СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ПОНИЖАЮЩЕЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 6( 10 )/0,4 кВ
METHOD TO INCREASE RELIABILITY OF STEP-DOWN TRANSFORMER SUBSTATION OPERATION IN DISTRIBUTION GRIDS 6( 10 )/0,4 kV

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в распределительных сетях 6(10)/0,4 кВ, содержащих понижающий трансформатор 6(10)/0,4 кВ, трехфазные линии 0,4 кВ, связанные с шинами понижающего трансформатора и передающие электрическую энергию от понижающего трансформатора к однофазным нагрузкам.
Известен способ снижения потерь (пат. №2351049, публ. 27.03.2009 г.), заключающийся в снижении коэффициента несимметрии тока в понижающем трансформаторе и в трехфазной линии электропередач, питающей понижающую трансформаторную подстанцию, имеющую однофазные нагрузки разной мощности, отличающийся тем, что снижение коэффициента несимметрии токов в фазах трехфазной питающей линии и обмотках трансформатора осуществляется с помощью переключения однофазных нагрузок, подключенных к шинам понижающего трансформатора при помощи выключателей, управление которыми осуществляется микроконтроллером, на аналоговые входы которого поступают сигналы переменного тока с датчиков на стороне низкого напряжения трансформатора, при этом микроконтроллер осуществляет управление выключателями, переключающими нагрузки с одной фазы на другую на шинах понижающей трансформаторной подстанции, исходя из условия минимизации коэффициента несимметрии тока, при этом если суммарные значения токов в фазах отличаются от среднего значения тока, то часть нагрузок с фазы, имеющей больший ток, отключается от нее и включаются на фазу, имеющую меньший ток, а конкретные нагрузки, подлежащие переключению, определяются с помощью микроконтроллера из условия близости суммарных токов в фазах их среднему значению.
Недостатком данного способа является низкая надежность вследствие:
- наличия выключателей, неспособных обеспечить быстрое включение и отключение нагрузок фаз от шин понижающего трансформатора;
- больших значений токов переходных режимов при включении и отключении нагрузок по причине невозможности точного определения момента подключения нагрузок к шинам понижающего трансформатора и их отключения от шин понижающего трансформатора;
- невозможности контроля состояния выключателей, приводящей к одновременному включению выключателей разных фаз на однофазную нагрузку - возникновению междуфазного короткого замыкания.
Задачей заявляемого способа является повышение надежности работы понижающей трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении надежности работы понижающей подстанции за счет уменьшения максимального тока переходных процессов при включении и отключении нагрузок, а также в обеспечении защиты трансформатора 6(10)/0,4 кВ и полупроводниковых модулей от междуфазных коротких замыканий и увеличении сроков службы трансформатора и полупроводниковых элементов.
Указанный технический результат достигается способом повышения надежности работы понижающей трансформаторной подстанции в распределительных сетях 6(10)/0,4 кВ, содержащих понижающий трансформатор 6(10)/0,4 кВ, трехфазные линии 0,4 кВ, связанные с шинами понижающего трансформатора и передающие электрическую энергию от понижающего трансформатора к однофазным нагрузкам, микроконтроллер, управляющий подключением однофазных нагрузок к шинам и их отключением от шин трансформатора понижающей трансформаторной подстанции, сигналы на который поступают с датчиков тока, установленных на кабелях, соединяющих однофазные нагрузки с шинами понижающего трансформатора и датчиков тока, установленных на шинах понижающего трансформатора, выключатели с приводами, установленные на стороне высокого напряжения понижающего трансформатора, заключающимся в снижении токов переходных процессов при включении и отключении нагрузок и недопущении междуфазного короткого замыкания, при этом в качестве устройств подключающих однофазные нагрузки к шинам и отключающих их от шин понижающего трансформатора используются полупроводниковые модули на IGBT-транзисторах, управление состоянием которых осуществляется микроконтроллером, причем момент времени для подачи импульса управления с микроконтроллера для отключения транзисторов полупроводниковых модулей на IGBT-транзисторах определяется из условия равенства нулю тока в отходящих кабелях нагрузок, момент времени для подачи импульса управления с микроконтроллера для включения транзисторов полупроводниковых модулей на IGBT-транзисторах определяется из условия равенства нулю тока на шинах понижающего трансформатора.
Способ реализуется следующим образом: на чертеже приведена схема включения понижающего трансформатора, между питающей линией 6(10) кВ и однофазными нагрузками, которая состоит из понижающего трансформатора 1, питающей трехфазной линии 2, однофазных нагрузок 3, подключенных к шинам понижающего трансформатора 4, посредством полупроводниковых модулей 7 на IGBT транзисторах, управляющихся микроконтроллером 6, на которые поступают сигналы с датчиков тока 5, установленных на отходящих кабелях, соединяющих нагрузки с шинами понижающего трансформатора и с датчиков тока 9, установленных на шинах понижающего трансформатора и подающих сигналы на аналоговые входы микроконтроллера, выключателей 8 с приводами, подсоединяющими трансформатор к трехфазной линии 6(10) кВ.
Необходимость переключения нагрузок с одной фазы на другую определяется сигналами с датчиков тока 5 и 9. Быстродействие переключения может быть обеспечено полупроводниковыми транзисторными модулями 7. При фиксировании значения нулевого тока датчиком тока 5 и необходимости переключения нагрузки микроконтроллер посылает управляющий импульс соответствующему транзисторному модулю.
Происходит это следующим образом: датчик тока 5 фиксирует значение тока, равное нулю, и посылает аналоговый сигнал микроконтроллеру 6, микроконтроллер через свои аналоговые выходы, по прошествии времени задержки сигнала, равном периоду изменения тока, посылает управляющий сигнал на транзисторы модулей 7, которые отключают нагрузку от более загруженной фазы и затем подключают ее к менее загруженной фазе через время задержки сигнала, равное периоду изменения тока, при фиксировании датчиком тока 9 нулевого тока на шинах трансформатора. Положение всех транзисторов и выключателей схемы постоянно отслеживается микроконтроллером по приходящим на его аналоговые входы сигналам с датчиков тока 5. В ситуации неисправности одного из полупроводниковых модулей 7 микроконтроллер подает сигнал блокировки замыкания транзисторов модулей других фаз при неотключении транзистора модуля какой-либо фазы. При коротком замыкании на шинах понижающего трансформатора на аналоговые входы микроконтроллера поступает сигнал значения тока на шинах, микроконтроллер в случае превышения допустимого тока с выдержкой времени посылает сигнал на отключение трансформатора от трехфазной линии 6(10) кВ выключателям 8 через свои аналоговые выходы.
Таким образом, достигается:
- снижение токов переходных процессов при включении и отключении нагрузок за счет использования модулей, содержащих IGBT-транзисторы и осуществления включения транзисторов в момент равенства нулю тока на шинах понижающего трансформатора и отключения в момент равенства нулю тока на отходящих кабелях, соединяющих нагрузки с шинами понижающего трансформатора;
- устранение междуфазного короткого замыкания за счет блокировки замыкания транзисторов модулей других фаз при включенном транзисторе модуля какой-либо фазы.