядковый номер, принадлежащий одному из двух этих модулей (т.е. номер k-ото модуля). Например, по паре уравнительных обмоток, расположенных в k=(2n-1)-м и (k+1)=(2n)-м модулях протекает ток I2n-1. Аналогичный индекс используется при обозначении напряжения Uвн2n-1 между точкой соединения высоковольтных обмоток соседних модулей и землей.When designating currents flowing through a pair of connected equalizing windings located in neighboring k and (k + 1) -th modules, where k is the serial number of an arbitrary module, the lower serial number belonging to one of these two modules is used (i.e. . number of the k-from module). For example, a pair of equalizing windings located in the k = (2n-1) th and (k + 1) = (2n) th modules flows current I 2n-1 . A similar index is used to indicate the voltage U ext2n-1 between the connection point of the high-voltage windings of adjacent modules and ground.
Полная мощность S1, поступающая с фазного провода 15 в каскадный трансформатор напряжения, передается в нагрузку 12. При использовании допущения об отсутствии активных потерь во внешних и внутренних уравнительных и высоковольтных обмотках ΔPобм и магнитопроводах ΔPмаг и расходах реактивной мощности на создание магнитных полей ΔQмп, потери полной мощности в каскадном трансформаторе напряжения ΔS равны нулю:The total power S 1 from the phase wire 15 to the cascade voltage transformer is transferred to load 12. Using the assumption that there are no active losses in the external and internal equalizing and high-voltage windings ΔP rpm and magnetic circuits ΔP mag and the reactive power consumption for creating magnetic fields ΔQ MP , the total power loss in the cascade voltage transformer ΔS is equal to zero:
при этом поступающая в нагрузку мощность S2 равна всей мощности, потребляемой каскадным трансформатором напряжения из сети:while the power S 2 entering the load is equal to the total power consumed by the cascade voltage transformer from the network:
Полная мощность S2n-1, передаваемая по трехпроводной системе в (2n-1)-й модуль из расположенного выше 2n-го модуля, определяется током в первичной обмотке каскадного трансформатора напряжения Iвн, напряжением на внешнем выводе А высоковольтной обмотки (2n-1)-го модуля Uвн2n-1, напряжением уравнительных обмоток Uур и током в уравнительных обмотках Iур2n-1, расположенных в 2n и (2n-1)-м модулях:The total power S 2n-1 transmitted through the three-wire system to the (2n-1) th module from the 2n-th module located above is determined by the current in the primary winding of the cascade voltage transformer I nv , the voltage at the external terminal A of the high-voltage winding (2n-1 ) th module U vn2n-1 , voltage of equalizing windings U ur and current in equalizing windings I ur2n-1 , located in 2n and (2n-1) -th modules:
Далее по тексту индексом k обозначается также порядковый номер пары внутренних или внешних уравнительных обмоток, соединяющих k-й и (k+1)-й модули. Выражение (1) полной мощности на входе в (2n-1)-й модуль справедливо для любого k-го модуля:Further in the text, the index k also denotes the serial number of a pair of internal or external equalizing windings connecting the kth and (k + 1) th modules. The expression (1) of the total power at the input to the (2n-1) -th module is valid for any k-th module:
Сумма в правой части равенства указывает на то, что передача мощности в каскадном трансформаторе напряжения осуществляется по двум каналам: по системе проводников «первичная обмотка - земля» и по уравнительным обмоткам. Два канала передачи мощности задействуются неодинаково в зависимости от порядковых номеров соединенных модулей. Чем больше порядковые номера соединенных модулей, тем выше напряжение на внутренних X и внешних А выводах высоковольтных обмоток, расположенных в данных модулях, и больше доля мощности, передаваемая по первичной обмотке каскадного трансформатора напряжения, и, следовательно, меньше доля мощности, передаваемая по уравнительным обмоткам. В связи с указанным обстоятельством, целесообразно варьировать сечение уравнительных обмоток в зависимости от порядковых номеров соединенных модулей.The sum in the right part of the equality indicates that the power is transmitted in a cascade voltage transformer through two channels: through the system of conductors "primary winding - ground" and through equalizing windings. Two power transmission channels are used differently depending on the serial numbers of the connected modules. The higher the serial numbers of the connected modules, the higher the voltage on the internal X and external A terminals of the high-voltage windings located in these modules, and the greater the proportion of power transmitted through the primary winding of the cascade voltage transformer, and therefore the smaller the proportion of power transmitted through the equalizing windings . In connection with this circumstance, it is advisable to vary the cross section of the equalizing windings depending on the serial numbers of the connected modules.
На входе в верхний модуль 9 последней N-й ступени 3 вся мощность передается по высоковольтной обмотке 14. Это позволяет оценить ток в первичной обмотке каскадного трансформатора напряжения:At the entrance to the upper module 9 of the last Nth stage 3, all the power is transmitted through the high-voltage winding 14. This allows us to estimate the current in the primary winding of the cascade voltage transformer:
Приложенное к каскадному трансформатору напряжение Uвн2N распределяется равномерно по первичной обмотке, следовательно, напряжение между выводом высоковольтной обмотки произвольного k-го модуля и землей (для нижнего модуля это внешний вывод А, для верхнего модуля это внутренний вывод X):The voltage U ext2N applied to the cascade transformer is distributed evenly along the primary winding, therefore, the voltage between the output of the high-voltage winding of an arbitrary k-th module and ground (for the lower module this is external terminal A, for the upper module it is internal terminal X):
Доля мощности, поступающей в k-й модуль по каналу «первичная обмотка - земля»:The share of power entering the k-th module through the channel “primary winding - ground”:
Остальная часть мощности передается в k-й модуль по уравнительным обмоткам:The rest of the power is transmitted to the k-th module through equalizing windings:
С учетом сделанного допущения об отсутствии потерь мощности в трансформаторе (Sk=S1):Given the assumption that there is no power loss in the transformer (S k = S 1 ):
Каскадный трансформатор напряжения, рассматриваемый в рамках данной полезной модели предполагает одинаковое напряжение уравнительных обмоток Uур, которое определяется числом витков во внутренних и внешних уравнительных обмотках. По известному значению полной мощности через k-ю пару уравнительных обмоток рассчитывается ток в этой паре обмоток:The cascade voltage transformer considered in the framework of this utility model assumes the equal voltage of the equalizing windings U ur , which is determined by the number of turns in the internal and external equalizing windings. From the known value of the total power through the k-th pair of equalizing windings, the current in this pair of windings is calculated:
Таким образом, ток в любой уравнительной обмотке каскадного трансформатора напряжения определяется напряжением уравнительных обмоток Uур, номинальной мощностью трансформатора S1 и различается в зависимости от порядкового номера модуля.Thus, the current in any equalizing winding of the cascade voltage transformer is determined by the voltage of the equalizing windings U ur , the rated power of the transformer S 1 and differs depending on the serial number of the module.
Формула (2) позволяет получить отношение тока в k-й паре уравнительных обмоток к току в паре внешних уравнительных обмоток (2N-1), соединяющих модули последней N-й ступени 3:Formula (2) allows to obtain the ratio of the current in the k-th pair of equalizing windings to the current in a pair of external equalizing windings (2N-1) connecting the modules of the last N-th stage 3:
Таким образом, отношения токов во всех внутренних и внешних уравнительных обмотках каскадного трансформатора не зависят от параметров трансформатора. Минимальный ток Iур2N-1 протекает по внешним уравнительным обмоткам последней N-й ступени 3. Токи в остальных уравнительных обмотках кратны минимальному току в соответствии с выражением:Thus, the current ratios in all internal and external equalizing windings of the cascade transformer are independent of the transformer parameters. The minimum current I ur2N-1 flows through the external equalizing windings of the last N-th stage 3. The currents in the remaining equalizing windings are multiples of the minimum current in accordance with the expression:
Оптимальное сечение пары внешних уравнительных обмоток, соединяющих модули последней N-й ступени 3, рассчитывается как отношение тока в этой паре уравнительных обмоток, определенного по формуле (2) к допустимому по условию отвода от обмоток джоулева тепла значению плотности тока Jmax:The optimal cross section of a pair of external equalizing windings connecting the modules of the last Nth stage 3 is calculated as the ratio of the current in this pair of equalizing windings, determined by formula (2) to the current density J max, admissible by the condition of removal from the Joule heat windings:
Сечения остальных внешних и внутренних уравнительных обмоток, обеспечивающие допустимую плотность тока Jmax, связаны следующим соотношением с сечением пары внешних уравнительных обмоток последней N-й ступени 3:The cross sections of the remaining external and internal equalizing windings, providing an allowable current density J max , are connected by the following relation with the cross section of a pair of external equalizing windings of the last Nth stage 3:
Таким образом, получены сечения внешних и внутренних уравнительных обмоток, обеспечивающие равную плотность тока в этих обмотках. Выбор сечений внешних и внутренних уравнительных обмоток по формулам (3) и (4) в соответствии с допустимой плотностью тока Jmax обеспечивает минимальный радиальный размер обмоток, что приводит к сокращению каналов рассеяния обмоток и, как следствие, к уменьшению напряжения короткого замыкания каскадного трансформатора напряжения, что в итоге приводит к повышению номинальной мощности каскадного трансформатора. Повышение номинальной мощности каскадного трансформатора напряжения позволяет использовать его для питания собственных нужд подстанций в соответствии с п. 9.1.1 СТО 56947007-29.240.10.248-2017 «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ». К дополнительным преимуществам полезной модели можно отнести экономию обмоточного провода.Thus, sections of the external and internal equalizing windings are obtained, providing an equal current density in these windings. The choice of cross sections of the external and internal surge windings according to formulas (3) and (4) in accordance with the permissible current density J max provides the minimum radial size of the windings, which leads to a reduction in the scattering channels of the windings and, as a result, to a decrease in the short-circuit voltage of the cascade voltage transformer , which ultimately leads to an increase in the rated power of the cascade transformer. Increasing the rated power of the cascade voltage transformer allows it to be used to power the auxiliary needs of substations in accordance with clause 9.1.1 of STO 56947007-29.240.10.248-2017 "Norms for the technological design of AC substations with a higher voltage of 35-750 kV". Additional advantages of the utility model include the saving of winding wire.
Использование полезной модели позволяет расширить область применения каскадного трансформатора напряжения за счет возможности использования его для питания собственных нужд подстанций, что достигается за счет повышения номинальной мощности каскадного трансформатора вследствие уменьшения напряжения короткого замыкания.Using the utility model allows to expand the scope of the cascade voltage transformer due to the possibility of using it to power the auxiliary needs of substations, which is achieved by increasing the rated power of the cascade transformer due to the reduction of short circuit voltage.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146325U RU179354U1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Cascade voltage transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146325U RU179354U1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Cascade voltage transformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179354U1 true RU179354U1 (en) | 2018-05-11 |
Family
ID=62151688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146325U RU179354U1 (en) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Cascade voltage transformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179354U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188482U1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Power takeoff transformer |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3532963A (en) * | 1968-02-07 | 1970-10-06 | Gen Electric | Compensating means for unbalance in cascade type instrument potential transformers |
| SU1742873A1 (en) * | 1990-07-31 | 1992-06-23 | Запорожский завод высоковольтной аппаратуры Производственного объединения "Запорожтрансформатор" им.В.И.Ленина | Cascade voltage transformer |
| RU10935U1 (en) * | 1999-02-09 | 1999-08-16 | Открытое акционерное общество Раменский электротехнический завод "Энергия" | CASCADE VOLTAGE TRANSFORMER |
| CN103489599A (en) * | 2013-10-08 | 2014-01-01 | 保定天威集团(江苏)五洲变压器有限公司 | Multistage continuous voltage-regulating twelve-pulse-wave rectifier transformer |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146325U patent/RU179354U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3532963A (en) * | 1968-02-07 | 1970-10-06 | Gen Electric | Compensating means for unbalance in cascade type instrument potential transformers |
| SU1742873A1 (en) * | 1990-07-31 | 1992-06-23 | Запорожский завод высоковольтной аппаратуры Производственного объединения "Запорожтрансформатор" им.В.И.Ленина | Cascade voltage transformer |
| RU10935U1 (en) * | 1999-02-09 | 1999-08-16 | Открытое акционерное общество Раменский электротехнический завод "Энергия" | CASCADE VOLTAGE TRANSFORMER |
| CN103489599A (en) * | 2013-10-08 | 2014-01-01 | 保定天威集团(江苏)五洲变压器有限公司 | Multistage continuous voltage-regulating twelve-pulse-wave rectifier transformer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU188482U1 (en) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Power takeoff transformer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3528046A (en) | Interlaced disk winding with improved impulse voltage gradient | |
| CN107749726A (en) | A kind of GIS detecting current transformers flow up device and up-flow calibrating circuit with high current | |
| DE102019121287A1 (en) | SMOOTHING AND CURRENT LIMITING THROTTLE FOR FILTER DEVICE OF THE TRAIN TRACTION SUBSTATION | |
| RU179354U1 (en) | Cascade voltage transformer | |
| Liang et al. | An integrated harmonic-filtering transformer for low-voltage distribution systems | |
| Zhang et al. | Application of an improved multi-conductor transmission line model in power transformer | |
| US9583252B2 (en) | Transformer | |
| Komarzyniec | 14 kVA superconducting transformer with (RE) BCO windings | |
| JPH02502955A (en) | transformer | |
| Nakamura et al. | Basic characteristics of lap-winding type three-phase laminated-core variable inductor | |
| CN212542145U (en) | High-speed magnetic levitation special output dry-type transformer | |
| CN114121441A (en) | Single-phase transformer | |
| Gorchakov et al. | High-efficiency power supply for distributed flexible alternative current transmission system devices | |
| Hajizadeh et al. | Study and comparison of the effect of conventional, low losses and amorphous transformers on the ferroresonance occurrence in electric distribution networks | |
| Lebedev | Transformer basics | |
| CN110197759A (en) | Transformer, three-phase transformer and its mode of connection | |
| CN215342246U (en) | Split transformer | |
| EA025827B1 (en) | Three-phase balance-to-unbalance autotransformer (embodiments) | |
| US2922132A (en) | Regulating transformer | |
| RU2714925C1 (en) | Filter compensating device | |
| RU121653U1 (en) | HIGH FREQUENCY SYMMETRING DEVICE | |
| RU2727961C1 (en) | Power takeoff transformer | |
| RU2809838C1 (en) | Three-phase filter compensating device | |
| RU2690689C1 (en) | Filter compensating plant | |
| KR20080063853A (en) | Inductive devices and transformers utilizing the tru-scale reactance transformation system for improved power systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190213 Effective date: 20190213 |
|
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20200818 |