RU184462U1

RU184462U1 - Integrator of currents and voltages high-voltage ITN-V

Info

Publication number: RU184462U1
Application number: RU2017140708U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Андреев; Василий Александрович Долгов; Раис Ризаевич Сафин
Original assignee: Александр Михайлович Андреев; Василий Александрович Долгов; Раис Ризаевич Сафин
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2018-10-26
Also published as: RU184462U9

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, преимущественно к устройствам, повышающих эффективность потребления электроэнергии, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности и компенсации пассивных составляющими напряжения и силы тока при работе высоковольтной аппаратуры, например асинхронных двигателей.Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение потерь электроэнергии и увеличение срока службы аппаратуры.Указанный технический результат достигается тем, что в интеграторе токов и напряжений, содержащем компенсирующее устройство для токов и напряжений и силовой трансформатор, компенсирующее устройство выполнено в виде трех дросселей, соединенных в единый контур через конденсаторы, трансформатор выполнен высоковольтным, при этом подключение трансформатора с высоковольтной стороны произведено с подводящей сетью между высоковольтной аппаратурой и двигателем одновременно, а низковольтная часть трансформатора соединена с дросселями компенсирующего устройства между конденсаторами.Использование предлагаемого интегратора позволит локально компенсировать все виды искажений электроэнергии, преобразовывать вредные паразитные токи напряжения, реактивную энергию в дополнительную активную мощность, за счет модульности конструкции позволяет быстро изменять параметры под необходимую нагрузку при изготовлении, монтаже, ремонте и профилактике высокая надежность устройства обеспечивает большие сроки службы всех элементов сети и самого устройства в различных условиях эксплуатации и для широкого применения в любых отраслях народного хозяйства.The proposed technical solution relates to electrical engineering, mainly to devices that increase the efficiency of electricity consumption, in particular to devices for reactive power compensation and compensation for passive components of voltage and current during high-voltage equipment, for example, asynchronous motors. The technical result of the proposed device is to reduce power losses and increase lifetime of the equipment. The technical result is achieved by the fact that the integrator current in and voltages containing a compensating device for currents and voltages and a power transformer, the compensating device is made in the form of three chokes connected in a single circuit through capacitors, the transformer is high-voltage, while the transformer is connected from the high-voltage side to the supply network between the high-voltage equipment and the motor at the same time, and the low-voltage part of the transformer is connected to the chokes of the compensating device between the capacitors. Using the offer This integrator will allow locally compensating for all types of electricity distortion, converting harmful parasitic voltage, reactive energy into additional active power, due to the modularity of the design, allows you to quickly change the parameters for the necessary load during manufacture, installation, repair and prevention of high reliability of the device ensures long service life of all network elements and the device itself in various operating conditions and for widespread use in all sectors of the economy .

Description

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, преимущественно к устройствам, повышающих эффективность потребления электроэнергии, в частности, к устройствам компенсации реактивной мощности и компенсации пассивных составляющими напряжения и силы тока при работе высоковольтной аппаратуры, например двигателей.The proposed solution relates to electrical engineering, mainly to devices that increase the efficiency of energy consumption, in particular, to devices for reactive power compensation and compensation for passive components of voltage and current during high-voltage equipment, such as motors.

Известен генератор для ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть введены три резистора, три диодных выпрямителя с соответствующим подключением их в схеме генератора. (см патент на изобретение №2224362 Н04В 3/54 за 2002 г.)A known generator for inputting signal currents into a three-phase electric network has introduced three resistors, three diode rectifiers with their corresponding connection in the generator circuit. (see patent for invention №2224362 НВВ 3/54 for 2002)

Недостатком этого вида генераторов является то, что его невозможно использовать при работе с высоковольтной аппаратуройThe disadvantage of this type of generator is that it can not be used when working with high-voltage equipment

Известен генератор для трехфазных электрических сетей с напряжением (0,4-35) кВ без обработки их высокочастотными заградителями. В генераторе с пассивно-активным способом ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть введены низковольтная обмотка фазы трансформатора 10/0,4 кВ, вторая катушка индуктивности, второй конденсатор с соответствующим подключением их в схеме генератора.Known generator for three-phase electrical networks with a voltage (0.4-35) kV without processing them with high-frequency barriers. In a generator with a passive-active method of inputting signal currents into a three-phase electrical network, a low-voltage transformer 10 / 0.4 kV phase winding, a second inductance coil, a second capacitor with the corresponding connection in the generator circuit are introduced.

Известно устройство для присоединения источника информации в распределительной сети, содержащее трансформатор связи, к первичной обмотке которого подключен источник информации, дополнительно введены три высоковольтных конденсатора одинаковой емкости, которые подключены к трем фазам распределительной сети по схеме "звезда", трансформатор связи выполнен с одной вторичной обмоткой, один конец которой подключен к точке соединения трех высоковольтных конденсаторов, а второй конец вторичной обмотки трансформатора связи подключен к земле (см патент на полезную модель РФ №18213 по кл. H02j 13/00 2001 г.)A device for connecting a source of information in a distribution network, containing a communication transformer, to the primary winding of which an information source is connected, three high-voltage capacitors of the same capacity, connected to the three phases of the distribution network according to a star circuit, is added. The communication transformer is made with one secondary winding , one end of which is connected to the connection point of three high-voltage capacitors, and the other end of the secondary winding of the communication transformer is connected to ground (See a patent for utility model of the Russian Federation №18213 cells. H02j 13/00, 2001)

Основным недостатком описанных устройств является то, что в них не возможно преобразовывать, компенсировать реактивные токи в активные. Другими недостатками этих устройств это сложность конструкции, дороговизна и значительные габариты высоковольтных конденсаторов и ненадежность в работе из-за возникновения реактивной энергии, которая смещена по отношению к активной на угол 90°, что приводит к ухудшению работы двигателей и большему потреблению электроэнергии из сети.The main disadvantage of the described devices is that it is not possible to transform and compensate reactive currents into active ones in them. Other disadvantages of these devices are the complexity of the design, high cost and large dimensions of high-voltage capacitors and unreliability in operation due to the occurrence of reactive energy, which is biased relative to the active at an angle of 90 °, which leads to deterioration of the engines and greater power consumption from the network.

Наиболее близким по своей технической сущности является интегратор токов и напряжений, содержащий корпус, внутри которого расположены электрические конденсаторы соединенные между собой в единый контур с дросселями и выходящие из него клеммы для соединения с подводящей сетью и потребителем, соединение с подводящей сетью и потребителем непосредственно, а сами клеммы соединены с контуром электрических конденсаторов в разных его местах, а контур дополнительно снабжен индуктивными катушками, один конец которых соединена с клеммами, а другой соединен со средней точкой между конденсаторами с противоположной клеммам стороны (см патент РФ на полезную модель №165904 по H02I 3/18 за 2016 г.) Недостатком этого вида устройств является невозможность его использования в сетях с высоким напряжением, хотя и обеспечивает сглаживание, интегрирование и демпфирование импульсов тока зарядки и разрядки емкостей при падении напряжения сети с нелинейным изменениями токов нагрузки электроприемников индуктивного характера, то есть гармониками тока нагрузки различной частоты, источниками которых является сами индуктивные электроприемники, преимущественно асинхронные двигатели.The closest in technical essence is the integrator of currents and voltages, comprising a case, inside of which are located electrical capacitors interconnected in a single circuit with chokes and outgoing terminals for connection with the supply network and the consumer, connection with the supply network and the consumer directly, and the terminals themselves are connected to the circuit of electric capacitors in different places, and the circuit is additionally equipped with inductive coils, one end of which is connected to the terminals, and the other oh is connected to the midpoint between the capacitors from the side opposite to the terminals (see RF patent for utility model No. 165904 according to H02I 3/18 for 2016). The disadvantage of this type of device is the impossibility of its use in high-voltage networks, although it provides smoothing, integration and damping of charging current and discharge current pulses when the mains voltage drops with non-linear changes of load currents of an inductive electrical receiver, i.e., harmonics of load current of different frequency, sources of which I Inductive power consumers themselves, mainly asynchronous motors, are involved.

Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение потерь электроэнергии и увеличение срока службы аппаратуры.The technical result of the proposed device is to reduce energy losses and increase the service life of the equipment.

Указанный технический результат достигается тем, что в интеграторе токов и напряжений высоковольтным ИТН-В, содержащем компенсирующее устройство для токов и напряжений и силовой трансформатор, компенсирующее устройство выполнено в виде трех дросселей соединенных в единый контур через конденсаторы, трансформатор выполнен высоковольтным, подключение трансформатора с высоковольтной стороны произведено с подводящей сетью между высоковольтной аппаратурой и двигателем одновременно, а низковольтной часть трансформатора соединена с дросселями компенсирующего устройства между конденсаторами, при этом устройство компенсации соединен с низковольтной частью трансформатора по схеме звезда/треугольник, а высоковольтная часть трансформатора соединена с подводящей сетью и высоковольтной аппаратурой одновременно по схеме звезда/треугольникThis technical result is achieved by the fact that in the integrator of currents and voltages by a high-voltage ITN-B, containing a compensating device for currents and voltages and a power transformer, the compensating device is made in the form of three chokes connected in a single circuit through capacitors, the transformer is high-voltage, the transformer is connected to high voltage the sides are made with the supply network between the high-voltage equipment and the motor at the same time, and the low-voltage part of the transformer is connected to the core mudflow compensating device between the capacitors, wherein the compensation device is connected to the low voltage part of the transformer for star / delta, and the high-voltage part of the transformer is connected to the feed network and the high-voltage equipment simultaneously wye / delta

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого высоковольтного интегратораFIG. 1 shows a diagram of the proposed high-voltage integrator

Как показано на фиг. 1 предлагаемый интегратор содержит три линии входящей высоковольтной сети 1, с которой через пусковой элемент 2 соединен потребитель 3 (преимущественно высоковольтный асинхронный двигатель) После пускового элемента 2 в цепь потребителя 3 подсоединена высоковольтная обмотка 4 трансформатора 5. Низковольтная обмотка 6 трансформатора 5 соединена с дросселями 7 компенсатора 8 между конденсаторами 9.As shown in FIG. 1, the proposed integrator contains three lines of the incoming high-voltage network 1, to which consumer 3 is connected via starting element 2 (mainly high-voltage induction motor) After starting element 2, high-voltage winding 4 of transformer 5 is connected to consumer 3 3. Low-voltage winding 6 of transformer 5 is connected to chokes 7 compensator 8 between the capacitors 9.

Работа предлагаемого интегратора осуществляется следующим образом. К входящей сети 1 после пускового элемента 2 подсоединяются клеммы потребителя 3 (асинхронного двигателя) и высоковольтная обмотка 4 трансформатора 5, а низковольтная обмотка 6 трансформатора 5 подсоединена к компенсатору 8 и устройство готово к работе. При включении пускового элемента 2 электрический ток будет одновременно поступать к потребителю 3 и на высоковольтную обмотку 4 трансформатора 5. Под воздействием электромагнитного возбуждения в низковольтной обмотке 6 трансформатора 4 будет возникать электрический ток с напряжением до 400 вольт, который подается на дросселя 7 компенсатора 8. Изменение тока и напряжения сети 1 приводят к зарядке или разрядке конденсаторов 9 и возникновения индукционного тока в дросселях 7, которые работают в данный момент как фильтр сглаживания, а образующийся ток в дросселях 7 позволяет выравнивать напряжение и силу тока в низковольтной обмотке 6 трансформатора 5 и передавать эти изменения на высоковольтную часть трансформатора 4, а та в свою очередь передает эти изменения в линию сети 1. Это позволяет выравнивать напряжение и силу тока в линиях цепи 1 и превращает реактивную энергию потребителя в активную.The work of the proposed integrator is as follows. To the incoming network 1 after the starting element 2 connectors of the consumer 3 (induction motor) and the high-voltage winding 4 of the transformer 5 are connected, and the low-voltage winding 6 of the transformer 5 is connected to the compensator 8 and the device is ready for operation. When the starting element 2 is turned on, the electric current will simultaneously flow to the consumer 3 and the high-voltage winding 4 of the transformer 5. Under the influence of electromagnetic excitation, the low-voltage winding 6 of the transformer 4 will generate electric current with voltage up to 400 volts, which is applied to the choke 7 of the compensator 8. Change the current and voltage of the network 1 lead to charging or discharging the capacitors 9 and the occurrence of induction current in the chokes 7, which are currently working as a smoothing filter, and forming The current in the chokes 7 allows to equalize the voltage and current in the low-voltage winding 6 of the transformer 5 and transmit these changes to the high-voltage part of the transformer 4, which in turn transmits these changes to the network line 1. This allows you to equalize the voltage and current in the circuit lines 1 and turns the reactive energy of the consumer into active.

Пример.Example.

Предлагаемый интегратор токов и напряжений для высоковольтных потребителей содержит три дросселя, катущки которых работают при напряжении 0,4 к/вольт соединенные через конденсаторы в единый контур, выводы дросселей соединены с низковольтной обмоткой переходного трансформаторас напряжением 0,4 к/вольт. Высоковольтная обмотка трансформатора рассчитана на 10 к/вольт и обеспечивает включение асинхронных двигателей 6-10 к/вольт. Наличие в цепи переходного трансформатора позволяет произвести компенсацию реактивной мощности и пассивных составляющих напряжения и силы тока образующихся при работе высоковольтных двигателей. Это позволяет передавать реактивную энергию с высоковольтной стороны на низковольтную, которая с помощью интегратора преобразуется в активную.The proposed integrator of currents and voltages for high-voltage consumers contains three chokes, the coils of which operate at a voltage of 0.4 k / volt connected via capacitors into a single circuit, the terminals of the chokes are connected to the low-voltage winding of a transition transformer with a voltage of 0.4 k / volt. The high-voltage winding of the transformer is designed for 10 k / volts and ensures the inclusion of 6-10 k / v asynchronous motors. The presence of a transition transformer in the circuit allows compensation of reactive power and passive components of voltage and current generated during the operation of high-voltage motors. This allows you to transfer reactive energy from the high-voltage side to the low-voltage side, which is converted into active energy with the help of an integrator.

В результате предложенных усовершенствований конденсаторы с интегрирующими функциями параметры достижения максимального зарядного и соответственно разрядного токов, индуктивность каждой последующей параллельной LC-цепи заменена на общий интегральный дроссель при генерации электроприемниками высших гармоник тока, интегральный дроссель их подавляет и не дает выходить в сеть. Каждый блок может состоять по крайней мере из одной секции. В каждой секции параллельно собраны RC-цепи с различными параметрами. Индуктивность каждой секции имеют общий L, что исключает изменение характера общего сопротивления с емкостного на индуктивное при различных частотах всего спектра гармоник тока. Равное изменение индуктивности и емкости в каждой LC-цепи обеспечивает минимально достижимое сопротивление импульсу разрядного тока (демпфирование падения напряжения сети) без ухудшения функции демпфирования тока зарядки.As a result of the proposed improvements to the capacitors with integrating functions, the parameters of achieving the maximum charging and, accordingly, discharge currents, the inductance of each subsequent parallel LC circuit is replaced by a common integrated choke when the high current harmonics are generated by the electrical consumers, the integrated choke suppresses them and prevents them from going out. Each unit may consist of at least one section. In each section, RC circuits with various parameters are assembled in parallel. The inductance of each section has a common L, which eliminates the change in the nature of the total resistance from capacitive to inductive at different frequencies of the entire spectrum of current harmonics. Equal variation of inductance and capacitance in each LC circuit provides the minimum achievable resistance to a discharge current pulse (damping of the mains voltage drop) without degrading the charging current damping function.

Использование предлагаемого интегратора позволит локально компенсировать все виды искажений электроэнергии, преобразовывать вредные паразитные токи напряжения, реактивную энергию в дополнительную активную мощность, за счет модульности конструкции позволяет быстро изменять параметры под необходимую нагрузку при изготовлении, монтаже, ремонте и профилактике, высокая надежность устройства обеспечивает большие сроки службы всех элементов сети и самого устройства в различных условиях эксплуатации и для широкого применения в любых отраслях народного хозяйства.Using the proposed integrator will locally compensate for all types of electricity distortion, convert harmful parasitic voltage currents, reactive energy into additional active power, due to the modularity of the design allows you to quickly change the parameters under the necessary load during manufacture, installation, repair and prevention, high reliability of the device ensures long time services of all network elements and the device itself in various operating conditions and for widespread use in any aslyah national economy.

Claims

1. The integrator of currents and voltages high-voltage ITH-B, containing a compensating device for currents and voltages and a power transformer, characterized in that the compensating device is made in the form of three chokes connected to a single circuit through capacitors, the transformer is made high-voltage; the high-voltage side is produced with the supply network between the high-voltage equipment and the motor at the same time, and the low-voltage part of the transformer is connected to the chokes of the compensating devices between capacitors.

2. The integrator of currents and voltages is high-voltage according to claim 1, characterized in that the compensating device is connected to the low-voltage part of the transformer according to the star / delta circuit.

3. The integrator of currents and voltages is high-voltage according to claim 1, characterized in that the connection of the high-voltage part of the transformer is performed according to the star / delta scheme.