RU2178232C2

RU2178232C2 - Three-phase voltage regulator

Info

Publication number: RU2178232C2
Application number: RU2000102849A
Authority: RU
Inventors: В.С. Климаш
Original assignee: Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: electrical engineering for industry and agriculture. SUBSTANCE: device designed for voltage regulation across high-voltage side of transformer substations feeding industrial and agricultural plants for heating premises, water heating, and the like has booster transformer and three-phase thyristor switch inserted in series with star-connected secondary winding of booster transformer; secondary winding of the latter is connected to that of main transformer. Primary windings of main and booster transformers are connected in series. One more heating element is connected to terminals of transformer thyristor switch to function as auxiliary heating sources for main heaters installed at transformer substation loads. EFFECT: enhanced power characteristics of substation. 1 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций пром- и агропромпредприятий, предусматривающих подключение термоэлектронагревателей для отопления помещений, нагрева воды и т. п. , а также объектов пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара. The proposed solution relates to electrical engineering, in particular to electric power systems, and can be used to stabilize the voltage on the high side of transformer substations of industrial and agricultural enterprises, providing for the connection of thermoelectric heaters for space heating, water heating, etc., as well as objects of the food industry , in technological processes which require a continuous supply of steam.

Известен стабилизатор трехфазного напряжения по а. с. СССР 1056394, 6 Н 02 М 5/257, 1983, который взят за прототип. Он содержит вольтодобавочный и вольтовычетающий трансформаторы и трехфазный тиристорный ключ, подключающий вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора к выходным зажимам трансформаторной подстанции или к зажимам нагрузки, между которыми включены последовательно соединенные первичные обмотки вольтодобавочного и вольтовычетающего трансформаторов. Known three-phase voltage stabilizer a. from. USSR 1056394, 6 H 02 M 5/257, 1983, which is taken as a prototype. It contains booster and volt-isolating transformers and a three-phase thyristor switch connecting the secondary winding of the boost transformer to the output terminals of the transformer substation or to the load terminals, between which the primary windings of the boost and volt-extracting transformers are connected in series.

При изменении длительности проводящего состояния трехфазного тиристорного ключа устройство обеспечивает плавное регулирование напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции вверх и вниз относительно его номинального значения за счет плавного изменения величины и смены знака магнитного потока вольтодобавочного трансформатора, работающего в режиме двойного питания. When changing the duration of the conductive state of a three-phase thyristor switch, the device provides smooth voltage regulation on the low side of the transformer substation up and down relative to its nominal value due to a smooth change in the magnitude and change of sign of the magnetic flux of the boost transformer operating in dual power mode.

К недостаткам устройства следует отнести низкие энергетические показатели главного трансформатора подстанции вследствие включения стабилизатора на его низкой стороне, а также увеличение потерь в вольтовычетающем трансформаторе и возникновение перенапряжений на тиристорном ключе на каждом полупериоде сетевого напряжения вследствие работы вольтовычетающего трансформатора в дроссельном режиме. The disadvantages of the device include the low energy performance of the main transformer of the substation due to the inclusion of a stabilizer on its low side, as well as an increase in losses in the volt-isolating transformer and the occurrence of overvoltages on the thyristor key at each half-cycle of the mains voltage due to the operation of the volt-calculating transformer in the choke mode.

Задачей изобретения является повышение коэффициентов мощности и полезного действия главного трансформатора подстанции, рациональное использование энергии потерь вольтодобавочного трансформатора, устранение перенапряжении на тиристорном ключе и упрощение устройства. The objective of the invention is to increase the power factors and efficiency of the main transformer of the substation, the rational use of energy losses of the boost transformer, the elimination of overvoltage on the thyristor key and the simplification of the device.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в повышении энергетических показателей подстанции, снижении массы и габаритов стабилизатора и ограничении величины обратного напряжения на тиристорном ключе. The technical result from solving the problem lies in increasing the energy performance of the substation, reducing the mass and dimensions of the stabilizer and limiting the magnitude of the reverse voltage on the thyristor key.

Решение поставленной задачи достигается тем, что трехфазный тиристорный ключ шунтирован дополнительным электронагревательным элементом, а первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена в цепь первичной обмотки главного трансформатора. The solution to this problem is achieved by the fact that the three-phase thyristor switch is shunted by an additional electric heating element, and the primary winding of the booster transformer is included in the primary winding circuit of the main transformer.

Стабилизатор трехфазного напряжения представлен на чертеже. The three-phase voltage stabilizer is shown in the drawing.

Он содержит главный 1 и вольтодобавочный 2 трансформаторы подстанции, трехфазный тиристорный ключ 3 с системой управления 4, датчик отклонения напряжения 5 нагрузки, электронагреватель 6 с основным 7 и дополнительным 8 элементами, сеть 9 и нагрузку 10. It contains the main 1 and boost 2 transformers of the substation, a three-phase thyristor switch 3 with a control system 4, a voltage deviation sensor 5 of the load, an electric heater 6 with the main 7 and additional 8 elements, network 9 and load 10.

Первичные обмотки главного и вольтодобавочного трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно и подключены к сети 9. Вторичная обмотка главного трансформатора 1 соединена в звезду с нулевым проводом и подключена к нагрузке 10, в состав которой входит электронагреватель 6 с основным элементом 7. Одни выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 подключены к нагрузке 10, а другие - к трехфазному тиристорному ключу 3 и к дополнительному элементу 8 электронагревателя 6. Выход датчика 5 отклонения напряжения нагрузки подключен к управляющему входу системы управления 4 трехфазным тиристорным ключом 3. В зависимости от типа применяемого в устройстве трехфазного тиристорного ключа 3 система управления 4 может быть асинхронной или синхронизированной (см. на чертеже пунктирную линию) с сетью. The primary windings of the main and boost transformers 1 and 2 are connected in series and connected to the network 9. The secondary winding of the main transformer 1 is connected to a star with a neutral wire and connected to a load 10, which includes an electric heater 6 with the main element 7. Some conclusions of the secondary winding of the boost transformer 2 is connected to the load 10, and the others to the three-phase thyristor switch 3 and to the additional element 8 of the electric heater 6. The output of the load voltage deviation sensor 5 is connected to ulation entry 4-phase thyristor key management system 3. Depending on the type of device in a three-phase thyristor switch 3, the control system 4 may be synchronized or asynchronous (see. the dotted line in the drawing) to the network.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При пониженном напряжении в сети 9 трехфазный тиристорный ключ 3 включен и вольтодобавочный трансформатор 2 повышает напряжение на входе главного трансформатора 1 и на нагрузке 10 до заданного уровня за счет наведения на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 2 ЭДС, синфазную с напряжением нагрузки 10. В режиме полной вольтодобавки дополнительный элемент 8 электронагревателя 6 закорочен открытым тиристорным ключом 3 и обесточен, т. е. вспомогательный электронагреватель отсутствует. With a reduced voltage in the network 9, a three-phase thyristor switch 3 is turned on and the boost transformer 2 increases the voltage at the input of the main transformer 1 and at the load 10 to a predetermined level by inducing in the primary winding of the boost transformer 2 an EMF in phase with a load voltage of 10. In the full voltage boost mode the additional element 8 of the electric heater 6 is shorted by the open thyristor key 3 and de-energized, that is, the auxiliary electric heater is absent.

При повышении напряжения в сети 9 устройство уменьшает длительность проводящего состояния трехфазного тиристорного ключа 3 внутри каждого полупериода напряжения нагрузки. При этом происходит изменение величины и фазы основного магнитного потока вольтодобавочного трансформатора 2 и на его первичной обмотке наводится противофазная по отношению к напряжению сети ЭДС, сохраняющая тем самым напряжение на нагрузке 10. При этом на интервалах запертого состояния тиристоров трехфазного тиристорного ключа 3 в работу вступает дополнительный элемент 8 электронагревателя 6. With increasing voltage in the network 9, the device reduces the duration of the conductive state of the three-phase thyristor switch 3 inside each half-cycle of the load voltage. In this case, the magnitude and phase of the main magnetic flux of the boost-up transformer 2 changes, and an EMF in phase with the voltage of the EMF network is induced on its primary winding, thereby preserving the voltage at the load 10. At the same time, additional intervals come into operation at intervals of the locked state of the thyristors of the three-phase thyristor switch 3 element 8 of the electric heater 6.

Величина сопротивления дополнительного нагревательного элемента 8 выбирается из условия обеспечения нижнего предела стабилизации, при котором трехфазный тиристорный ключ 3 полностью выключен. Дополнительный нагревательный элемент 8 в режиме полного вольтовычета устраняет дроссельный режим вольтодобавочного трансформатора 2 и выполняет роль защиты трехфазного тиристорного ключа 3 от перенапряжений. The resistance value of the additional heating element 8 is selected from the conditions for ensuring the lower stabilization limit, at which the three-phase thyristor switch 3 is completely turned off. An additional heating element 8 in the full voltage mode eliminates the throttle mode of the boost transformer 2 and performs the role of protecting the three-phase thyristor switch 3 from overvoltage.

Наиболее рациональной областью применения являются молокозаводы, мясокомбинаты с двух- и трехтрансформаторными подстанциями, в производстве которых используются импортные автоматические линии, требующие высокого качества питающего напряжения, а в технологическом процессе используются нагревательные элементы для производства горячей воды и пара. The most rational areas of application are dairies, meat processing plants with two- and three-transformer substations, the production of which uses imported automatic lines that require high quality supply voltage, and in the technological process heating elements are used to produce hot water and steam.

Claims

A three-phase voltage stabilizer on the high side of the main transformer of the substation, the consumers of which include the main electric heating elements, which contains a boost booster transformer with a secondary winding connected to the load via a three-phase thyristor switch with an asynchronous or network-synchronized control system, characterized in that the three-phase thyristor switch is shunted additional electric heating element, and the primary winding of the boost transformer in lyuchena in the primary winding circuit of the main transformer.