ТРАНСФОРМАТОР ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДУГОГАСЯЩЕГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для использования в электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, для присоединения дугогасящего реактора, а именно: в устройствах для автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю, использующих фазовый или амплитудный принцип настройки дугогасящего реактора.
Известен трансформатор для присоединения дугогасящего реактора, использованный в устройстве для автоматической настройки дугогасящего реактора в режиме однофазного замыкания на землю, выполненный трехфазным, двухобмоточным, при этом первичные обмотки соединены в звезду с выведенным нулем, а вторичные обмотки соединены в треугольник (а.с. СССР, №1617527, H02H 9/08, 30.12.90.)
Недостаток выявленного в результате патентного поиска трансформатора состоит в следующем. В электрических сетях с изолированной нейтралью обеспечение работоспособности устройств автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю, использующих фазовый или амплитудный принцип настройки дугогасящего реактора, требует организации искусственного смещения нейтрали. При использовании для присоединения дугогасящего реактора вышеописанного трансформатора смещение нейтрали осуществляют или введением смещение от внешнего низковольтного источника через дополнительную индуктивность или конденсатор, подключенные к обмотке управления реактора, или подключением высоковольтного конденсатора непосредственно к одной из фаз сети, емкость которого рассчитывают исходя из суммарной емкости всех электрически связанных присоединений. Зависимость напряжения смешения от тока конденсатора (от тока катушки индуктивности) нелинейная. С возрастанием тока конденсатора напряжение смещения уменьшается, а с уменьшением - резко возрастает и может превысить допустимый предел (при использовании индуктивности процесс носит противоположный характер). Кроме того, при получении асимметрии фаз сети вышеизложенными способами величина напряжения искусственного смещения нейтрали сильно зависит от емкостного тока сети, что усложняет работу автоматического регулятора и при глубоких разгрузках секций шин может привести к смещению нейтрали выше допустимых пределов. В результате работа автоматики имеет неустойчивый характер, что недопустимо, особенно в устройствах для автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю, использующих фазовый или амплитудный принцип настройки дугогасящего реактора. Кроме того, нестабильность напряжения смещения снижает надежность работы устройств для автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю, что приводит к увеличению потерь активной мощности в электрических цепях, увеличивает вероятность пробоя изоляции высоковольтных кабелей. Большая расстройка, либо отказ в работе системы компенсации емкостных токов, как правило, приводит к многоместным повреждениям в электрически связанной сети, групповым отключениям с выходом из строя ответственного оборудования и сопровождается большим недоотпуском электроэнергии потребителям.
Заявленная полезная модель решает задачу создания трансформатора для присоединения дугогасящего реактора, осуществление которого обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении стабильности напряжения смещения и, как следствие, в снижении вероятности пробоя изоляции высоковольтных кабелей, в снижении потерь в электрических цепях.
Сущность заявленной полезной модели заключается в том, что в трансформаторе для присоединения дугогасящего реактора, выполненном трехфазным, двухобмоточным, при этом первичные обмотки соединены в звезду с выведенным нулем, а вторичные обмотки соединены в треугольник, новым является то, что одна из первичных обмоток снабжена отпайками, выполненными с возможностью ступенчатого снижения фазного напряжения от номинального в следующей последовательности: (-0,625%), (-1,25%), (-2,5%), (-5%).
Существенные признаки полезной модели: «Трансформатор для присоединения дугогасящего реактора, выполненный трехфазным, двухобмоточным, при этом первичные обмотки соединены в звезду с выведенным нулем, а вторичные обмотки соединены в треугольник, …» являются неотъемлемой частью заявленного трансформатора и обеспечивают его работоспособность, а, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата, заключающегося в повышении стабильности напряжения смещения и, как следствие, в снижении вероятности пробоя изоляции высоковольтных кабелей, в снижении потерь в электрических цепях.
Как было изложено выше, в электрических сетях с изолированной нейтралью обеспечение работоспособности устройств автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю, использующих фазовый или амплитудный принцип настройки дугогасящего реактора, требует организации искусственного смещения нейтрали, для чего создают искусственную асимметрию фаз сети. При использовании для присоединения дугогасящего реактора стандартного трансформатора, например, аналогичного прототипу, смещение нейтрали осуществляют или введением смещение от внешнего низковольтного источника через дополнительную индуктивность или конденсатор, подключенные к обмотке управления реактора, или подключением высоковольтного конденсатора непосредственно к одной из фаз сети, емкость которого рассчитывают исходя из суммарной емкости всех электрически связанных присоединений. При этом величина формируемого напряжения смещения нейтрали, с одной стороны, не должна превышать максимально допустимого значения (ПУЭ и ПТБ), а, с другой стороны, ее минимальное значение должно обеспечивать устойчивую работу устройства автоматической компенсации емкостного тока замыкания на землю. Однако в этом случае величина напряжения искусственного смещения нейтрали сильно зависит от емкостного тока сети и носит нелинейный характер. С возрастанием тока конденсатора смещения напряжение смещения уменьшается, а с уменьшением - резко возрастает и возможна ситуация, когда напряжение смещения превысит допустимый предел (при использовании индуктивности процесс носит противоположный характер). Кроме того, в нормальном режиме работы сети всегда присутствует естественная несимметрия фаз, обусловленная различным расположением проводов на опорах, неравномерным распределением по фазам конденсаторов для защиты вращающихся машин, конденсаторов связи и прочей работой технологического оборудования, которая является величиной непостоянной и вносит свою погрешность, спонтанно увеличивая или уменьшая величину расчетного напряжения смещения.
В заявленном трансформаторе, в отличие от прототипа, одна из первичных обмоток снабжена ответвлениями, выполненными с возможностью ступенчатого снижения фазного напряжения от номинального. Таким образом, заявленный трансформатор выполнен с возможностью ступенчатого изменения коэффициента трансформации на одной фазе. Эта конструктивная особенность позволяет создать искусственную асимметрию сети, без применения дополнительных емкостей и индуктивностей, т.е. создать искусственное смещение нейтрали сети, необходимое для работы автоматики в режиме поддержания высокоточной автоматической настройки дугогасящего реактора в резонанс с сетью. При этом величина смещения нейтрали находится в прямой (в линейной) зависимости от величины изменения фазного напряжения, определяется только величиной снижения или увеличения фазного напряжения и не зависит от емкостного тока в сети. Причем возможность ступенчатого снижения фазного напряжения позволяет поддерживать с высокой точностью настройку в резонанс дугогасящего реактора, регулируя величину напряжения смещения нейтрали в точке резонанса ступенчато, подключением соответствующих отпаек.
При этом поддержание точности настройки дугогасящего реактора в резонанс с сетью обеспечивается возможностью ступенчатого снижения фазного напряжения от номинального в следующей последовательности: (-0,625%), (-1,25%), (-2,5%), (-5%). В результате обеспечивается возможность регулирования величины напряжения смещения нейтрали в точке резонанса ступенчато, переключением отпаек в одной из первичных обмоток. Как показали испытания, принятые в заявленном изобретении значения ступенчатого снижения напряжения позволяют перекрыть все возможные причины естественного смещения нейтрали, обусловленные индивидуальностью электрических параметров сети.
Из вышеизложенного следует, что заявленный трансформатор для присоединения дугогасящего реактора отличается от присоединительного трансформатора по прототипу (стандартного трансформатора) возможностью мелкоступенчатого изменения коэффициента трансформации только на одной фазе, что позволяет создавать искусственное смещение нейтрали сети, необходимое для работы автоматики в режиме поддержания высокоточной автоматической настройки всего комплекса в резонанс с сетью без применения конденсаторов (индуктивностей) для организации искусственного смещения нейтрали. Это повышает стабильность созданного напряжения смещения нейтрали, так как исключает зависимость установленного при настройке автоматики напряжение смещения нейтрали сети от величины емкостного тока в широком диапазоне его изменения. В результате, использование заявленного трансформатора для присоединения дугогасящего реактора позволяет поддерживать требуемую величину напряжения смещения нейтрали в заданных пределах, обеспечивая тем самым точность настройки в резонанс дугогасящего реактора.
Таким образом, заявленный трансформатор для присоединения дугогасящего реактора, при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении стабильности напряжения смещения и, как следствие, в снижении вероятности пробоя изоляции высоковольтных кабелей, в снижении потерь в электрических цепях.
На фиг.1 изображен общий вид активной части заявленного трансформатора; на фиг.2 схема присоединения первичной высоковольтной обмотки заявленного трансформатора к высоковольтному переключателю ответвлений; на фиг.3 - высоковольтный переключатель; на фиг.4 - общий заявленного трансформатора для присоединения дугогасящего реактора (вид спереди); на фиг.5 - общий заявленного трансформатора для присоединения дугогасящего реактора (вид сверху).
В качестве примера выполнения трансформатора приведен стационарный силовой трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор. Трансформатор предназначен для подключения дугогасящих реакторов типа РДМР.
Трансформатор может быть изготовлен мощностью 250,400, 630 и 1000 кВА на напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ.
Переключение ответвлений осуществляется на фазе В без возбуждения.
Заявленный трансформатор для подключения дугогасящего реактора содержит (фиг.1) мгнитопровод 1, обмотки высшего 2 и низшего 3 напряжения, высоковольтный переключатель 4. Трансформатор выполнен трехфазным, двухобмоточным, при этом первичные обмотки 2 (фазы А, В, С) соединены в звезду с выведенным нулем, а вторичные обмотки 3 соединены в треугольник (фиг.2). Первичная обмотка фаза В снабжена ответвлениями, выполненными с возможностью ступенчатого снижения фазного напряжения от номинального в следующей последовательности:(-0,625%), (-1,25%), (-2,5%), (-5%).
Высоковольтный переключатель 4 (фиг.3) предназначен для ступенчатого регулирования напряжения смещения нейтрали. Номинальный ток - до 100 А, номинальное напряжение - до 10 кВ.
Конструктивно высоковольтный переключатель 4 представляет собой рейки 5, на которых закреплены неподвижные 6 и подвижные 7 контакты. К неподвижным контактам присоединены регулировочные отводы обмотки 2 высшего напряжения фазы В трансформатора. При вращении колпака 8 переключателя 4 передвигается рейка с подвижными контактами 6, которые перемыкают соответствующие неподвижные контакты 7 с присоединенными к ним регулировочными отводами обмотки трансформатора фаза В.
Фиксацию положения переключателя 4 осуществляют самоустанавливающимися контактами, а также фиксирующим болтом и указателем положения переключателя.
Активная часть трансформатора жестко закреплена в баке 10, заполненном трансформаторным маслом, с крышкой 11, на которой закреплены вводы обмоток высшего 12 и низшего 13 напряжения, привод высоковольтного переключателя ответвлений 4 обмотки высшего напряжения фазы В. Бак 10 снабжен маслорасширителем 14 с маслоуказателем 15 и воздухоосушителем 16. Возможен вариант герметичного исполнения без маслорасширителя.
Напряжение смещения нейтрали ступенчато регулируют при помощи переключающего устройства при снятом напряжении. Регулирование происходит за счет уменьшения числа витков обмотки высшего напряжения фазы «В» от номинального (в положении «I» переключателя) до минус 5% от номинального числа витков (в положении «V»).
Магнитопровод 1 трансформатора стержневого типа из холоднокатанной электротехнической стали.
Обмотки 2, 3 многослойные цилиндрические, изготовливают из провода АПБ или ПБ ГОСТ 16512-80. Отводы 11 высшего напряжения выполняют проводом с усиленной бумажной изоляцией. Отводы 12 низшего напряжения выполняют из алюминиевой или медной шины.
Бак трансформатора сварной овальной либо прямоугольной формы, заполняют трансформаторным маслом, имеющим пробивное напряжение не ниже 40 кВ. Трансформатор снабжен радиаторами.
В верхней части бака приварены крюки для подъема собранного и залитого маслом трансформатора. В нижней части бака имеется зажим для заземления и сливная пробка.
Конструкция сливной пробки позволяет при частичном отворачивании ее брать пробу масла. В трансформаторе в дне бака имеется пробка для удаления остатков масла.
Трансформатор может быть снабжен тележкой с переставными гладкими катками для продольного и поперечного передвижения.
Для обеспечения уплотнения разъемных частей трансформатора применяется маслостойкая резина.
Прежде, чем производить переключение, трансформатор отключают со стороны высшего напряжения. Для перевода переключателя 4 на новую ступень отворачивают фиксирующий болт 9. Регулирование происходит за счет уменьшения числа витков обмотки высшего напряжения фазы «В» от номинального (в положении 1 переключателя) до минус 5% от номинального числа витков (в положении V).
После переключения необходимо зафиксировать новое положение переключателя 4 фиксирующим болтом 9.