RU2752000C1 - Method for changing transformation ratio of power transformer - Google Patents

Method for changing transformation ratio of power transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2752000C1
RU2752000C1 RU2021104057A RU2021104057A RU2752000C1 RU 2752000 C1 RU2752000 C1 RU 2752000C1 RU 2021104057 A RU2021104057 A RU 2021104057A RU 2021104057 A RU2021104057 A RU 2021104057A RU 2752000 C1 RU2752000 C1 RU 2752000C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
disconnected
tap
transformer
transformation ratio
Prior art date
Application number
RU2021104057A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Степан Георгиевич Тигунцев
Валентина Вячеславовна Копылова
Кирилл Николаевич Паркачев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Priority to RU2021104057A priority Critical patent/RU2752000C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752000C1 publication Critical patent/RU2752000C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
    • H01F21/12—Variable inductances or transformers of the signal type discontinuously variable, e.g. tapped
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering and power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering and power engineering, in particular to regulators of the transformation ratio of transformers. A method for changing the transformation ratio of a power transformer, including the connection of all taps of the transformer to the supply network through power electronic switches, one of which is kept open by means of a control unit; moreover, to change the transformation ratio in the control unit, a control circuit for power electronic keys is preliminarily formed on two solid-state relays, one of which is with normally closed contacts, and the other with normally open contacts, for connected and disconnected taps, then simultaneously power is connected to the solid-state relay, with the contact of one, the power electronic switch is opened and the connected tap of the transformer winding is connected to the mains, and the power electronic switch of the disconnected tap is closed with the contact of the other, and the disconnected tap is disconnected from the supply network.
EFFECT: reduction of the time for switching the supply network from one tap to another.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к регуляторам коэффициента трансформации трансформаторов (РКТ). Использование РКТ в электрических сетях позволяет обеспечивать поддержание необходимого уровня напряжения в месте их подключения за счет изменения величины коэффициента трансформации силового трансформатора, путем изменения числа витков обмотки высокого напряжения (ВН).The invention relates to the field of electrical engineering and power engineering, in particular to regulators of the transformation ratio of transformers (RKT). The use of RKT in electrical networks allows maintaining the required voltage level at the point of their connection by changing the value of the transformation ratio of the power transformer, by changing the number of turns of the high voltage (HV) winding.

Известен способ управления напряжением трансформатора под нагрузкой путем коммутации ответвлений обмоток силового трансформатора с помощью двунаправленных симисторных электронных ключей, указанный в патенте на полезную модель «Устройство переключения ответвлений обмотки трансформатора» (RU № 158346, МПК H02P 13/06, опубликовано 27.12.2015), по которому задают коэффициент трансформации силового трансформатора, осуществляют переключение ответвлений обмотки ВН, подключенной к питающей сети, при помощи симисторных электронных ключей, что дает возможность ступенчатого изменения коэффициента трансформации и, следовательно, изменения напряжения на вторичной обмотке низкого напряжения (НН). С целью синхронизации управления симисторными электронными ключами осуществляют контроль входного напряжения.There is a known method for controlling the voltage of a transformer under load by switching the branches of the windings of a power transformer using bidirectional triac electronic keys, specified in the utility model patent "Device for switching the branches of the transformer winding" (RU No. 158346, IPC H02P 13/06, published on December 27, 2015), according to which the transformation ratio of the power transformer is set, the branches of the HV winding connected to the supply network are switched using triac electronic keys, which makes it possible to stepwise change the transformation ratio and, therefore, change the voltage on the secondary low voltage (LV) winding. In order to synchronize the control of the triac electronic keys, the input voltage is monitored.

Недостатками способа является необходимость использования синхронизации управления симисторными электронными ключами по информации о входном напряжении, что приводит к усложнению схемы управления ключами.The disadvantages of this method is the need to use synchronization control triac electronic keys on information about the input voltage, which leads to the complication of the key control circuit.

Известен способ управления напряжением трансформатора под нагрузкой путем коммутации ответвлений обмоток силового трансформатора с помощью двунаправленных тиристорных ключей, описанный в патенте на изобретение «Способ переключения ответвлений обмотки трансформатора и устройство для его осуществления» (RU № 2274945, МПК H02P 13/06, опубликовано 20.04.2006), в соответствии с которым задание коэффициента трансформации устанавливается посредством переключения ответвлений секционированной обмотки ВН при помощи двунаправленных тиристорных ключей с использованием измерений напряжения питающей сети и токов тиристорных ключей, при этом переключения тиристорных ключей производят блоком управления с учетом того, что после перехода тока через нулевое значение измеряют уровень входного напряжения и производят повентильное управление тиристорами в зависимости от времени, оставшегося до смены полярности напряжения.There is a known method for controlling the voltage of a transformer under load by switching the taps of the windings of a power transformer using bidirectional thyristor switches, described in the patent for invention "A method for switching the taps of a winding of a transformer and a device for its implementation" (RU No. 2274945, IPC H02P 13/06, published 20.04. 2006), in accordance with which the setting of the transformation ratio is set by switching the taps of the sectioned HV winding using bidirectional thyristor switches using measurements of the supply mains voltage and currents of the thyristor switches, while the thyristor switches are switched by the control unit, taking into account that after the current passes through zero value measure the input voltage level and perform valve control of thyristors depending on the time remaining before the voltage polarity reversal.

Недостатками способа являются: необходимость использования датчиков тока в каждой ветви двунаправленных тиристорных ключей, а также использование повентильного управления двунаправленными тиристорными ключами (в отличие от поключевого), что в совокупности снижает надежность работы и усложняет устройство, реализующее способ.The disadvantages of this method are: the need to use current sensors in each branch of bidirectional thyristor switches, as well as the use of valve control of bidirectional thyristor switches (as opposed to the key switch), which together reduces the reliability of operation and complicates the device that implements the method.

За прототип принят способ управления напряжением трансформатора под нагрузкой и устройство для его реализации, включающий контроль напряжения питающей сети (RU № 2711589, МПК H02P 13/06, опубликовано 17.01.2020), в котором с помощью блока управления осуществляют подачу импульсов управления на двунаправленные тиристорные ключи, каждый из которых содержит по два встречно-параллельно соединенных тиристора, включенных в цепях ответвлений обмоток трансформатора, осуществляют контроль тока в питающей сети и фиксируют временные интервалы, на которых напряжение и ток питающей сети имеют одинаковые и разные знаки, измеряют фазовый сдвиг между током и напряжением питающей сети и, в зависимости от требований по управлению напряжением на выходе трансформатора и сдвига фаз между током и напряжением питающей сети, осуществляют управление соответствующими двунаправленными тиристорными ключами на соответствующих фиксированных временных интервалах.The prototype is a method for controlling the voltage of a transformer under load and a device for its implementation, including monitoring the voltage of the supply network (RU No. 2711589, IPC H02P 13/06, published on 01/17/2020), in which control pulses are applied to bi-directional thyristor switches, each of which contains two counter-parallel connected thyristors, connected in the branch circuits of the transformer windings, monitor the current in the supply network and record the time intervals at which the voltage and current of the supply network have the same and different signs, measure the phase shift between the current and the voltage of the supply network and, depending on the requirements for controlling the voltage at the output of the transformer and the phase shift between the current and the voltage of the supply network, control the corresponding bidirectional thyristor switches at corresponding fixed time intervals.

Недостатками способа является то что, осуществляют контроль тока в питающей сети и фиксируют временные интервалы, на которых напряжение и ток питающей сети имеют одинаковые и разные знаки, измеряют фазовый сдвиг между током и напряжением питающей сети и, в зависимости от требований по управлению напряжением на выходе трансформатора и сдвига фаз между током и напряжением питающей сети, осуществляют управление соответствующими двунаправленными тиристорными ключами на соответствующих фиксированных временных интервалах, что в совокупности снижает надежность работы и усложняет устройство, реализующее способ.The disadvantages of this method are that the current in the supply network is monitored and the time intervals are recorded at which the voltage and current of the supply network have the same and different signs, the phase shift between the current and the voltage of the supply network is measured and, depending on the requirements for controlling the voltage at the output transformer and the phase shift between the current and the voltage of the supply network, control the corresponding bidirectional thyristor switches at the corresponding fixed time intervals, which together reduces the reliability of operation and complicates the device that implements the method.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение схемы управления, повышение надежности и уменьшение времени переключения в способе изменения коэффициента трансформации силового трансформатора. The objective of the present invention is to simplify the control circuit, increase the reliability and reduce the switching time in the method of changing the transformation ratio of a power transformer.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в сокращении времени переключения питающей сети с одной отпайки на другую.The technical result of the claimed invention is to reduce the time of switching the supply network from one tap to another.

Способ изменения коэффициента трансформации силового трансформатора, включающий соединение всех отпаек трансформатора с питающей сетью через силовые электронные ключи, один из которых, поддерживают в открытом состоянии с помощью управляющего блока, согласно изобретению, для изменения коэффициента трансформации в управляющем блоке предварительно формируют схему управления силовыми электронными ключами на двух твердотельных реле, один из которых с нормально замкнутыми контактами, а другой с нормально разомкнутыми контактами для подключаемой и отключаемой отпаек. Далее одновременно подключают питание к твердотельным реле, контактом одного открывают силовой электронный ключ и подключают к питающей сети подключаемую отпайку обмотки трансформатора, а контактом другого закрывают силовой электронный ключ отключаемой отпайки и отключают отключаемую отпайку от питающей сети.A method for changing the transformation ratio of a power transformer, including the connection of all taps of the transformer to the supply network through power electronic switches, one of which is kept open using the control unit, according to the invention, to change the transformation ratio in the control unit, a control circuit for power electronic keys is preliminarily formed on two solid-state relays, one with normally closed contacts, and the other with normally open contacts for connected and disconnected taps. Then, at the same time, power is connected to the solid-state relay, with the contact of one, the power electronic switch is opened and the connected tap of the transformer winding is connected to the mains, and the power electronic switch of the disconnected tap is closed with the contact of the other, and the disconnected tap is disconnected from the supply network.

Отличительными признаками заявляемого изобретения от прототипа является, то, что для изменения коэффициента трансформации в управляющем блоке предварительно формируют схему управления силовыми электронными ключами на двух твердотельных реле, один из которых с нормально замкнутыми контактами, а другой с нормально разомкнутыми контактами, для подключаемой и отключаемой отпаек, затем одновременно подключают питание к твердотельным реле, контактом одного открывают силовой электронный ключ и подключают к питающей сети подключаемую отпайку обмотки трансформатора, а контактом другого закрывают силовой электронный ключ отключаемой отпайки и отключают отключаемую отпайку от питающей сети.Distinctive features of the claimed invention from the prototype is that to change the transformation ratio in the control unit, a control circuit for power electronic keys is preliminarily formed on two solid-state relays, one of which is with normally closed contacts, and the other with normally open contacts, for connected and disconnected taps , then simultaneously connect the power to the solid-state relay, open the power electronic switch with the contact of one and connect the connected tap of the transformer winding to the supply network, and with the contact of the other close the power electronic switch of the disconnected tap and disconnect the disconnected tap from the supply network.

Наличие отличительных признаков, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed invention meets the “novelty” condition of patentability.

Из уровня техники не было выявлено источников, содержащих совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения, а также не была установлена известность влияния отличительных признаков на достигаемый технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».From the prior art, no sources have been identified containing a set of distinctive features of the claimed invention, and the influence of distinctive features on the achieved technical result has not been established, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability condition "inventive step".

Сущность предлагаемого способа изменения коэффициента трансформации силового трансформатора поясняется чертежом, на котором изображена схема силового трансформатора с отпайками и устройство управления переключением отпаек трансформатора под нагрузкой. The essence of the proposed method for changing the transformation ratio of a power transformer is illustrated by a drawing, which shows a diagram of a power transformer with taps and a control device for switching transformer taps under load.

На чертеже напряжение на вторичной обмотке 1 изменяют путем изменения количества витков первичной обмотки 2 за счет дополнительных витков, которые подключают к питающей сети электронными ключами 3 (ЭК1 – ЭК4). Электронные ключи 3 управляют блоками с оптической развязкой 4 (ОП1 – ОП) 4 через контакты 5 (К1 – К8), шинки 6 и 11, контакты твердотельных реле 7 (ТТР1 – с нормально замкнутыми контактами) или 8 (ТТР2 – с нормально разомкнутыми контактами) от фазной шинки оперативного тока 9 (L), а к нейтральной шинке 10 (N) присоединяют блоки 4. Обмотки твердотельных реле подключают к шинкам оперативного тока 13 через выключатель 12. In the drawing, the voltage on the secondary winding 1 is changed by changing the number of turns of the primary winding 2 due to additional turns, which are connected to the supply network with electronic keys 3 (EK1 - EK4). Electronic keys 3 control units with optical isolation 4 (OP1 - OP) 4 through contacts 5 (K1 - K8), buses 6 and 11, solid-state relay contacts 7 (TTP1 - with normally closed contacts) or 8 (TTP2 - with normally open contacts ) from the phase bus of the operating current 9 (L), and blocks 4 are connected to the neutral bus 10 (N). The windings of the solid-state relays are connected to the busbars of the operating current 13 through the switch 12.

На чертеже показана в работе первая отпайка первичной обмотки 2, подключенная электронным ключом 3 (ЭК1), блоком 4 (ОП1), через контакт 5 (К1), контакт ТТР1 7 к шинке 9.The drawing shows in operation the first tap of the primary winding 2, connected with an electronic key 3 (EK1), block 4 (OP1), through contact 5 (K1), contact SSR1 7 to busbar 9.

Способ реализуют следующим образом:The method is implemented as follows:

Выбирают отпайку, на которую необходимо произвести переключение (например, отпайку 2), при этом ключ ЭК2 отключен. Ключи ЭК3, ЭК4 и другие, если отпаек больше, в переключении не участвуют.Select the tap to which it is necessary to switch (for example, tap 2), while the EK2 key is disabled. Keys EK3, EK4 and others, if there are more taps, do not participate in switching.

Перед началом переключения, непосредственно после выбора ответвления 2 вручную или автоматически по программе замыкают контакт К4, которым соединяют блок ОП2 с электронным ключом ЭК2. Контакт К4 второй стороной соединен с шиной 11, на которой отсутствует электрической потенциал, так как контакт на реле 8 отключен. Before the start of switching, immediately after selecting branch 2, manually or automatically according to the program, contact K4 is closed, which connects the OP2 block with the EK2 electronic key. The K4 contact is connected by the second side to the bus 11, on which there is no electric potential, since the contact on the relay 8 is disconnected.

Включают выключатель 12, подают напряжение на обмотки реле 7 и 8, чем одновременно замыкают контакт реле 8 и размыкают контакт реле 7, подают напряжение на шинку 11 и отключают напряжение с шинки 6. Так как контакт К2 отключен, то с блока ОП1 отключают питание и отключают электронный ключ ЭК1. Одновременно от шинки 11 через включенный контакт К4 и блок ОП2 подают сигнал на включение и включают электронный ключ ЭК2. Переключение происходит за 2-3 микросекунды.Switch 12 is turned on, voltage is applied to the windings of relay 7 and 8, which simultaneously closes the contact of relay 8 and opens the contact of relay 7, supplies voltage to bus 11 and disconnects the voltage from bus 6. Since contact K2 is disconnected, power is disconnected from the OP1 unit and turn off the electronic key EK1. At the same time, a signal to turn on is given from the bus 11 through the switched on contact K4 and the OP2 unit and the electronic key EK2 is turned on. Switching occurs in 2-3 microseconds.

После переключения размыкают контакт К1, через который подавали сигнал управления на ЭК1, при этом контакт К2 отключен.After switching, the contact K1 is opened, through which the control signal was applied to EK1, while the contact K2 is disconnected.

После размыкания контакта К1, замыкают контакт К3 при включенном контакте К4, отключают выключатель 12, чем возвращают реле 7 и 8 в исходное положение.After opening the contact K1, close the contact K3 when the contact K4 is on, turn off the switch 12, which returns the relays 7 and 8 to their original position.

После отключения выключателя 12, размыкают К4, который будет подключен к шине 11 с нулевым потенциалом, тем самым завершают переключение.After switching off the switch 12, open K4, which will be connected to the bus 11 with zero potential, thereby completing the switching.

Таким образом, способ изменения коэффициента трансформации силового трансформатора позволяет практически мгновенно за 2-3 микросекунды переключить питающую сеть с одной отпайки на другую, что позволяет избежать переходных процессов электрического режима при переключении.Thus, the method of changing the transformation ratio of a power transformer allows almost instantly in 2-3 microseconds to switch the supply network from one tap to another, which avoids transient processes of the electrical mode when switching.

Claims (1)

Способ изменения коэффициента трансформации силового трансформатора, включающий соединение всех отпаек трансформатора с питающей сетью через силовые электронные ключи, один из которых поддерживают в открытом состоянии с помощью управляющего блока, отличающийся тем, что для изменения коэффициента трансформации в управляющем блоке предварительно формируют схему управления силовыми электронными ключами на двух твердотельных реле, один из которых с нормально замкнутыми контактами, а другой с нормально разомкнутыми контактами, для подключаемой и отключаемой отпаек, затем одновременно подключают питание к твердотельным реле, контактом одного открывают силовой электронный ключ и подключают к питающей сети подключаемую отпайку обмотки трансформатора, а контактом другого закрывают силовой электронный ключ отключаемой отпайки и отключают отключаемую отпайку от питающей сети. A method for changing the transformation ratio of a power transformer, including the connection of all taps of the transformer to the supply network through power electronic switches, one of which is kept open using a control unit, characterized in that to change the transformation ratio in the control unit, a control circuit for power electronic keys is preliminarily formed on two solid-state relays, one of which with normally closed contacts, and the other with normally open contacts, for connected and disconnected taps, then simultaneously connect the power to the solid-state relay, open the power electronic key with the contact of one and connect the connected tap of the transformer winding to the supply network, and with the contact of the other, the power electronic key of the disconnected tap is closed and the disconnected tap is disconnected from the mains.
RU2021104057A 2021-02-18 2021-02-18 Method for changing transformation ratio of power transformer RU2752000C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104057A RU2752000C1 (en) 2021-02-18 2021-02-18 Method for changing transformation ratio of power transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104057A RU2752000C1 (en) 2021-02-18 2021-02-18 Method for changing transformation ratio of power transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752000C1 true RU2752000C1 (en) 2021-07-21

Family

ID=76989526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104057A RU2752000C1 (en) 2021-02-18 2021-02-18 Method for changing transformation ratio of power transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752000C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172054C1 (en) * 2000-12-14 2001-08-10 Туманов Иван Михайлович Method and device for on-load voltage regulation
CN2602473Y (en) * 2003-02-20 2004-02-04 朱跃钢 On-load tap changing transformer
RU119184U1 (en) * 2012-03-27 2012-08-10 Леонид Абрамович Герман TRANSFORMER VOLTAGE CONTROL DEVICE
EP3742251A1 (en) * 2019-05-24 2020-11-25 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology, S.L. Wind turbine transformer control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172054C1 (en) * 2000-12-14 2001-08-10 Туманов Иван Михайлович Method and device for on-load voltage regulation
CN2602473Y (en) * 2003-02-20 2004-02-04 朱跃钢 On-load tap changing transformer
RU119184U1 (en) * 2012-03-27 2012-08-10 Леонид Абрамович Герман TRANSFORMER VOLTAGE CONTROL DEVICE
EP3742251A1 (en) * 2019-05-24 2020-11-25 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology, S.L. Wind turbine transformer control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2711589C1 (en) Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation
US3944888A (en) Selective tripping of two-pole ground fault interrupter
US9984833B2 (en) Switching system with preselector
RU2752000C1 (en) Method for changing transformation ratio of power transformer
RU2711587C1 (en) Method of controlling transformer voltage under load and device for its implementation
RU2661339C2 (en) Electrical network parameters stabilizing device
JPH11155135A (en) Power supply device for catv
RU2752865C1 (en) Method for controlling transformer voltage under load
RU2682852C1 (en) Method of controlling phase-shift device
RU2761173C1 (en) Device to control transformer voltage under load
RU2761174C1 (en) Method for controlling the operating modes of the transformer voltage regulator under load
RU2697856C1 (en) Transformer testing facility
SU989541A2 (en) Ac source
SU961029A1 (en) Apparatus for protective turning-off of consumers in three-phase ac network
RU2772263C1 (en) DEVICE FOR SWITCHING COILS OF WINDING OF TRANSFORMER 6(10)/0.4 kV
RU2748588C1 (en) Device for controlling transformer voltage under load
SU696430A1 (en) Device for regulating loaded transformer voltage
RU2179358C1 (en) Method and device for remote phase-failure protection of three-phase electrical installation
SU1152013A1 (en) Device for checking and controlling dispersed objects
RU2124260C1 (en) Power supply system for shipboard radio electronic complex equipment
SU1030911A1 (en) Device for power transmission to three-phase loads in isolated neutral system
US926243A (en) System of electric-circuit control.
SU1032522A1 (en) Device for automatic control of substation bus voltage
SU744840A1 (en) Device for automatic regulation of voltage in networks with double-side power supply
SU951258A1 (en) Apparatus for ac voltage stabilizing