Интегратор токов и напряжений высоковольтный ИТН-В

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, преимущественно к устройствам, повышающих эффективность потребления электроэнергии, в частности, к устройствам компенсации реактивной мощности и компенсации пассивных составляющими напряжения и силы тока при работе высоковольтной аппаратуры, например двигателей.
Известен генератор для ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть введены три резистора, три диодных выпрямителя с соответствующим подключением их в схеме генератора. (см патент на изобретение №2224362 Н04В 3/54 за 2002 г.)
Недостатком этого вида генераторов является то, что его невозможно использовать при работе с высоковольтной аппаратурой
Известен генератор для трехфазных электрических сетей с напряжением (0,4-35) кВ без обработки их высокочастотными заградителями. В генераторе с пассивно-активным способом ввода токов сигналов в трехфазную электрическую сеть введены низковольтная обмотка фазы трансформатора 10/0,4 кВ, вторая катушка индуктивности, второй конденсатор с соответствующим подключением их в схеме генератора.
Известно устройство для присоединения источника информации в распределительной сети, содержащее трансформатор связи, к первичной обмотке которого подключен источник информации, дополнительно введены три высоковольтных конденсатора одинаковой емкости, которые подключены к трем фазам распределительной сети по схеме "звезда", трансформатор связи выполнен с одной вторичной обмоткой, один конец которой подключен к точке соединения трех высоковольтных конденсаторов, а второй конец вторичной обмотки трансформатора связи подключен к земле (см патент на полезную модель РФ №18213 по кл. H02j 13/00 2001 г.)
Основным недостатком описанных устройств является то, что в них не возможно преобразовывать, компенсировать реактивные токи в активные. Другими недостатками этих устройств это сложность конструкции, дороговизна и значительные габариты высоковольтных конденсаторов и ненадежность в работе из-за возникновения реактивной энергии, которая смещена по отношению к активной на угол 90°, что приводит к ухудшению работы двигателей и большему потреблению электроэнергии из сети.
Наиболее близким по своей технической сущности является интегратор токов и напряжений, содержащий корпус, внутри которого расположены электрические конденсаторы соединенные между собой в единый контур с дросселями и выходящие из него клеммы для соединения с подводящей сетью и потребителем, соединение с подводящей сетью и потребителем непосредственно, а сами клеммы соединены с контуром электрических конденсаторов в разных его местах, а контур дополнительно снабжен индуктивными катушками, один конец которых соединена с клеммами, а другой соединен со средней точкой между конденсаторами с противоположной клеммам стороны (см патент РФ на полезную модель №165904 по H02I 3/18 за 2016 г.) Недостатком этого вида устройств является невозможность его использования в сетях с высоким напряжением, хотя и обеспечивает сглаживание, интегрирование и демпфирование импульсов тока зарядки и разрядки емкостей при падении напряжения сети с нелинейным изменениями токов нагрузки электроприемников индуктивного характера, то есть гармониками тока нагрузки различной частоты, источниками которых является сами индуктивные электроприемники, преимущественно асинхронные двигатели.
Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение потерь электроэнергии и увеличение срока службы аппаратуры.
Указанный технический результат достигается тем, что в интеграторе токов и напряжений высоковольтным ИТН-В, содержащем компенсирующее устройство для токов и напряжений и силовой трансформатор, компенсирующее устройство выполнено в виде трех дросселей соединенных в единый контур через конденсаторы, трансформатор выполнен высоковольтным, подключение трансформатора с высоковольтной стороны произведено с подводящей сетью между высоковольтной аппаратурой и двигателем одновременно, а низковольтной часть трансформатора соединена с дросселями компенсирующего устройства между конденсаторами, при этом устройство компенсации соединен с низковольтной частью трансформатора по схеме звезда/треугольник, а высоковольтная часть трансформатора соединена с подводящей сетью и высоковольтной аппаратурой одновременно по схеме звезда/треугольник
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого высоковольтного интегратора
Как показано на фиг. 1 предлагаемый интегратор содержит три линии входящей высоковольтной сети 1, с которой через пусковой элемент 2 соединен потребитель 3 (преимущественно высоковольтный асинхронный двигатель) После пускового элемента 2 в цепь потребителя 3 подсоединена высоковольтная обмотка 4 трансформатора 5. Низковольтная обмотка 6 трансформатора 5 соединена с дросселями 7 компенсатора 8 между конденсаторами 9.
Работа предлагаемого интегратора осуществляется следующим образом. К входящей сети 1 после пускового элемента 2 подсоединяются клеммы потребителя 3 (асинхронного двигателя) и высоковольтная обмотка 4 трансформатора 5, а низковольтная обмотка 6 трансформатора 5 подсоединена к компенсатору 8 и устройство готово к работе. При включении пускового элемента 2 электрический ток будет одновременно поступать к потребителю 3 и на высоковольтную обмотку 4 трансформатора 5. Под воздействием электромагнитного возбуждения в низковольтной обмотке 6 трансформатора 4 будет возникать электрический ток с напряжением до 400 вольт, который подается на дросселя 7 компенсатора 8. Изменение тока и напряжения сети 1 приводят к зарядке или разрядке конденсаторов 9 и возникновения индукционного тока в дросселях 7, которые работают в данный момент как фильтр сглаживания, а образующийся ток в дросселях 7 позволяет выравнивать напряжение и силу тока в низковольтной обмотке 6 трансформатора 5 и передавать эти изменения на высоковольтную часть трансформатора 4, а та в свою очередь передает эти изменения в линию сети 1. Это позволяет выравнивать напряжение и силу тока в линиях цепи 1 и превращает реактивную энергию потребителя в активную.
Пример.
Предлагаемый интегратор токов и напряжений для высоковольтных потребителей содержит три дросселя, катущки которых работают при напряжении 0,4 к/вольт соединенные через конденсаторы в единый контур, выводы дросселей соединены с низковольтной обмоткой переходного трансформаторас напряжением 0,4 к/вольт. Высоковольтная обмотка трансформатора рассчитана на 10 к/вольт и обеспечивает включение асинхронных двигателей 6-10 к/вольт. Наличие в цепи переходного трансформатора позволяет произвести компенсацию реактивной мощности и пассивных составляющих напряжения и силы тока образующихся при работе высоковольтных двигателей. Это позволяет передавать реактивную энергию с высоковольтной стороны на низковольтную, которая с помощью интегратора преобразуется в активную.
В результате предложенных усовершенствований конденсаторы с интегрирующими функциями параметры достижения максимального зарядного и соответственно разрядного токов, индуктивность каждой последующей параллельной LC-цепи заменена на общий интегральный дроссель при генерации электроприемниками высших гармоник тока, интегральный дроссель их подавляет и не дает выходить в сеть. Каждый блок может состоять по крайней мере из одной секции. В каждой секции параллельно собраны RC-цепи с различными параметрами. Индуктивность каждой секции имеют общий L, что исключает изменение характера общего сопротивления с емкостного на индуктивное при различных частотах всего спектра гармоник тока. Равное изменение индуктивности и емкости в каждой LC-цепи обеспечивает минимально достижимое сопротивление импульсу разрядного тока (демпфирование падения напряжения сети) без ухудшения функции демпфирования тока зарядки.
Использование предлагаемого интегратора позволит локально компенсировать все виды искажений электроэнергии, преобразовывать вредные паразитные токи напряжения, реактивную энергию в дополнительную активную мощность, за счет модульности конструкции позволяет быстро изменять параметры под необходимую нагрузку при изготовлении, монтаже, ремонте и профилактике, высокая надежность устройства обеспечивает большие сроки службы всех элементов сети и самого устройства в различных условиях эксплуатации и для широкого применения в любых отраслях народного хозяйства.