RU113436U1

RU113436U1 - THREE-PHASE VOLTAGE STABILIZER ON THE HIGH SIDE OF TRANSFORMER SUBSTATIONS

Info

Publication number: RU113436U1
Application number: RU2010144898/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Климаш; Павел Александрович Гнедин; Светлана Андреевна Герасимова
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-02-10

Abstract

Стабилизатор трехфазного напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций, в состав потребителей которых входит основной электронагревательный элемент, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого одними выводами подключена к дополнительному электронагревательному элементу и к трехфазному ключу с системой управления, при этом вход системы управления подключен к выходу датчика отклонения напряжения, а трехфазный ключ представляет собой трехфазный диодный мост, в диагональ которого включен транзистор, отличающийся тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов подстанций подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой подстанции. A three-phase voltage stabilizer on the high side of transformer substations, the consumers of which include a main electric heating element containing a booster transformer, the secondary winding of which is connected by some terminals to an additional electric heating element and to a three-phase switch with a control system, while the control system input is connected to the output of the deflection sensor voltage, and the three-phase switch is a three-phase diode bridge, in the diagonal of which a transistor is included, characterized in that the primary windings of the power transformers of the substations are connected to the network through the primary winding of the booster transformer, the input of the voltage deviation sensor is connected to the secondary winding of the power transformer of the main substation, and the main the electric heating element and other terminals of the secondary winding of the booster transformer are connected to the secondary winding of the power transformer of another substation.

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 food facilities industries in the technological processes of which a continuous supply of steam is required.

Известно устройство для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций предприятия (патент РФ №2178232, 7 Н02М 5/257, G05F 1/30, 2002, Бюл. №1. - с.413.), которое взято за прототип.A device for stabilizing voltage on the high side of transformer substations of the enterprise (RF patent No. 2178232, 7 НОМ 5/257, G05F 1/30, 2002, Bull. No. 1. - p. 413), which is taken as a prototype.

Оно содержит силовой и вольтодобавочный трансформаторы, первичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к сети, трехфазный ключ, подключающий вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора к выходным зажимам трансформаторной подстанции или к зажимам нагрузки, электронагреватель с основным элементом, подключенным к нагрузке, и дополнительным элементом, шунтированным трехфазным ключом, выполненным, например, в виде трехфазного диодного моста, в диагональ которого включен GTO-тиристор или IGВТ-транзистор. При изменении длительности проводящего состояния трехфазного 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.It contains power and booster transformers, the primary windings of which are connected in series and connected to the network, a three-phase switch connecting the secondary winding of the booster transformer to the output terminals of the transformer substation or to the load terminals, an electric heater with a main element connected to the load, and an additional element shunted by a three-phase a key made, for example, in the form of a three-phase diode bridge, the diagonal of which includes a GTO-thyristor or IGWT transistor. When the duration of the conductive state of a three-phase switch changes, 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 booster transformer operating in dual power mode.

К недостаткам устройства следует отнести низкие энергетические показатели на подстанциях, в сети и у потребителей предприятия. Это вызвано искажениями напряжения и тока на входе и выходе силовых трансформаторов подстанций предприятия при применении на каждой из них индивидуального стабилизатора.The disadvantages of the device include low energy performance in substations, networks and consumers of the enterprise. This is caused by distortions in the voltage and current at the input and output of the power transformers of the enterprise substations when using an individual stabilizer on each of them.

Задачей изобретения является повышение коэффициентов мощности и полезного действия силовых трансформаторов подстанций предприятия, рациональное использование энергии потерь вольтодобавочного трансформатора, сохранение синусоидальности форм напряжения и тока у потребителей и в сети в процессе импульсного регулирования добавочного напряжения на входе трансформаторных подстанций.The objective of the invention is to increase the power factors and efficiency of power transformers of the substations of the enterprise, the rational use of energy losses of the boost transformer, preserving the sinusoidal forms of voltage and current in consumers and in the network during the pulse control of the auxiliary voltage at the input of transformer substations.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения на входе трансформаторных подстанций и снижении потребляемого из сети тока.The technical result from the solution of the problem lies in rational energy consumption due to improved quality of voltage at the input of transformer substations and a decrease in the current consumed from the network.

Решение поставленной задачи достигается тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов всех подстанций предприятия соединены параллельно, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, имеющей наиболее критичные к качеству напряжению потребители, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой наименее загруженной подстанции, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители.The solution to this problem is achieved by the fact that the primary windings of the power transformers of all substations of the enterprise are connected in parallel, the input of the voltage deviation sensor is connected to the secondary winding of the power transformer of the main substation, which has the most critical voltage quality consumers, and the main electric heating element and other terminals of the secondary winding of the boost transformer are connected to the secondary winding of a power transformer of another least loaded substation having less voltage-critical consumers.

Устройство для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций предприятия представлено на фиг.1. Оно содержит силовой трансформатор 1 основной подстанции, вольтодобавочный трансформатор 2, трехфазный ключ 3 с системой управления 4, датчик отклонения напряжения 5 нагрузки, электронагреватель 6 с основным 7 и дополнительным 8 элементами, сеть 9, нагрузку 10, к которой относятся наиболее критичные к качеству напряжению потребители, силовой трансформатор 11 другой наименее загруженной подстанции с нагрузкой 12, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители.A device for voltage stabilization on the high side of transformer substations of the enterprise is presented in figure 1. It contains a power transformer 1 of the main substation, a booster transformer 2, a three-phase switch 3 with a control system 4, a load deviation sensor 5, an electric heater 6 with a main 7 and additional 8 elements, a network 9, a load of 10, which are the most critical voltage quality consumers, power transformer 11 of another least loaded substation with a load of 12, which has less critical quality consumers.

Элементы устройства соединены следующим образом.The elements of the device are connected as follows.

Первичные обмотки силового и вольтодобавочного трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно и подключены к сети 9. Вторичная обмотка силового трансформатора 1 соединена в звезду с нулевым проводом и подключена к нагрузке 10, в состав которой входят наиболее критичные к качеству напряжению потребители. Вход датчика 5 отклонения напряжения нагрузки подключен к нагрузке 10, а его выход к управляющему входу системы управления 4 трехфазным ключом 3. Одни выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 подключены к вторичной обмотке силового трансформатора 11 другой наименее загруженной подстанции, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители, названные нагрузкой 12, в состав которой входит электронагреватель 6 с основным элементом 7, а другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 подключены к трехфазному ключу 3 и к дополнительному элементу 8 электронагревателя 6. В зависимости от типа применяемого в устройстве трехфазного ключа 3, система управления 4 может быть асинхронной или синхронизированной с сетью. Первичные обмотки силовых трансформаторов всех подстанций предприятия соединены параллельно.The primary windings of the power and boost transformers 1 and 2 are connected in series and connected to the network 9. The secondary winding of the power transformer 1 is connected to a star with a neutral wire and connected to a load of 10, which includes the most critical voltage quality consumers. The input of the load voltage deviation sensor 5 is connected to the load 10, and its output to the control input of the control system 4 by a three-phase switch 3. Some outputs of the secondary winding of the boost transformer 2 are connected to the secondary winding of the power transformer 11 of the other least loaded substation, which has less critical consumers of voltage quality , called the load 12, which includes an electric heater 6 with the main element 7, and other terminals of the secondary winding of the boost transformer 2 are connected to ehfaznomu key 3 and 8 to an additional electric heater element 6. Depending on the type of the key phase in the device 3, the control system 4 may be synchronized or asynchronous network. The primary windings of power transformers of all substations of the enterprise are connected in parallel.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.The device (figure 1) works as follows.

При пониженном напряжении в сети 9 трехфазный ключ 3 включен и вольтодобавочный трансформатор 2 повышает напряжение на входе силового 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 отключен.With a reduced voltage in the network 9, the three-phase switch 3 is turned on and the boost transformer 2 increases the voltage at the input of the power 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, an additional Element 8 of electric heater 6 is shorted by an open thyristor switch 3 and de-energized, i.e. auxiliary heater is off.

При повышении напряжения в сети 9 устройство уменьшает длительность проводящего состояния трехфазного 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 трехфазного 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 switch 3 inside each half-cycle of the load voltage. In this case, a change in the magnitude and phase of the main magnetic flux of boost booster transformer 2 is made, and an EMF phase opposite to the voltage of the EMF network is induced on its primary winding, thereby preserving the voltage at load 10. Moreover, an additional element 8 comes into operation at intervals of the locked state of the three-phase switch 3 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 field of application is 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 transformer substations, the consumers of which include a main electric heating element containing a booster transformer, the secondary winding of which is connected to an additional electric heating element and a three-phase switch with a control system with one terminal, while the input of the control system is connected to the output of the deviation sensor voltage, and the three-phase switch is a three-phase diode bridge, the diagonal of which includes trans side, characterized in that the primary windings of the power transformers of the substations are connected to the network through the primary winding of the boost transformer, the input of the voltage deviation sensor is connected to the secondary winding of the power transformer of the main substation, and the main electric heating element and other terminals of the secondary winding of the boost transformer are connected to the secondary winding of the power transformer another substation.