УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ

Решение относится к области передачи и распределения электрической энергии и может быть использовано для регулирования под нагрузкой напряжения силовых и преобразовательных трансформаторов.
Известно устройство регулирования напряжения под нагрузкой преобразовательных трансформаторов, содержащее коммутаторы переменного тока, выполненные на управляемых вентилях, высшей и низшей ступени регулирования, одними концами подключенные к отводам первичной обмотки трансформатора, а другими к крайним отводам токоограничивающего реактора, средний вывод которого соединен с сетью [1].
Недостатком известного устройства является наличие контура короткого замыкания регулировочной ступени при переключении отводов трансформатора ключами переменного тока и, как следствие, необходимость установки реактора для обеспечения ограничения величины коммутационных токов.
Наиболее близким к изобретению по технической сути является устройство системы передачи электрической энергии трехфазного напряжения на переменном токе, содержащее две трехфазные вентильные группы с взаимно противоположными направлениями электропроводности, соединенные двумя трехфазными кабелями с расщепленными первичными обмотками трансформатора понизительной подстанции, соединенными по схеме "звезда", нейтрали которых соединены между собой [2].
Данное устройство системы передачи электрической энергии трехфазного напряжения позволяет снизить величины токов короткого замыкания и понизить требования к коммутационным устройствам.
Недостатком известного устройства является невозможность осуществления регулирования переменного напряжения с использованием неуправляемых вентилей и необходимость применения механических устройств регулирования под нагрузкой напряжения силовых и преобразовательных трансформаторов.
Недостатки устройства устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - совершенствование системы передачи электрической энергии и расширение ее функциональных возможностей.
Технический результат - обеспечение регулирования напряжения под нагрузкой переключением отводов высшей и низшей ступеней регулирования первичных обмоток силовых и преобразовательных трансформаторов без коммутационных экстратоков.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве регулирования напряжения под нагрузкой, содержащем две трехфазные вентильные группы с взаимно противоположными направлениями электропроводности, соединенные с расщепленными первичными обмотками трехфазного трансформатора понизительной подстанции, соединенными по схеме "звезда", нейтрали которых соединены между собой, каждая трехфазная вентильная группа выполнена на шести управляемых вентилях, представляющих из себя ключи однонаправленного тока, которые попарно одними одноименными концами соединены друг с другом и с соответствующей фазой питающей сети, а другими концами подключены к отводам высшей и низшей ступени регулирования соответствующей фазы расщепленной первичной обмотки трансформатора.
В отличие от аналогов с ключами переменного тока при переключении управляемых вентилей регулировочной ступени ключами с однонаправленными токами не возникает контура токов короткого замыкания ступени регулирования между отводами повышенного и пониженного напряжения, так как любое направление контурного тока является встречным по отношению к направлению электропроводности одного из управляемых вентилей отвода повышенного или пониженного напряжения ступени регулирования, а по отношению к прототипу при переключении ключами однонаправленного тока отводов высшей и низшей ступеней регулирования расщепленной первичной обмотки трансформаторов осуществляется регулирование величины напряжения вторичных обмоток.
Предлагаемое устройство регулирования напряжения под нагрузкой с ключами однонаправленного тока приведено на чертеже.
Оно содержит: вентильную группу I, включающую в себя шесть управляемых вентилей VS1, VS2, VS3, VS4, VS5, VS6 одного направления электропроводности; вентильную группу II, включающую в себя шесть управляемых вентилей VS7, VS8, VS9, VS10, VS11, VS12 противоположного направления электропроводности; представляющих собой ключи однонаправленного тока, трехфазный понижающий трансформатор III с расщепленными обмотками W1-W6 понизительной подстанции, имеющими отводы высшей и низшей ступеней регулирования, при этом обмотки W1, W2, W3 соединены по схеме "звезда", подключаемой к питающей сети отводами высшей и низшей ступеней регулирования посредством управляемых вентилей вентильной группы I, обмотки W4, W5, W6 соединены по схеме "звезда", подключаемой к питающей сети отводами высшей и низшей ступеней регулирования посредством управляемых вентилей вентильной группы II, причем нейтрали обеих схем обмоток соединены между собой.
Устройство регулирования напряжения под нагрузкой с ключами однонаправленного тока работает следующим образом.
При подаче импульсов управления на управляемые вентили VS1, VS3, VD5, VS7, VS9, VS11 отводов пониженного напряжения первичные расщепленные обмотки трансформатора имеют максимальное число витков, подключенных к питающей сети и, как следствие, пониженное напряжение на вторичных обмотках трансформатора III. При необходимости повышения напряжения импульсы управления снимаются с управляемых вентилей VS1, VS3, VS5, VS7, VS9, VS11 и подаются на управляемые вентили VS2, VS4, VS6, VS8, VS10, VS12 отводов повышенного напряжения. В этом случае к питающей сети подключено меньшее число витков первичных расщепленных обмоток трансформатора III, коэффициент трансформации изменяется, напряжение вторичных обмоток увеличивается.
При ступенчатом регулировании напряжения вторичных обмоток трансформатора III в начале полупериода прямого приложения напряжения пара управляемых вентилей обесточенной части расщепленной обмотки находится в закрытом состоянии (например VS1, VS2) и при выполнении двух условий: подаче импульсов управления на один из управляемых вентилей (например VS2); переходе тока через ноль управляемого вентиля второй ветви расщепленной обмотки, находящейся под током той же фазы (например VS7), VS7 запирается, a VS2 отпирается, обеспечивая повышение напряжения вторичной обмотки данной фазы. Аналогичным образом происходит переход в другой полупериод, когда запирается VS1, отпирается VS8. Понижение напряжения производится сменой направления переключения управляемых вентилей в каждой паре. Коммутация управляемых вентилей осуществляется естественным путем при нулевом значении тока и, соответственно, без токовых перегрузок.
Сравнение заявленного изобретения с прототипом позволило установить, что оно отличается от последнего составом вентильных групп, наличием новых функций управления вентилями, возможностью регулирования величины напряжения трансформатора и, следовательно, соответствует критерию "новизна".
Сравнение заявленного изобретения с другими известными решениями в данной области техники показало, что идентичные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают получение нового технического результата, и поэтому оно соответствует критерию "изобретательский уровень".
Применение заявленного изобретения в энергетике при организации регулирования величины напряжения без коммутационных токовых перегрузок обеспечивает его соответствие критерию "промышленная применимость".