RU120293U1 - STABILIZER OF THREE-PHASE SINUSOIDAL VOLTAGE AT THE HIGH SIDE OF TRANSFORMER SUBSTATIONS WITH THE IMPROVED POWER FACTOR - Google Patents

Abstract

Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций с улучшенным коэффициентом, в состав потребителей которых входит основной электронагревательный элемент, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого одними выводами подключена к дополнительному электронагревательному элементу и к трехфазному ключу с системой управления, при этом вход системы управления подключен к выходу датчика отклонения напряжения, а трехфазный ключ представляет собой трехфазный диодный мост, в диагональ которого включен транзистор, отличающийся тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов подстанций подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой подстанции. Stabilizer of three-phase sinusoidal voltage on the high side of transformer substations with an improved coefficient, the consumers of which include a main electric heating element containing a booster transformer, the secondary winding of which is connected with some terminals to an additional electric heating element and to a three-phase switch with a control system, while the control system input is connected to the output of the voltage deviation sensor, and the three-phase switch is a three-phase diode bridge, in the diagonal of which a transistor is included, characterized in that the primary windings of the power transformers of the substations are connected to the network through the primary winding of the booster transformer, the input of the voltage deviation sensor is connected to the secondary winding of the main power transformer substation, and the main electric heating element and other terminals of the secondary winding of the booster transformer are connected to the secondary winding of the power transformer ator of another substation.

Description

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 нагрева воды, отопления помещений, применение термовентиляционных установок, в частности для систем микроклимата, а также объектов пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара.The proposed solution relates to electrical engineering, in particular, to electric power systems and can be used to stabilize the voltage on the high side of transformer substations of industrial and agricultural enterprises, providing for the connection of thermoelectric heaters for heating water, space heating, the use of thermal ventilation systems, in particular for microclimate systems, as well as objects of the food industry, in the technological processes of which a continuous supply of steam is required.

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.A device for stabilizing voltage on the high side of transformer substations of the enterprise (RF patent No. 2178232, 7 НОМ 5/257, G05F 1/30, 2002, Bull. No. 1. - p. 413), which is taken as a prototype.

Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций с улучшенным коэффициентом, в состав потребителей которых входит основной электронагревательный элемент, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого одними выводами подключена к дополнительному электронагревательному элементу и к трехфазному ключу с системой управления, при этом вход системы управления подключен к выходу датчика отклонения напряжения, а трехфазный ключ представляет собой трехфазный диодный мост, в диагональ которого включен транзистор.A three-phase sinusoidal voltage stabilizer on the high side of transformer substations with an improved coefficient, the consumers of which include a main electric heating element containing a booster transformer, the secondary winding of which is connected to an additional electric heating element and to a three-phase switch with a control system with one terminal, while the control system input is connected to the output of the voltage deviation sensor, and the three-phase switch is a three-phase diode ny bridge, in the diagonal of which a transistor is included.

Задачей изобретения является повышение коэффициентов мощности и полезного действия силовых трансформаторов подстанций предприятия, сохранение синусоидальности форм напряжения и тока у потребителей и в сети в процессе импульсного регулирования добавочного напряжения на входе трансформаторных подстанций.The objective of the invention is to increase the power factors and efficiency of power transformers of substations of the enterprise, preserving the sinusoidal forms of voltage and current in consumers and in the network during the pulse control of the additional voltage at the input of transformer substations.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения на входе трансформаторных подстанций и снижении потребляемого из сети тока.The technical result from the solution of the problem lies in rational energy consumption due to improved quality of voltage at the input of transformer substations and a decrease in the current consumed from the network.

Решение поставленной задачи достигается тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов подстанций подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой подстанции.The solution to this problem is achieved by the fact that the primary windings of the power transformers of the substations are connected to the network through the primary winding of the boost transformer, the input of the voltage deviation sensor is connected to the secondary winding of the power transformer of the main substation, and the main electric heating element and other terminals of the secondary winding of the boost transformer are connected to the secondary winding of the power transformer of another substation.

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, блок фильтро-компенсирующих конденсаторов 9, сеть 10, нагрузку 11, к которой относятся наиболее критичные к качеству напряжению потребители, силовой трансформатор 12 другой наименее загруженной подстанции с нагрузкой 13, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители.A device for voltage stabilization on the high side of transformer substations of the enterprise is presented in figure 1. It contains a power transformer 1 of the main substation, a booster transformer 2, a three-phase switch 3 with a control system 4, a voltage deviation sensor 5 of the load, an electric heater 6 with the main 7 and additional 8 elements, a filter-compensating capacitor unit 9, network 10, load 11, which includes the most critical consumers for voltage quality, the power transformer 12 of the other least loaded substation with a load of 13, which has less critical consumers for voltage quality.

Элементы устройства соединены следующим образом.The elements of the device are connected as follows.

Первичные обмотки силового и вольтодобавочного трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно и подключены к сети 10. 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 11, 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 12 другой наименее загруженной подстанции, имеющей менее критичные к качеству напряжения потребители, названные нагрузкой 13, 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. Параллельно дополнительному элементу 8 подключен блок фильтро-компенсирующих конденсаторов 9. Первичные обмотки силовых трансформаторов всех подстанций предприятия соединены параллельно.The primary windings of the power and boost transformers 1 and 2 are connected in series and connected to the network 10. The secondary winding of the power transformer 1 is connected to a star with a neutral wire and connected to a load of 10, which includes the most critical voltage quality consumers. The input of the load voltage deviation sensor 5 is connected to the load 11, and its output to the control input of the control system 4 by a three-phase switch 3. Some outputs of the secondary winding of the boost transformer 2 are connected to the secondary winding of the power transformer 12 of the other least loaded substation, which has less critical consumers of voltage quality , called the load 13, which includes an electric heater 6 with the main element 7, and the other terminals of the secondary winding of the boost transformer 2 are connected to ehfaznomu key 3 and 8 to an additional electric heater element 6. Depending on the type of the key phase in the device 3, the control system 4 may be synchronized or asynchronous network. In parallel with the additional element 8, a block of filter-compensating capacitors 9 is connected. The primary windings of the power transformers of all the substations of the enterprise are connected in parallel.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.The device (figure 1) works as follows.

При пониженном напряжении в сети 10 трехфазный ключ 3 включен и вольтодобавочный трансформатор 2 повышает напряжение на входе силового трансформатора 1 и на нагрузке 11 до заданного уровня за счет наведения на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 2 ЭДС, синфазную с напряжением нагрузки 11. В режиме полной вольтодобавки дополнительный элемент 8 электронагревателя 6 закорочен открытым тиристорным ключом 3 и обесточен, т.е. вспомогательный электронагреватель отключен.With a reduced voltage in the network 10, the three-phase switch 3 is turned on and the boost transformer 2 increases the voltage at the input of the power transformer 1 and at the load 11 to a predetermined level by inducing in the primary winding of the boost transformer 2 an EMF in phase with the load voltage 11. In the full voltage boost mode, an additional Element 8 of electric heater 6 is shorted by an open thyristor switch 3 and de-energized, i.e. auxiliary heater is off.

При повышении напряжения в сети 10 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 11. При этом на интервалах запертого состояния трехфазного ключа 3 в работу вступает дополнительный элемент 8 электронагревателя 6.With increasing voltage in the network 10, the device reduces the duration of the conductive state of the three-phase switch 3 inside each half-cycle of the load voltage. In this case, the magnitude and phase of the main magnetic flux of the boost-up transformer 2 change and the primary side of the winding is induced to be in phase-phase with respect to the voltage of the EMF network, thereby preserving the voltage at load 11. At the same time, an additional element 8 comes into operation at intervals of the locked state of the three-phase switch 3 electric heater 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.The resistance value of the additional heating element 8 is selected from the conditions for ensuring the lower stabilization limit, at which the three-phase thyristor switch 3 is completely turned off. An additional heating element 8 in the full voltage mode eliminates the throttle mode of the boost transformer 2 and performs the role of protecting the three-phase thyristor switch 3 from overvoltage.

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.The most rational field of application is dairies, meat processing plants with two- and three-transformer substations, the production of which uses imported automatic lines that require high quality supply voltage, and in the technological process, heating elements are used to produce hot water and steam.

Claims (1)

Стабилизатор трехфазного синусоидального напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций с улучшенным коэффициентом, в состав потребителей которых входит основной электронагревательный элемент, содержащий вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого одними выводами подключена к дополнительному электронагревательному элементу и к трехфазному ключу с системой управления, при этом вход системы управления подключен к выходу датчика отклонения напряжения, а трехфазный ключ представляет собой трехфазный диодный мост, в диагональ которого включен транзистор, отличающийся тем, что первичные обмотки силовых трансформаторов подстанций подключены к сети через первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, вход датчика отклонения напряжения подключен к вторичной обмотке силового трансформатора основной подстанции, а основной электронагревательный элемент и другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к вторичной обмотке силового трансформатора другой подстанции.

A three-phase sinusoidal voltage stabilizer on the high side of transformer substations with an improved coefficient, the consumers of which include a main electric heating element containing a booster transformer, the secondary winding of which is connected to an additional electric heating element and to a three-phase switch with a control system with one terminal, while the control system input is connected to the output of the voltage deviation sensor, and the three-phase switch is a three-phase diode a bridge, the diagonal of which includes a transistor, characterized in that the primary windings of the power transformers of the substations are connected to the network through the primary winding of the boost transformer, the input of the voltage deviation sensor is connected to the secondary winding of the power transformer of the main substation, and the main electric heating element and other terminals of the secondary winding of the boost transformer connected to the secondary winding of the power transformer of another substation.