RU225848U1 - Устройство для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электроэнергетическим системам, и предназначено для непрерывного регулирования напряжения на низкой стороне силового трансформатора. Техническим результатом полезной модели является обеспечение плавного и непрерывного регулирования напряжения под нагрузкой с повышенной надежностью при разных уровнях напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки с целью обеспечения нормальной работы и улучшения технико-экономических показателей установки. Для достижения технического результата входные зажимы через трехфазный рубильник подключены к вторичной обмотке силового трансформатора, а выходные зажимы непосредственно подключены к шинам распределительного устройства причем между входными и выходными зажимами параллельно к трехфазному тиристорному ключу через трехфазный контактор подключен трехфазный реактор. При этом плавное и непрерывное регулирование напряжения при максимальном уровне питаемого напряжения и(или) минимальном значении тока нагрузки, а также при минимальном уровне питаемого напряжения и(или) максимальном значении тока нагрузки обеспечивается без возникновения гармонических составляющих на форму токов и напряжений питающей сети и нагрузки, а также реактора и тиристорного ключа. 1 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, в частности к электроэнергетическим системам, и предназначено для непрерывного регулирования напряжения на низкой стороне силового трансформатора.

Известно устройство для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции, которое представляет собой входные и выходные зажимы, трехфазный силовой трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, n-ые модули регулируемых и нерегулируемых тиристорных переключателей, состоящей из двух тиристорных ключей соединяющихся между собой по фазе встречно-параллельно, n-ые блоки системы управления тиристорными переключателями, блок устройство синхронизации и блок логического устройства (Чиженко И.М., Руденко B.C., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники. Учеб. пособие для специальности «Промышленная электроника», - М., «Высш. Школа», 1974. - 430 с: ил., стр. 114, рис. 5.10а).

Элементы известного устройства для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции соединены следующим образом: входные зажимы подключают первичную обмотку силового трансформатора к питающей сети, а выходные зажимы предназначены для подключения вторичной обмотки силового трансформатора к нагрузке, причем со вторичной обмотки силового трансформатора выводятся n-ые дополнительные выводы (ответвление) для плавного регулирования напряжения. Входы n-ых модулей тиристорных переключателей подключены на соответствующие n-ые ответвления вторичной обмотки силового трансформатора, а их выходы соединены между собой по схеме звезда, на которой подключено начало выходного зажима. На управляющие входы n-ых модулей тиристорных переключателей подаются сигналы из соответствующих выходов n-ых блоков системы управления тиристорными переключателями для изменения проводящего состояния тиристорных ключей в той или иной ступени регулирования напряжения, а на входе n-ых блоков системы управления тиристорными переключателями поступает команда из блока устройства синхронизации, который получает сигналы из блока логического устройства. Таким образом на известном устройстве в зависимости от положительного или отрицательного колебания и отклонения напряжения питающей сети поступают сигналы на управляющие входы его n-ых модулей тиристорных переключателей из блоков управляемых органов, в результате чего тиристорными переключателями, меняя положения ответвления вторичной обмотки силового трансформатора на увеличение или уменьшение числа витков обмотки трансформатора, сохраняется уровень напряжения у потребителей на заданном (номинальном) значении. Известное устройство с целью сохранения качества напряжения у потребителей на заданном значении такими последовательностями плавно или дискретно регулирует напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора.

Преимуществом устройства является обеспечение безыскрового переключения отпаек трансформатора под нагрузкой, повышение точности регулирования напряжения благодаря широкому диапазону регулирования напряжения, а также сохранение уровня напряжения у потребителей на номинальном значении при нестабильности питающего напряжения и значения тока нагрузки.

Устройство помимо ряда преимуществ обладает также и недостатками, к которым, прежде всего, в целом следует отнести сложное устройство и низкие технико-экономические показатели установки за счет большого количества тиристорных ключей и органов их управления, а также наличие гармонических составляющих, влияющих на форму тока и напряжения элементов системы.

Известно также устройство для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции (Б.Н. Сергеенков, В.М. Киселев, Н.А. Акимова. Электрические машины: Трансформаторы: Учеб. Пособие для электромех. спец. вузов: Под ред. И.П. Копылова. - М.: Высш. Шк., 1989. - 352 с, стр. 305, рис. 9.14а), которое принято за прототип.

Устройство-прототип содержит входные и выходные зажимы, трехфазный силовой трансформатор, трехфазный реактор и трехфазный тиристорный ключ соединяющейся между собой встречно-параллельно.

Преимущество устройства-прототипа заключается в сохранении номинального уровня напряжения потребителей на заданном значении при номинальном и повышенном напряжении питающей сети.

К недостаткам данного устройства-прототипа следует отнести большие искажения тока, потребляемого из сети, большие искажения тока и напряжения нагрузки, а также отсутствие стабилизации напряжения у потребителей при снижении уровня напряжения питающей сети от номинального значения до минимального уровня.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение плавного и непрерывного регулирования напряжения под нагрузкой с повышенной надежностью при разных уровнях напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки с целью обеспечения нормальной работы и улучшения технико-экономических показателей установки.

Для достижения технического результата входные зажимы через трехфазный рубильник подключены к вторичной обмотке силового трансформатора, а выходные зажимы непосредственно подключены к шинам распределительного устройства, причем между входными и выходными зажимами параллельно к трехфазному тиристорному ключу через трехфазный контактор подключен трехфазный реактор. При этом плавное и непрерывное регулирование напряжения при максимальном уровне питаемого напряжения и(или) минимальном значении тока нагрузки, а также при минимальном уровне питаемого напряжения и(или) максимальном значении тока нагрузки обеспечивается без возникновения гармонических составляющих на форму токов и напряжений питающей сети и нагрузки, а также реактора и тиристорного ключа. Предлагаемое устройство для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции создает незначительные гармонические составляющие на форму токов и напряжений сети и нагрузки при номинальном напряжении питающей сети и(или) значении тока нагрузки, которые не выходят за предельно допустимое значение установленным отечественным и международным стандартами.

Схема предлагаемого устройства для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции представлена на чертеже. Она состоит из входных 1 и выходных 2 зажимов, трехфазного рубильника 3, шины распределительного устройства 4, трехфазного силового трансформатора 5 имеющего первичную 6 и вторичную 7 обмотки, трехфазной сети 8, трехфазного тиристорного ключа 9, трехфазного контактора 10 и трехфазного реактора 11.

Элементы предлагаемого устройства для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции соединены следующим образом: входные зажимы 1 через трехфазный рубильник 3 подключены к вторичной обмотке 7 силового трансформатора 5, у которого его первичная обмотка 6 подключена к трехфазной сети 8, а выходные зажимы 2 непосредственно подключены к шинам распределительного устройства 4, где питание распределяется между нагрузками. Кроме этого, между входными 1 и выходными 2 зажимами параллельно к трехфазному тиристорному ключу 9, через трехфазный контактор 10 подключен трехфазный реактор 11.

Стоит отметить, что на сегодняшний день выпускаются современные потребители электроэнергии, у которых незначительное отклонение и колебание напряжения отрицательно влияют не только на их эффективность работы, но и приводят к замедлению и приостановлению технологического процесса в результате чего ухудшается качество и снижается объем выпускаемой продукции. Последнее создает необходимость рассматривать вопрос об улучшении качества электроэнергии во всех отраслях систем электроснабжения в частности в промпредприятиях. Предлагаемое устройство для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции, несмотря на нестабильность питающего напряжения и тока на шине распределительного устройства 4 помимо сохранения напряжения у потребителей на заданном уровне при номинальном напряжении питающей сети и(или) тока нагрузки, также поддерживает уровень напряжения на шине распределительного устройства 4 на номинальном значении при максимальном и минимальном уровне питаемого напряжения и тока нагрузки.

Поддержание напряжения на шине распределительного устройства 4 на номинальном значении при максимальном уровне питаемого напряжения и(или) минимальном значении тока нагрузки задается сопротивлением реактора 11, а при минимальном уровне питаемого напряжения и(или) максимальном значении тока нагрузки достигается за счет установки отпаек первичной обмотки 6 силового трансформатора 5 на определенное значение коэффициента трансформации трансформатора. Обеспечение напряжения на шине распределительного устройства 4 на номинальном значении при номинальном уровне питаемого напряжения и(или) номинальном токе нагрузки достигается за счет частичного создания падения напряжения на сопротивлении реактора 11 тиристорным ключом 9.

Важно отметить, что для сохранения уровня напряжения у потребителей на номинальном значении при помощи предлагаемого устройства для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции необходимо учитывать два важных условия: первое - это учитывать снижение питаемого напряжения до минимального уровня и(или) повышение значения тока нагрузки до максимального уровня (значения) и установить отпайку первичной обмотки 6 силового трансформатора 5 на постоянное положение (на повышенный коэффициент трансформации трансформатора) и не менять ее положение несмотря на повышение уровня питаемого напряжения и(или) понижение тока нагрузки относительно минимального уровня питаемого напряжения и(или) максимального значения тока нагрузки, а второе - это выбор сопротивления и установка нерегулируемого реактора 11 с учетом максимального уровня питаемого напряжения и(или) минимального значения тока нагрузки относительно минимального уровня питаемого напряжения и(или) максимального значения тока нагрузки.

Тиристорный ключ 6 при минимальном уровне питаемого напряжения и(или) максимальном токе нагрузки обеспечивает номинальное напряжение на шине распределительного устройства 4 при α=15 град, а повышение питаемого напряжения от минимального уровня и(или) снижение тока нагрузки от максимального значения до минимального создают необходимость увеличения угла проводящего состояния тиристорного ключа 6 в пределах от α=15 град до α=150 град с целью поддержания напряжения на шине распределительного устройства 4 на номинальном уровне.

Наиболее целесообразной областью применения устройство являются силовые трансформаторы электродуговых печей в металлургической промышленности.

Целесообразным также является применение на трансформаторных подстанциях предприятий, потребители которых требуют поддержания стабильного напряжения на заданном уровне, в том числе потребители постоянного тока, получающие питание от силового трансформатора через диодный выпрямитель.

Claims (1)

1. Устройство для стабилизации напряжения на низкой стороне трансформаторной подстанции, содержащее входные и выходные зажимы, предназначенные для подключения, соответственно, к вторичной обмотке силового трансформатора и шинам распределительного устройства, силовой трансформатор, с первичной и вторичной обмотками, где первичная обмотка подключается к питающей сети, трехфазный реактор и трехфазный тиристорный ключ, выполненный пофазно из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, при этом трехфазный реактор последовательно подключен к средней точке (ответвлению) вторичной обмотки трансформатора, а трехфазный тиристорный ключ подключен последовательно к началу вторичной обмотки трансформатора, отличающееся тем, что входные зажимы через трехфазный рубильник подключены к вторичной обмотке силового трансформатора, а выходные зажимы непосредственно подключены к шинам распределительного устройства, причем между входными и выходными зажимами параллельно к трехфазному тиристорному ключу через трехфазный контактор подключен трехфазный реактор.

Images