СТАБИЛИЗАТОР ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ВЫСОКОЙ СТОРОНЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

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.
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.
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.
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.
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.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения на входе трансформаторных подстанций и снижении потребляемого из сети тока.
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.
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.
Элементы устройства соединены следующим образом.
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.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом.
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.
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.
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.
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.