RU2715047C1 - Устройство для включения силового трансформатора - Google Patents
Устройство для включения силового трансформатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715047C1 RU2715047C1 RU2019134975A RU2019134975A RU2715047C1 RU 2715047 C1 RU2715047 C1 RU 2715047C1 RU 2019134975 A RU2019134975 A RU 2019134975A RU 2019134975 A RU2019134975 A RU 2019134975A RU 2715047 C1 RU2715047 C1 RU 2715047C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- power transformer
- power
- transformer
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/16—Means for providing current step on switching, e.g. with saturable reactor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях для включения силового трансформатора под нагрузкой. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, его эксплуатации и ремонта, повышении надежности пускового устройства и системы электроснабжения в целом. В качестве полупроводникового преобразователя применен трехфазный мостовой диодный выпрямитель, в цепь постоянного тока которого включен реактор, а трехфазный контактор выполнен по схеме трехфазного короткозамыкателя, причем зажимы переменного тока трехфазного мостового диодного выпрямителя и зажимы механических контактов трехфазного короткозамыкателя объединены и включены в рассечку звезды первичной обмотки силового трансформатора. Применение предлагаемого устройства позволяет снизить пусковой ток примерно в 2 раза. Это в свою очередь пропорционально квадрату тока уменьшит соответственно в 4 раза электродинамические усилия, действующие на обмотки силового трансформатора, и пусковые потери в линии электропередачи. Областью применения предлагаемого устройства являются ТП в сетях промышленного электроснабжения. Наибольший эффект можно ожидать применительно к трансформаторным подстанциям открытого исполнения. Данный электронно-электрический аппарат наиболее простой и надежный вследствие того, что у него отсутствует микроэлектронная система управления. Он может заменить известные электронно-электрические аппараты для включения силовых трансформаторов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам энергоснабжения, и может быть использовано в трансформаторных подстанциях для включения силового трансформатора под нагрузкой.
В настоящее время на трансформаторных подстанциях применяют электрические аппараты, которые не обеспечивают регулируемое включение силовых трансформаторов. Это создает броски пусковых токов, просадку напряжения и дополнительные потери у электрооборудования и в сети.
Для регулируемого включения силовых трансформаторов с ограничением электродинамических усилий и снижением материалоемкости электрооборудования подстанций предназначают электронные аппараты (тиристорные пускатели), но их продолжительная работа в силовых цепях создает дополнительные потери на полупроводниковых переходах в приборах силовой электроники. Применение электронно-электрических аппаратов позволяет объединить их достоинства и устранить недостатки.
Известно устройство для включения силового трансформатора (АС №639120 СССР, опубл. 25.12.1978 в Бюл. №47). Оно содержит сеть с автоматическим выключателем, полупроводниковый преобразователь и трехфазный контактор, шунтирующий полупроводниковый преобразователь после завершения процесса включения силового трансформатора. В качестве полупроводникового преобразователя используется трехфазный тиристоры ключ, который вместе с автоматическим выключателем включен в цепь первичной обмотки силового трансформатора. Устройство при помощи специальной системы управления трехфазным тиристоры ключом сначала подключает две фазы первичной обмотки силового трансформатора к сети, а затем третью.
К недостаткам известного устройства с тиристорным управляемым подключением трехфазного силового трансформатора к трехфазной сети следует отнести сложность и сравнительно низкую эксплуатационную надежность.
Известно также устройство для включения силового трансформатора (Патент №119903 РФ, МПК: G05F 1/10, опубл. 27.08.2012. в Б.И. №24 и статья «Способы и устройства для включения и отключения трехфазных нагрузок» в журнале Электротехнические комплексы и системы управления, Воронеж, 2015, №2, стр. 27, рис. 6.), которое взято за прототип. Электронная часть устройств работает в соответствии со специальным алгоритмом управления и операциями известного способа включения трехфазного силового трансформатора (Патент №2536304 РФ, МПК: Н02Р 13/06, опубл. 20.12.2014. в Б.И. №35), который дополняет прототип, поясняя структуру построения устройства.
В известном устройстве (прототипе) после включения автоматического выключателя трехфазное напряжение сети подается на вентильный преобразователь, который выполнен на тиристорах и при помощи специальной синхронизированной и фазированной с сетью аналого-цифровой системы управления производит подключение сначала двух фазных первичных обмоток силового трансформатора к соответствующим фазам сети в момент перехода фазного напряжения третьей фазы через ноль, а затем подключение третьей фазной первичной обмотки силового трансформатора к третьей фазе сети в момент перехода линейного напряжения двух предыдущих фаз через ноль.
После подключения третьей фазной первичной обмотки силового трансформатора к сети и достижения токами силового трансформатора установившихся значений вентильный преобразователь шунтируется механическими контактами автомата или контактора (см. статью «Способы и устройства для включения и отключения трехфазных нагрузок» в журнале Электротехнические комплексы и системы управления, Воронеж, 2015, №2, стр. 27, рис. 6.). Этим действием электронная часть устройства вместе с потерями на тиристорах отсекается от системы электроснабжения.
Однако и это устройство создает определенные сложности при эксплуатации силовых трансформаторов подстанций, обусловленные наличием в устройстве микроэлектронной системы управления, и снижает надежность системы электроснабжения в целом. Особенно этот недостаток проявляет себя применительно к высоковольтным системам электроснабжения в районах крайнего севера с трансформаторными подстанциями открытого исполнения.
Задачей предлагаемого технического решения является упрощение устройства для включения силового трансформатора под нагрузкой и повышение надежности, как устройства, так и системы электроснабжения в целом.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве полупроводникового преобразователя применен трехфазный мостовой диодный выпрямитель, в цепь постоянного тока которого включен реактор, а трехфазный контактор выполнен по схеме трехфазного короткозамыкателя, причем зажимы переменного тока трехфазного мостового диодного выпрямителя и зажимы механических контактов трехфазного короткозамыкателя объединены и включены в рассечку звезды первичной обмотки силового трансформатора.
Включение силового трансформатора под нагрузкой производится высоковольтным автоматом, подключающим одни концы первичной обмотки силового трансформатора к сети. Предлагается другие концы первичной обмотки силового трансформатора присоединить к входным зажимам трехфазного мостового диодного выпрямителя, в цепь постоянного тока которого включен реактор.
За счет естественных коммутационных свойств диодов устройство производит регулируемое включение силового трансформатора. Процесс пуска производится с нарастанием тока и напряжения во всех фазах по экспоненциальному закону и опережающей фазой первой гармоники напряжения. После достижения токами в обмотках силового трансформатора установившихся значений, завершают включение трансформатора при помощи трехфазного короткозамыкателя, которым шунтируя входные зажимы выпрямителя, соединяют первичную обмотку силового трансформатора в звезду.
В результате решения поставленной задачи электронная часть устройства будет выполнена не на тиристорах с микроэлектронной системой управления, а на диодах. Это значительно упростит эксплуатацию и ремонт устройства мягкого пуска силового трансформатора под нагрузкой, повысит надежность системы электроснабжения. Упрощается также конструкция устройства, которая не требует специального климатического исполнения и защиты от воздействий электромагнитных и электростатических полей.
Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, его эксплуатации и ремонта, повышении надежности пускового устройства и системы электроснабжения в целом.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема устройства для включения силового трансформатора, а на фиг. 2 осциллограммы трехфазных напряжений u1 (а), токов i1 (в) на первичной обмотке силового трансформатора и мгновенных значений ввыпрямленного напряжения ud и тока id реактора (с), полученных на математической модели в среде MatLab при включении силового трансформатора под нагрузкой.
В состав устройства для включения силового трансформатора (фиг. 1) входят следующие элементы: 1 - трехфазная сеть; 2 - трансформаторная подстанция с RL - нагрузкой; 3 - сетевой автоматический выключатель; 4 - силовой трансформатор; 5 - трехфазный мостовой диодный выпрямитель; 6 - реактор; 7 - механические контакты трехфазного короткозамыкателя.
Элементы устройства соединены следующим образом. Одни концы первичной обмотки силового трансформатора 4 через автоматический выключатель 3 подключены к трехфазной сети 1, а ее другие концы непосредственно подключены к зажимам механических контактов 7 трехфазного короткозамыкателя и к зажимам переменного тока трехфазного мостового диодного выпрямителя 5, в цепь постоянного тока которого включен реактору 6.
Численными экспериментами в среде MatLab показано, что за счет естественных коммутационных свойств диодов устройство производит плавное симметричное включение силового трансформатора 4 с завершением процесса нарастания фазных токов и напряжений на его первичной обмотке (фиг. 2) до установившихся значений за несколько периодов сетевого напряжения. Интенсивность процесса пуска силового трансформатора 4 задается индуктивностью реактора 6. На фиг. 2 приведены напряжения и токи на элементах устройства в относительных единицах.
Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. При включении автоматического выключателя 3 первичная обмотка силового трансформатора 4 подключаются к трехфазной сети 1 через трехфазный мостовой диодный выпрямитель 5 с реактором 6 в цепи постоянного тока.
Одновременно с преобразованием напряжения происходит изменение токов в первичных и вторичных фазных обмотках силового трансформатора 4 и в сети 1. Токи из трапецеидальной формы затем также постепенно принимают синусоидальную (фиг. 2).
После достижения токами силового трансформатора 4 установившихся значений механическими контактами 7 трехфазного короткозамыкателя шунтируют трехфазный мостовой диодный выпрямитель 5. Этой операцией устройство завершает процесс безударного включения силового трансформатора 4, обеспечивая синусоидальный ток в его обмотках и сети. Кроме этого, шунтируя диодный выпрямитель, устройство выводит его из системы электроснабжения, сохраняя высокую эксплуатационную надежность. Наконец, выпрямитель 5 с закороченными контактами 7 входными зажимами, создает через диоды замкнутый контур для гашения электромагнитной энергии, накопленной в реакторе 6 на сопротивление этого контура, и производит подготовку устройства к новому включения силового трансформатора 4.
Таким образом, устройство для включения трехфазного силового трансформатора можно охарактеризовать как гибридный электронно-электрический аппарат, который на начальной стадии со сравнительно высоким быстродействием формирует процесс мягкого включения силового трансформатора электронным аппаратом, а на завершающей стадии электрическим аппаратом шунтирует трехфазный мостовой диодный выпрямитель, отсекая вместе с потерями электронную часть устройства от схемы системы электроснабжения.
Из осциллограмм видно, что быстродействие процесса включения силового трансформатора составляет порядка десятой доли секунды, а в стационарном режиме работы силового трансформатора (на заданном при численном эксперименте рабочем интервале времени от 0,02 до 0,12 секунды) ток сети имеет синусоидальную форму.
Применение предлагаемого устройства позволяет снизить пусковой ток примерно в 2 раза (фиг. 2). Это в свою очередь пропорционально квадрату тока уменьшит соответственно в 4 раза электродинамические усилия, действующие на обмотки силового трансформатора, и пусковые потери в линии электропередачи.
Областью применения предлагаемого устройства являются ТП в сетях промышленного электроснабжения. Наибольший эффект можно ожидать применительно к трансформаторным подстанциям открытого исполнения.
Данный электронно-электрический аппарат наиболее простой и надежный в следствии того, что у него отсутствует микроэлектронная система управления. Он может заменить известные электронно-электрические аппараты для включения силовых трансформаторов.
Claims (1)
- Устройство для включения силового трансформатора, которое через автоматический выключатель и полупроводниковый преобразователь подключает первичную обмотку силового трансформатора к трехфазной сети, при этом после завершения процесса включения силового трансформатора полупроводниковый преобразователь шунтируют механическими контактами трехфазного контактора, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового преобразователя применен трехфазный мостовой диодный выпрямитель, в цепь постоянного тока которого включен реактор, а трехфазный контактор выполнен по схеме трехфазного короткозамыкателя, причем зажимы переменного тока трехфазного мостового диодного выпрямителя и зажимы механических контактов трехфазного короткозамыкателя объединены и включены в рассечку звезды первичной обмотки силового трансформатора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019134975A RU2715047C1 (ru) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Устройство для включения силового трансформатора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019134975A RU2715047C1 (ru) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Устройство для включения силового трансформатора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2715047C1 true RU2715047C1 (ru) | 2020-02-26 |
Family
ID=69630992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019134975A RU2715047C1 (ru) | 2019-10-30 | 2019-10-30 | Устройство для включения силового трансформатора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2715047C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739053C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2020-12-21 | Владимир Васильевич Галайко | Способ включения силового трансформатора и обслуживания подстанции |
| RU210867U1 (ru) * | 2022-02-15 | 2022-05-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство включения преобразовательного трансформатора |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890213A (en) * | 1987-05-28 | 1989-12-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power converter device having starting circuits and a method for starting the power converter device |
| RU2093943C1 (ru) * | 1994-04-20 | 1997-10-20 | Кузьменко Виктор Агавиевич | Способ снижения токов включения при многократных коммутациях трансформатора |
| RU2621704C1 (ru) * | 2016-04-11 | 2017-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Устройство включения трехфазного трансформатора |
-
2019
- 2019-10-30 RU RU2019134975A patent/RU2715047C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890213A (en) * | 1987-05-28 | 1989-12-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power converter device having starting circuits and a method for starting the power converter device |
| RU2093943C1 (ru) * | 1994-04-20 | 1997-10-20 | Кузьменко Виктор Агавиевич | Способ снижения токов включения при многократных коммутациях трансформатора |
| RU2621704C1 (ru) * | 2016-04-11 | 2017-06-07 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" | Устройство включения трехфазного трансформатора |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739053C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2020-12-21 | Владимир Васильевич Галайко | Способ включения силового трансформатора и обслуживания подстанции |
| RU210867U1 (ru) * | 2022-02-15 | 2022-05-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство включения преобразовательного трансформатора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jovcic et al. | Lcl dc/dc converter for dc grids | |
| US10186874B2 (en) | Predicting high-voltage direct current transmission in a wind turbine system | |
| CN114167278A (zh) | 柔性直流输电电压源换流阀试验方法及电源装置 | |
| RU2715047C1 (ru) | Устройство для включения силового трансформатора | |
| Sarkar et al. | Fault Limiting Circuit based protection for DC and AC Faults in HB-MMC HVDC Systems | |
| CN110299860B (zh) | 用于中压逆变器的初始充电系统和用于控制该系统的方法 | |
| CN102185489B (zh) | 三相低压配电降压装置 | |
| Dorn et al. | Full-bridge VSC: An essential enabler of the transition to an energy system dominated by renewable sources | |
| RU2337451C1 (ru) | Способ передачи электрической энергии трехфазного напряжения на переменном токе и система для его реализации | |
| Kumar et al. | DVR with sliding mode control to alleviate voltage sags on a distribution system for three phase short circuit fault | |
| RU2235397C2 (ru) | Установка для плавки гололеда | |
| RU2613679C2 (ru) | Устройство для регулирования напряжения и способ его регулирования | |
| KR102176029B1 (ko) | Ｄｃ 고장 전류의 초고속 차단을 위한 장치 및 이의 제어 방법 | |
| US11201558B2 (en) | Operating circuit for coupling a synchronous machine with a voltage network and method for operating it | |
| RU2671829C1 (ru) | Регулятор вольтодобавочного переменного напряжения | |
| RU2645776C1 (ru) | Устройство для испытания трансформаторов | |
| US20150249400A1 (en) | Converter | |
| RU2505899C1 (ru) | Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности | |
| Lin et al. | Step-up unidirectional DC-DC autotransformer for HVDC applications | |
| RU2717080C1 (ru) | Многомостовой выпрямитель | |
| RU2362261C1 (ru) | Фазопреобразующее устройство | |
| Breugelmans et al. | Comparison of different methods to limit short circuit currents in DC traction networks | |
| Mokhtari et al. | Transient behavior of load transformer during subcycle bus transfer | |
| RU2613340C2 (ru) | Устройство для регулирования напряжения и способ его регулирования | |
| Nimatov et al. | Switching on Device of a Two-Transformer Power Substation |