RU195977U1 - Трансформатор для плавки гололёда на воздушных линиях - Google Patents

Abstract

Предложен универсальный трансформатор для плавки гололёда переменным током без отключения линии, равно пригодный для профилактического и форсированного прогрева линии и предназначенный преимущественно для линий класса 110 кВ и выше, содержащий первую обмотку с ответвлениями, соединёнными с переключателем, а также вторую обмотку, включаемую в рассечку проводов прогреваемой линии, причём первая обмотка выполнена состоящей из участков, первый из которых, регулировочный, имеет ответвления, в него дополнительно введён переключатель, благодаря которому один такой трансформатор может быть использован для прогрева двух и более линий, отличающихся по длине и другим параметрам. Неподвижные контакты дополнительного переключателя соединены с точками соединения участков и с концом обмотки. Изоляция второй обмотки от первой и от заземлённых деталей выполнена с расчётом на полное линейное напряжение прогреваемой линии.Для расширения диапазона регулирования тока плавки, а также для уменьшения габаритов и стоимости трансформатора первая обмотка может быть выполнена с расчётом на подключение к сети классом напряжения ниже, чем прогреваемая линия. При этом её витки и ответвления регулировочного участка расположены симметрично относительно середины её высоты, а вторая обмотка выполнена двухслойной с противоположным направлением намотки слоёв.

Description

Полезная модель относится к трансформаторам для плавки гололёда на воздушных линиях электропередачи посредством повышения токовых нагрузок на проводах ЛЭП без отключения потребителей путём увеличения токовой нагрузки с помощью уравнительных токов.

Используемые в настоящем описании термины имеют следующие толкования:

ввод - это конструктивный элемент трансформатора, служащий для присоединения внешней цепи к обмоткам трансформатора независимо от направления проходящего через него потока энергии: в трансформатор или из него;

обмоткой трансформатора называется совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках, независимо от её разделения на секции или участки и наличия ответвлений [П.М. Тихомиров. «Расчёт трансформаторов», М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 59];

плавка гололёда /на проводах воздушных линий электропередач/ - подразумевается не только плавка уже отложившегося на проводах льда, но и профилактический прогрев проводов с целью предотвращения образования гололёда;

регулировочный участок обмотки - это участок, имеющий ответвления. Соответственно, витки этого участка называются регулировочными;

трансформатор - сборочная единица, включающая магнитопровод с обмотками и переключатели, расположенные внутри масляного бака, снабжённого крышкой с установленными на ней вводами;

трёхфазная обмотка, как это принято в уровне техники, будет упоминаться в единственном числе, подразумевая, что она состоит из обмоток фаз А, В и С, размещённых на трёх стержнях трёхфазного трансформатора;

устройство для плавки гололёда - комплект электротехнического оборудования, предназначенного для профилактики или плавки гололёда. Трансформатор, о котором идёт речь в настоящем описании, является лишь составной частью, элементом этого устройства.

Выражения «защищаемая линия» и «прогреваемая линия» в настоящем описании являются синонимичными.

Известен ряд устройств для плавки гололёда постоянным током, содержащих управляемый или неуправляемый преобразователь (выпрямитель), подключённый тем или иным образом к защищаемой линии [RU 2505898, RU 2235397], причём в качестве обратного провода используют либо землю [SU 581542], либо тросы [SU 587548]. Известные устройства имеют дорогостоящий высоковольтный выпрямитель или преобразователь, сравнительно сложные коммутационные схемы, требующие соответствующей аппаратуры, и требуют квалифицированного обслуживания. Например, одно из таких устройств [RU 2505903] содержит трёхфазный мостовой преобразователь, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока, трёхфазный дроссель и сложный набор коммутационной аппаратуры, включающий четыре трёхполюсных выключателя. При этом устройства для плавки гололёда в режиме плавки гололёда требуют для работы отключения обогреваемой линии от генератора и замыкания её проводов на конце линии.

Известно также устройство для плавки гололёда на проводах и тросах воздушной линии, содержащее запитанный от обогреваемой линии трансформатор, включённый по схеме «треугольник-треугольник», к выходу которого подключён трёхфазный мостовой управляемый преобразователь, выходные зажимы которого присоединены к концам соединённых в параллель друг с другом первичных обмоток специальных сериесных трансформаторов плавки (в уровне техники иногда называемых «вольтдобавочными трансформаторами»), вторичные (вольтдобавочные) обмотки которых включены в рассечку линейных проводов [RU 2422963]. Достоинством описанного устройства является то, что прогрев проводов происходит без отключения потребителей, что позволяет осуществлять более экономичный профилактический прогрев. Известное устройство отличается высокой технической сложностью из-за наличия преобразователя и трёх сериесных трансформаторов, которые в случае работы в сетях класса напряжения 110 кВ и выше оказываются чрезмерно громоздкими.

Несколько проще устройства для плавки гололёда переменным током, содержащие сериесный или последовательный трансформатор плавки, обмотка возбуждения которого подключена к проводам прогреваемой линии, а вторичная (вольтдобавочная) обмотка включена в контур нагрузочного тока в рассечку провода прогреваемой линии [SU 566286, US 4085338]. Недостатком известных устройств является то, что они увеличивают напряжение на нагрузке и потому должны дополнительно содержать регулировочный трансформатор или автотрансформатор.

Известен способ нагрева проводов линий электропередачи с целью устранения гололёда, состоящий в наложении на силовой ток, передаваемый по проводам дополнительного тока от независимого источника энергии, дающего ток, сдвинутый по фазе относительно рабочего, причём величину сдвига подбирают такой, чтобы дополнительное падение напряжения в проводах, вызванное нагревающим током, не выходило за допустимые пределы.

Наиболее наглядная схема устройства, осуществляющего этот способ, представлена в [Л.А Добрусин. Тенденции применения фазоповоротных трансформаторов // Силовая электроника, 2012, № 4 с. 60] и [Электронный ресурс: https://en.wikipedia.org/wiki/Quadrature_booster]. В этом устройстве трансформаторы плавки питаются от так называемого фазосдвигающего трансформатора (в уровне техники также встречается название «фазоповоротный трансформатор»), обмотка возбуждения которого включена в прогреваемую сеть по схеме «звезда» А-В-С, а вторичная обмотка, снабжённая ответвлениями и переключателем для регулирования возбуждения трансформаторов плавки, подключена к ним по схеме «звезда» С-А-В. При включении этих трансформаторов в контур сети, частью которого является прогреваемый кольцевой участок сети или параллельные линии, расположенные между подстанциями, на рабочий ток накладывается дополнительный ток, создаваемый вольтдобавочными (вторичными) обмотками сериесных трансформаторов (трансформаторов вольтдобавки), который складывается с рабочим током геометрически, образуя увеличенный результирующий ток в линии. Результирующий ток регулируют переключением ответвлений вторичной обмотки фазосдвигающего трансформатора до требуемого условиями прогрева значения, сохраняя при этом линейное напряжение в допустимых пределах.

Известно несложное в схемном отношении фазосдвигающее устройство [US 5619119], содержащее двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка (обмотка возбуждения) которого предназначена для питания от той же линии, в рассечки проводов которой включена его вторичная обмотка. Подключение первичной обмотки может быть организовано по схемам «треугольник» (фиг. 14) или «звезда с заземлённой нейтралью» А-В-С (фиг. 16 и 18), а вторичная обмотка включена по схеме С-А-В. Однако такое решение не содержит средств для плавного регулирования и потому непригодно для использования в устройствах для плавки гололёда.

Добавление в него каких-либо регулирующих средств, основанных на переключении ответвлений обмотки, в линиях класса напряжения 110 кВ и выше приведёт к большим трудностям с обеспечением надёжной электрической изоляции и потому практически неосуществимо.

Трансформаторы для плавки гололёда переменным током без отключения нагрузки с использованием наложения на рабочий ток дополнительного, сдвинутого по фазе, должны обеспечивать широкий диапазон регулирования, поскольку естественно желание иметь на одной электростанции или подстанции не более одного устройства для плавки, а мощности, требуемые для профилактического прогрева проводов и ускоренной плавки, могут отличаться во много раз. Кроме того, от одной электростанции или подстанции обычно питаются две и более линии, отличающиеся по протяжённости, характеру подключённых нагрузок и погодным условиям в месте их прохождения. Это также требует широкого диапазона регулирования при переключении устройства от одной линии к другой. При этом шаг регулирования не должен быть большим, чтобы можно было устанавливать сообразно погодным условиям нагрев проводов, достаточный для плавки или профилактики гололёда, но недостаточный для их пережога. Здесь возникает противоречие между требованием широкого диапазона сравнительно точного регулирования и требованием конструктивной простоты.

Разработка и изготовление уникальных трансформаторов специально для каждой линии не оправдывается по экономическим соображениям и по условиям разработки и изготовления. Кроме того, уникальный трансформатор, изначально разработанный специально для данной линии, может вскоре оказаться непригодным из-за изменения её параметров в ходе развития энергосистемы.

Известен двухобмоточный трёхфазный трансформатор устройства для плавки гололёда переменным током без отключения нагрузки, с включением обмоток по схеме «звезда-звезда» с заземлённой нейтралью, вторичная обмотка которого выполнена состоящей из двух участков, конец одного участка соединён с вводом трансформатора, предназначенным для подключения к обмоткам возбуждения однофазных двухобмоточных сериесных трансформаторов, вторичные обмотки которых включены в рассечки линейных проводов, второй участок имеет ответвления вблизи его конца, подключённые к многопозиционному переключателю, подвижной контакт которого заземлён [US 7271508]. Первичная обмотка трансформатора является обмоткой возбуждения и подключена к прогреваемой линии.

Благодаря ответвлениям и переключателю можно сравнительно точно регулировать токовую нагрузку проводов защищаемой линии. Тем не менее диапазон регулирования тока нагрузки не может быть таким большим, какой требуется и для профилактики, и для плавки гололёда, поскольку изготовление высоковольтного трансформатора мощностью от десятка мегавольт-ампер и выше с большим числом ответвлений и переключателем на соответствующее число позиций является технически весьма трудноисполнимой задачей. Поэтому известный трансформатор непригоден для защиты нескольких линий, отличающихся по параметрам.

Кроме того, известный трансформатор, являясь промежуточным звеном между источником энергии и сериесными трансформаторами, сам по себе прогревать линию не может. Из-за наличия шести сериесных трансформаторов с межобмоточной изоляцией на полное напряжение прогреваемой линии использующее его устройство для плавки гололёда оказывается чрезмерно громоздким и дорогостоящим. Эти недостатки становятся особенно заметными при возрастании класса по напряжению защищаемой линии из-за проблем обеспечения надёжной изоляции столь громоздкого устройства.

Проблема расширения диапазона регулирования решается двумя способами. Первый из них состоит в использовании сериесных трансформаторов не с одной, а с двумя обмотками возбуждения [US 4156174]. В этом устройстве, содержащем двухобмоточный промежуточный трансформатор, подключённый по схеме «треугольник-треугольник» к защищаемой линии и имеющий ответвления вторичной обмотки, соединённые с переключателем, сериесные трансформаторы выполнены с двумя обмотками возбуждения, а устройство дополнительно содержит двухпозиционный переключатель для подключения к трансформатору той или иной обмотки возбуждения.

Известный трансформатор, как и предыдущий аналог, служит только для питания сериесных трансформаторов, без них необходимый для прогрева проводов сдвиг по фазе не достигается и сам по себе прогревать линию он не может. Использующее его устройство и управление им сложны из-за применения сериесных трансформаторов с двумя обмотками возбуждения.

Наиболее близким к предложенному является двухобмоточный трёхфазный трансформатор с включением обмоток по схеме «звезда-звезда» с заземлённой нейтралью, содержащий многопозиционный с заземлённым подвижным контактом переключатель ответвлений вторичной обмотки, концы которой подключены вне трансформатора к неподвижным контактам двухпозиционного переключателя, подвижные контакты которого подключены к обмоткам возбуждения сериесных трансформаторов, вторичные обмотки которых включены в рассечки проводов прогреваемой линии. Первичная обмотка трансформатора является обмоткой возбуждения и подключена к прогреваемой линии [US 5619119, фиг. 8, 10, 12].

Недостаток известного трансформатора тот же, что и у предыдущих аналогов: неспособность обеспечить сдвиг по фазе и непосредственно прогревать линию, из-за чего требуется дополнительно применять сериесные трансформаторы, что существенно усложняет устройство для плавки гололёда. Кроме того, расположение двухпозиционного переключателя вне бака трансформатора требует удвоенного количества вводов вторичной обмотки, что дополнительно усложняет устройство для плавки и увеличивает занимаемую им площадь, требует защиты переключателя от погодных воздействий.

Технической задачей, решаемой предложенной полезной моделью, является создание универсального фазосдвигающего трансформатора, равно пригодного как для плавки гололёда переменным током без отключения нагрузки, так и для профилактики образования гололёда. А именно, сочетающего приемлемую точность регулирования с широтой его диапазона и притом не требующего применения дополнительных устройств.

Техническим результатом от применения предложенной полезной модели является создание универсального фазосдвигающего трансформатора. При этом универсальность понимается как возможность применения для плавки и для профилактики образования гололёда, так и возможность использования одного и того же трансформатора для прогрева линий, отличающихся по параметрам. Более широко: упрощение и удешевление устройства для плавки гололёда, использующего такой трансформатор.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном трансформаторе противогололёдного устройства, содержащем первую обмотку с ответвлениями, соединёнными с переключателем, и вторую обмотку, первая обмотка выполнена из участков, первый из которых, регулировочный, имеет ответвления, в него дополнительно введён переключатель, выполненный с возможностью подключения ввода трансформатора к точкам соединения участков и к концу обмотки, причём изоляция второй обмотки от первой и от заземлённых деталей выполнена с расчётом на полное линейное напряжение прогреваемой линии.

Кроме того, первая обмотка выполнена с расчётом на подключение к сети классом напряжения ниже, чем прогреваемая линия.

Кроме того, витки и ответвления регулировочного участка первой обмотки расположены симметрично относительно середины её высоты.

Кроме того, вторая обмотка выполнена двухслойной с противоположным направлением намотки слоёв.

Кроме того, трансформатор имеет дополнительный ввод, а вторая обмотка имеет ответвление от точки соединения слоёв, соединённое с дополнительным вводом трансформатора.

Благодаря введению в состав трансформатора дополнительного переключателя, выполненного с возможностью подключения ввода трансформатора к точкам соединения участков и к концу обмотки, повышается универсальность предложенного трансформатора, который может быть использован для прогрева линий, значительно отличающихся по параметрам, а также при разных погодных условиях, как в целях профилактики, так и для плавки гололёда. Также упрощаются конструкция и обслуживание, а также уменьшаются габариты противогололёдного устройства за счёт размещения дополнительного переключателя внутри трансформатора.

Благодаря тому, что изоляция второй обмотки от заземлённых деталей и первой обмотки выполнена с расчётом на полное линейное напряжение прогреваемой линии, эта обмотка может быть непосредственно включена в рассечку проводов прогреваемой линии вместо сериесной обмотки известных из уровня техники отдельных трансформаторов, что превращает известный из уровня техники промежуточный трансформатор в фазосдвигающий, а также существенно упрощает и удешевляет устройство для плавки гололёда.

Благодаря выполнению первой обмотки с расчётом на подключение к сети классом напряжения ниже, чем прогреваемая сеть, повышается универсальность предложенного трансформатора, поскольку он может быть установлен на любой подстанции, где имеется избыток мощности низшего класса, а не только непременно вблизи электростанции. Кроме того, упрощая изоляцию первой обмотки и удешевляя трансформатор, это решение делает возможным использование в нём сложной схемы коммутации ответвлений и участков первой обмотки, включающей два переключателя, обеспечивающей универсальность трансформатора в смысле его пригодности как для профилактики, так и для плавки гололёда. Эффект от этого решения тем больше, чем выше класс напряжения прогреваемой сети.

Благодаря симметричному расположению витков и ответвлений регулировочного участка обеспечивается высокая механическая прочность первой обмотки при коротких замыканиях трансформатора.

Благодаря выполнению второй обмотки двухслойной с противоположным направлением намотки слоёв улучшается её охлаждение, повышается её динамическая стойкость при коротких замыканиях и упрощается подключение её концов к вводам трансформатора.

Благодаря тому, что трансформатор имеет дополнительный ввод, а вторая обмотка имеет ответвление от точки соединения слоёв, соединённое с дополнительным вводом трансформатора, повышается универсальность трансформатора, поскольку это расширяет диапазон параметров линий, для прогрева которых пригоден предложенный трансформатор.

Существо полезной модели поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена упрощённая принципиальная электрическая схема противогололёдного устройства, использующего предложенный трансформатор, у которого первая обмотка предназначена для подключения к линии классом ниже, чем прогреваемая, и состоит из трёх участков.

На фиг. 2 представлена упрощённая принципиальная электрическая схема противогололёдного устройства, использующего предложенный трансформатор, у которого первая обмотка подключена к прогреваемой линии и состоит из двух участков.

На фиг. 3 представлена схема примера конкретного выполнения предложенного трансформатора, у которого первая обмотка предназначена для подключения к линии классом ниже, чем прогреваемая. На схеме показана только одна из фаз с указанием направления намотки частей и слоёв обмоток.

Вспомогательные элементы устройства для плавки гололёда, такие как защитная, коммутационная и измерительная аппаратура, включая контакты для замыкания вторичной обмотки, когда нет необходимости в прогреве линии, и переключатели для подключения трансформатора к разным линиям, на чертежах не показаны.

В случаях, когда это необходимо для пояснения, у номеров позиций указаны буквенные индексы, означающие фазу, к которой подключена обмотка. Прописными буквами обозначены фазы прогреваемой линии, а строчными - фазы источника низшего класса напряжения.

Предложенный трансформатор (фиг. 1) содержит соединённую «звездой» первую обмотку 1, далее называемую обмоткой возбуждения, в начале (ближе к нейтрали «звезды») которой имеется регулировочный участок 2 с несколькими ответвлениями 3. Последовательно с регулировочным участком 2 включены последующие участки, ответвлений не имеющие.

На фиг. 1 показан трансформатор с двумя последующими участками 4 и 5, а на фиг. 2 и фиг. 3 - с одним последующим участком 4. Ответвления 3 участка 2 соединены с неподвижными контактами переключателя 6. Ответвления 3 и переключатель 6 служат для плавного регулирования тока прогрева защищаемой от гололёда линии. Трёх или четырёх ответвлений с шагом (2,2…2,7) % от полного числа витков обмотки возбуждения вполне достаточно для большинства режимов прогрева. Также нет практической необходимости в более чем трёх участках обмотки 1, включая регулировочный. Начала обмоток 1а, 1b и 1с соединены вместе и подключены к отдельному вводу трансформатора.

Точка соединения регулировочного участка 2 с последующим участком 4, точки соединения последующих участков (4 и 5 на фиг. 1) и конец обмотки 1 соединены с неподвижными контактами дополнительного переключателя 7. Этот переключатель служит не только для регулирования тока прогрева при переходе от режима профилактики гололёдообразования к режиму форсированной плавки, но и для адаптации устройства к параметрам прогреваемой линии в случаях, когда такое устройство установлено у источника, питающего не одну, а две или три линии с разными параметрами. Он выполнен с возможностью подключения ввода 8, подключённого к соответствующей фазе источника напряжения возбуждения, к точке соединения регулировочного участка 2 с последующим участком 4, либо к точке соединения последующих участков, либо к концу обмотки 1. Конструктивно переключатель 7 может быть выполнен с подвижным контактом, подключённым к вводу 8 и взаимодействующим по выбору с точкой соединения регулировочного участка 2 с последующим участком 4, либо с точками соединения последующих участков (4 и 5 на фиг. 1), либо с концом обмотки 1. Также он может быть выполнен с неподвижными контактами, в том числе и тем, который подключён к вводу 8, а соединение ввода 8 с точками соединения участков может осуществляться подвижной перемычкой 16, как показано на фиг. 3.

Вторая обмотка 9, в уровне техники часто называемая вольтдобавочной, подключена к вводам 10, рассчитанным на полное линейное напряжение прогреваемой линии. На это же напряжение рассчитана и изоляция обмотки 9. Поскольку через обмотку 9 протекает тот же самый ток, что и через провода прогреваемой линии, то для обеспечения удовлетворительного охлаждения её витков предпочтительно, чтобы она была выполнена не более чем двухслойной, а для повышения её динамической стойкости чтобы намотка слоёв была выполнена в противоположных направлениях (фиг. 3). Для ещё большего расширения диапазона параметров линий, для прогрева которых пригоден предложенный трансформатор, то есть повышения его универсальности, вторая обмотка 9 может иметь по меньшей мере одно ответвление 11 (фиг. 3), а трансформатор - дополнительный ввод 12, соединённый с этим ответвлением. Если обмотка 9 - двухслойная, то предпочтительно, чтобы ответвление было сделано от точки соединения слоёв обмоток. Поскольку при 110 кВ и выше трансформатор с ответвлением 11 и вводом 12 становится громоздким, это ответвление целесообразно делать, если напряжение прогреваемой линии не превышает 35 кВ.

Обмотки 1 и 9 расположены на трёхстержневом магнитопроводе 13, помещённом в заземлённый масляный бак 14.

При использовании предложенного трансформатора в устройствах для прогрева линий класса напряжения 110 кВ или выше обмотка возбуждения 1 выполняется в расчёте на питание от сети, напряжение которой по меньшей мере на один класс по напряжению ниже, чем прогреваемая линия (фиг. 1 и 3). Это позволяет упростить и удешевить трансформатор за счёт снижения требований к изоляции обмотки возбуждения, связанных с ней переключателей 6 и 7, а также вводов 8.

Исполнение с питанием обмотки возбуждения от прогреваемой линии (фиг. 2) может быть использовано для прогрева линий невысоких классов напряжений - от 35 кВ и ниже, для которых проблемы изоляции обмоток и вводов стоят не так остро, а требуемая для прогрева мощность из-за меньшей длины линий намного меньше, чем для прогрева линий класса 110 кВ и выше. В этом исполнении высоковольтный конец обмотки возбуждения 1 может быть соединен с одним из концов вольтдобавочной обмотки 9 непосредственно внутри трансформатора, как это показано на фиг. 2, а конструкция переключателей и расположение обмоток на стержнях магнитопровода могут быть проще, чем в примере, представленном на фиг. 3.

На фиг. 3 в качестве примера конкретного выполнения представлена схема обмоток и переключателей одной фазы фазосдвигающего трансформатора мощностью 30 МВА для противогололёдных устройств, на которой показано расположение и направление намотки обмоток на стержнях магнитопровода.

В этом трансформаторе первичная обмотка, далее называемая обмоткой возбуждения, 1с состоит из двух последовательно соединённых участков 2 и 4. Ближайший к нейтрали участок 2 состоит из четырёх секций 2-1, 2-2, 2-3 и 2-4, имеющих по три ответвления каждая. Секции 2-2 и 2-3 расположены на средней части стержня магнитопровода и намотаны в противоположных направлениях, а секции 2-1 и 2-4 расположены с двух сторон от них по краям стержня и также намотаны в противоположных направлениях. Переключатель 6 выполнен в виде двух изолированных друг от друга перемычек 15, согласно перемещающихся по неподвижным контактам, соединённым с ответвлениями. Такое решение регулировочного участка обеспечивает наивысшую механическую стойкость обмотки при коротких замыканиях линии. Опыт практической эксплуатации показал, что для целей борьбы с гололёдом достаточным для целей подбора режима прогрева является регулирование, при котором переход от ответвления к ответвлению изменяет количество включённых витков обмотки 1 не менее чем на 2,2% и не более чем на 9% при включении всей обмотки 1 или только участка 4 соответственно. При меньшем шаге диапазон регулирования оказывается недостаточным для удовлетворительной работы в опасном по гололёду диапазоне температур, а при большем регулирование оказывается чрезмерно грубым, приводит к перерасходу энергии и повышению риска пережога проводов.

Второй участок 4 обмотки 1 расположен поверх первого участка 2 симметрично относительно его концов.

Переключатель 7 в данном примере выполнен с подвижным контактом-перемычкой 16, который может соединять ввод 8 с концом участка 4 либо с точкой соединения участков 2 и 4.

Пример применения предложенного трансформатора в исполнении согласно схеме фиг. 3.

Напряжение возбуждения - 35 кВ.

Напряжение прогреваемой линии - 110 кВ.

Напряжение обмотки 1 - 65 кВ.

Диапазон регулирования переключением ответвлений ±2,5% от полного напряжения обмотки 1.

Напряжение участка 2 обмотки 1 - 22,23 кВ.

Напряжение обмотки 2 - 16,3 кВ.

При таких данных трансформатор может быть использован для прогрева сетей, существенно отличающихся по параметрам, например с сопротивлением контура от Z₁=11 Ом до Z₂=36 Ом. При прогреве первой сети напряжение возбуждения подаётся на всю обмотку 1, а при прогреве второй сети - только на её участок 2. Обмотка 1 включается по схеме c-a-b, а обмотка 9, далее называемая вольтдобавочной обмоткой, - по схеме a-b-c. Результирующий ток прогрева линий не превышает при этом максимально допустимого для проводов АС-120.

Работает предложенный трансформатор следующим образом.

В устройстве для плавки гололёда вторые (вольтдобавочные) обмотки 9 предложенного трансформатора подключаются к прогреваемой линии в порядке фаз А-В-С, а обмотки возбуждения 1 подключаются к питающей их сети (фиг. 1 и фиг. 3) или к прогреваемой линии (фиг. 2) в порядке С-А-В. Дополнительный ток, создаваемый при таком включении в контуре сети, частью которой является подогреваемая линия, складывается с рабочим током линии геометрически, образуя результирующий ток, превышающий рабочий. ЭДС вольтдобавочных обмоток 9 рассчитывается по обычным методикам исходя из параметров сети таким образом, чтобы увеличить результирующий ток до требуемого значения. Такое включение позволяет установить угол между контурным током и рабочим близким к 90°, что уменьшает влияние изменений величины рабочего тока на вектор суммарного тока и предотвращает перегрузку элементов в различных режимах с нагрузками от максимальных до нулевых.

Известны две основные причины образования гололёда. Это осаждение влаги на проводах при температуре ниже нуля (принято считать, что в диапазоне от 0 до -5°С) и осаждение переохлаждённых, находящихся в метастабильном состоянии капель воды, которое может происходить в более широком температурном диапазоне, в том числе и при положительных температурах. Во втором случае образование гололёда может происходить настолько быстро, что приходится прибегать к форсированному прогреву.

Существуют два крайних режима эксплуатации такого устройства: когда существует только угроза образования гололёда и когда провода линии уже обледенели и требуют интенсивного прогрева вплоть до 100°С. В первом, профилактическом режиме подвижной контакт переключателя 6 подключается к одному из нижних (по чертежам фиг. 1 и 2) ответвлениям первого участка обмотки 1. Во втором режиме он подключается к верхнему ответвлению. В угрожающих случаях плавку можно форсировать на короткое время, увеличивая коэффициент трансформации подключением подвижного контакта переключателя 7 к участку обмотки возбуждения 1, более удалённому от первого.

Таким образом, предложенный трансформатор, совмещая функции регулировочного, фазосдвигающего и высоковольтного разделительного трансформаторов, позволяет избавиться от сериесных трансформаторов, упростив, удешевив и повысив надёжность использующего его устройства для плавки гололёда. Введение в его схему дополнительного переключателя позволяет расширить диапазон параметров сетей, для прогрева которых пригодно использующего его устройство, а также использовать его как для профилактики гололёдообразования, так и для плавки, причём, если надо, форсированной, уже образовавшегося гололёда. Это делает его универсальным. Более того, при изменении по индивидуальному заказу количества витков вольтдобавочной обмотки 9, на что не требуется значительных усилий конструкторов и технологов, трансформатор может быть приспособлен и для прогрева сетей, параметры которых отличаются от указанных выше.

В случае, когда устройство для плавки должно защищать две линии, в него включаются коммутирующие аппараты для подключения к той или иной линии. При переключении с одной линии на другую ввод 8 переключателем 7 подключается к участку, оптимально соответствующему этой линии. Этот же переключатель служит для перехода от профилактического прогрева линии к кратковременной форсированной плавке уже образовавшегося гололёда, когда риск падения опор и обрыва проводов начинает превышать риск пережога проводов.

Claims (5)

1. Трансформатор для плавки гололёда, содержащий первую обмотку с ответвлениями, соединёнными с переключателем, и вторую обмотку, отличающийся тем, что первая обмотка выполнена из участков, первый из которых, регулировочный, имеет ответвления, в него дополнительно введён переключатель, выполненный с возможностью подключения ввода трансформатора к точкам соединения участков и к концу обмотки, причём изоляция второй обмотки от первой и от заземлённых деталей выполнена с расчётом на полное линейное напряжение прогреваемой линии.

2. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что первая обмотка выполнена с расчётом на подключение к сети классом напряжения ниже, чем прогреваемая линия.

3. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что витки и ответвления регулировочного участка первой обмотки расположены симметрично относительно середины её высоты.

4. Трансформатор по п. 1, отличающийся тем, что вторая обмотка выполнена двухслойной с противоположным направлением намотки слоёв.

5. Трансформатор по п. 4, отличающийся тем, что трансформатор имеет дополнительный ввод, а вторая обмотка имеет ответвление от точки соединения слоёв, соединённое с дополнительным вводом трансформатора.

Images