RU151805U1 - DEVICE FOR TAKING A SMALL POWER FROM A HIGH VOLTAGE NETWORK - Google Patents

Abstract

Устройство отбора мощности из высоковольтной сети, содержащее высоковольтный конденсатор, низковольтный конденсатор, трансформатор, согласующий реактор, отличающееся тем, что высоковольтный конденсатор и первичная обмотка трансформатора подключены к высоковольтной сети последовательно, согласующий реактор подключен последовательно нагрузке, а низковольтный конденсатор подключен непосредственно на нагрузку.A power take-off device from a high-voltage network containing a high-voltage capacitor, a low-voltage capacitor, a transformer, a matching reactor, characterized in that the high-voltage capacitor and the primary winding of the transformer are connected in series to the high-voltage network, the matching reactor is connected in series to the load, and the low-voltage capacitor is connected directly to the load.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электрическому оборудованию, предназначенному для отбора малой электрической мощности из высоковольтной сети, и преобразование ее в мощность переменного тока низкого напряжения.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular to electrical equipment for selecting small electric power from a high-voltage network, and converting it into low-voltage alternating current power.

Устройство для преобразования переменного тока высокого напряжения в переменный тока низкого напряжения широко известно как электромагнитный трансформатор, описание которого можно найти, например, в следующих источниках:A device for converting high voltage alternating current to low voltage alternating current is commonly known as an electromagnetic transformer, the description of which can be found, for example, in the following sources:

1. А.Е. Алексеев. Конструкция электрических машин: учебное пособие для энергетических и электротехнических вузов и факультетов. - М. - Л.: «Госэнергоиздат», 1958 г.1. A.E. Alekseev. The design of electrical machines: a training manual for energy and electrical universities and faculties. - M. - L .: Gosenergoizdat, 1958

2. Важнов А.И. Электрические машины. - Л.: «Энергия», 1968 г.2. Vazhnov A.I. Electric cars. - L.: “Energy”, 1968.

3. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: «Энергия», 1978 г.3. Voldek A.I. Electric cars. - L .: "Energy", 1978

4. Кацман Μ.М. Электрические машины. - М.: «Высшая школа», 2000 г.4. Katzman Μ.M. Electric cars. - M.: "Higher School", 2000

5. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учебник для ВУЗов, в 2-х т. - М.»: Издательский дом «МЭИ» (Московского энергетического института), 2006 г.5. Ivanov-Smolensky A.V. Electric machines: a textbook for universities, in 2 volumes - M. ": Publishing House" MPEI "(Moscow Power Engineering Institute), 2006

Основным недостатком электромагнитного трансформатора, предназначенного для отбора небольшой мощности из высоковольтной сети, является сложная конструкция высоковольтной изоляции, а в связи с этим увеличенные габариты, вес и стоимость, по сравнению с трансформатором низкого напряжения. В настоящее время трансформаторы для отбора небольшой мощности (до 10 кВт) из сети класса напряжения 35 кВ и преобразование ее в мощность переменного напряжения 220 В не производятся серийно ввиду экономической нецелесообразности.The main disadvantage of an electromagnetic transformer designed to select a small power from a high-voltage network is the complex design of high-voltage insulation, and therefore the increased dimensions, weight and cost, compared with a low-voltage transformer. Currently, transformers for the selection of small power (up to 10 kW) from a network of a voltage class of 35 kV and its conversion to AC power of 220 V are not produced in series due to economic inexpediency.

Для отбора малой мощности из высоковольтной сети и преобразование ее в мощность переменного тока низкого напряжения применяют также устройство, состоящее из емкостного делителя напряжения и электромагнитного трансформатора, их также называют емкостными трансформаторами напряжения, которые известны, например, из следующих источников:A device consisting of a capacitive voltage divider and an electromagnetic transformer is also used to select low power from a high-voltage network and convert it to low-voltage AC power, they are also called capacitive voltage transformers, which are known, for example, from the following sources:

6. Усов С.В., Михалев Б.Н., Черновец А.К. и др. Электрическая часть электростанций / под. Ред. Усова С.В. - Л.: «Энергоатомиздат», 1987 г.6. Usov S.V., Mikhalev B.N., Chernovets A.K. and other electrical part of power plants / under. Ed. Usova S.V. - L .: "Energoatomizdat", 1987

7. Дорохин Е.Г., Дорохина Т.Н. Схемы АПВ в электрических сетях: использование емкостного отбора напряжения. Практическое пособие. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2002 г.7. Dorokhin E.G., Dorokhin T.N. Autorecloser circuits in electrical networks: the use of capacitive voltage selection. Practical Guide. - M.: Publishing House NTs ENAS, 2002

8. Каталог измерительных трансформаторов напряжения фирмы АББ «АББ - Справочник покупателя», опубликовано в сети интернет по адресу: http://www.energopromis.by/img/file/Измерительные%20трансформаторы_Справочник%20покупателя.pdf8. The catalog of voltage measuring transformers of the ABB company “ABB - Buyer's Guide”, published on the Internet at: http://www.energopromis.by/img/file/ Measuring transformers_20 transformer_service_00%.pdf

Каталог емкостных трансформаторов напряжения хорватской фирмы KONCAR «VCU. Емкостные трансформаторы напряжения от 110 до 750 кВ», опубликован в сети интернет по адресу: http://www.koncar-mjt.hr/dolmenti/VCU%20brochure%20-%20Russian.pdfCatalog of capacitive voltage transformers of the Croatian company KONCAR “VCU. Capacitive voltage transformers from 110 to 750 kV ”, published on the Internet at: http://www.koncar-mjt.hr/dolmenti/VCU%20brochure%20-%20Russian.pdf

Основной недостаток емкостных трансформаторов напряжения - наличие дорогого высоковольтного конденсатора, выполняемого на высокое напряжение при его значительной емкости, что ведет к усложнению конструкции, увеличению массы и габаритов.The main disadvantage of capacitive voltage transformers is the presence of an expensive high-voltage capacitor, performed at high voltage with its significant capacity, which leads to a complication of the design, an increase in weight and dimensions.

Также известны устройства отбора малой мощности из высоковольтной сети, использующие наведенное магнитное поле от протекающего переменного тока, например, из следующих источников:Also known devices for the selection of low power from a high voltage network, using the induced magnetic field from a flowing alternating current, for example, from the following sources:

Патент Российской Федерации на изобретение № RU 2414034 «Вторичный источник питания с отбором мощности от тока фазного провода».Patent of the Russian Federation for invention No. RU 2414034 “Secondary power source with power take-off from phase-wire current”.

Патент Российской Федерации на изобретение № RU 2483409 «Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередач высокого напряжения промышленной частоты».Patent of the Russian Federation for invention No. RU 2483409 “Secondary power source with power take-off from a phase wire of a high-voltage power line of industrial frequency”.

Патент Российской Федерации № RU 2414035 «Система отбора мощности от токов трехфазной линии передачи высокого напряжения».Patent of the Russian Federation No. RU 2414035 “Power take-off system from the currents of a three-phase transmission line of high voltage”.

Патент Российской Федерации № RU 2496204 «Вторичный источник бесперебойного питания с отбором мощности от тока фазного провода».Patent of the Russian Federation No. RU 2496204 “Secondary uninterruptible power supply with power take-off from phase-wire current”.

Недостаток устройств отбора малой мощности из высоковольтной сети, использующие наведенное магнитное поле от протекающего тока - при наличии напряжения, но при определенном минимальном значении тока в сети, отбор мощности становится невозможным.The lack of devices for low-power selection from a high-voltage network, using the induced magnetic field from the flowing current - in the presence of voltage, but at a certain minimum current value in the network, power take-off becomes impossible.

Известны также устройства с отбором мощности от высоковольтной сети от наведенного напряжения на электродах, от воздействующего электростатического поля, например, из следующих источников:Also known are devices with power take-off from a high-voltage network from induced voltage at the electrodes, from an acting electrostatic field, for example, from the following sources:

Патент Российской Федерации на изобретение № RU 2488931 «Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения».Patent of the Russian Federation for invention No. RU 2488931 “Secondary power source with power take-off from a phase wire of a high voltage power transmission line”.

Недостатком этого устройства является значительные габариты для получения даже небольшой отбираемой мощности.The disadvantage of this device is the significant dimensions to obtain even a small selectable power.

Наиболее близким по технической сущности к патентуемому устройству следует считать устройство, описанное в источниках 6, 7, 8 и 9, и состоящее из емкостного делителя напряжения и электромагнитного трансформатора.The closest in technical essence to the patented device should be considered the device described in sources 6, 7, 8 and 9, and consisting of a capacitive voltage divider and an electromagnetic transformer.

Упрощенно схема устройства отбора малой мощности из высоковольтной сети, состоящее из емкостного делителя напряжения и электромагнитного трансформатора, приведена на фигуре 1. Устройство содержит:Simplified diagram of a device for selecting low power from a high voltage network, consisting of a capacitive voltage divider and an electromagnetic transformer, is shown in figure 1. The device contains:

- Емкостной делитель напряжения, состоящий из конденсаторов C1 и C2;- Capacitive voltage divider, consisting of capacitors C1 and C2;

- Согласующий реактор LR, подключенный к средней точке делителя напряжения;- Matching reactor LR connected to the midpoint of the voltage divider;

- Электромагнитный трансформатор T, первичной обмоткой подключенный к согласующему реактору RL и потенциалу земли, и вторичной обмоткой - к нагрузке потребителей Rн.- An electromagnetic transformer T, the primary winding connected to the matching reactor RL and ground potential, and the secondary winding to the load of consumers Rн.

Устройство работает следующим образом. При подаче высокого напряжения на емкостной делитель, напряжение на конденсаторах C1 и c2 будет делиться обратно пропорционально емкости конденсаторов C1 и C2, то есть на конденсаторе C2, имеющем значительно большую емкость, будет выделяться значительно меньшая часть напряжения высоковольтной сети. Снятое с конденсатора C2 низкое напряжение, подается на электромагнитный трансформатор T через согласующий реактор LR. Согласующий реактор LR предназначен для согласования характеристик емкостного делителя и электромагнитного трансформатора T. На электромагнитном трансформаторе T происходит дополнительное снижение напряжения до уровня, которое можно подавать в нагрузку потребителей Rн.The device operates as follows. When a high voltage is applied to the capacitor divider, the voltage across the capacitors C1 and c2 will be divided inversely in proportion to the capacitance of the capacitors C1 and C2, i.e., a much smaller part of the voltage of the high-voltage network will be released on the capacitor C2, which has a significantly larger capacitance. The low voltage removed from the capacitor C2 is supplied to the electromagnetic transformer T through a matching reactor LR. The matching reactor LR is designed to coordinate the characteristics of a capacitive divider and electromagnetic transformer T. An additional voltage reduction occurs at electromagnetic transformer T to a level that can be supplied to the load of consumers Rн.

Эта конструкция в настоящее время используется для построения емкостных трансформаторов напряжения класса 35 кВ и выше. Конденсатор, с которого снимается напряжение для электромагнитного трансформатора, имеет в серийных образцах емкость от 40 до 70 нФ при номинальном напряжении от 10 до 12 кВ. Максимальная мощность, снимаемая с серийных емкостных трансформаторов, составляет 0,6…1,2 кВт.This design is currently used to build capacitive voltage transformers of class 35 kV and higher. The capacitor from which the voltage is removed for an electromagnetic transformer has a capacity of 40 to 70 nF in serial samples at a nominal voltage of 10 to 12 kV. The maximum power removed from serial capacitive transformers is 0.6 ... 1.2 kW.

Недостатком известного устройства является дороговизна конденсатора C2, который при высоком номинальном напряжении должен иметь значительную емкость. Дополнительную конструктивную проблему создает вывод между конденсаторами C1 и C2, и установленный в его цепи согласующий реактор - для них требуется высоковольтная изоляция, как от потенциала сети, так и от потенциала земли. Все эти факторы усложняют устройство, увеличивают его габариты и массу.A disadvantage of the known device is the high cost of the capacitor C2, which at a high rated voltage must have a significant capacity. An additional constructive problem is the output between the capacitors C1 and C2, and the matching reactor installed in its circuit - they require high-voltage isolation, both from the network potential and from the ground potential. All these factors complicate the device, increase its dimensions and weight.

Полезной моделью решается задача создания устройства отбора малой мощности из высоковольтной сети, лишенная вышеперечисленных недостатков.A useful model solves the problem of creating a device for the selection of low power from a high voltage network, devoid of the above disadvantages.

Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в упрощении конструкции и снижении габаритов и массы устройства.The technical result that is achieved by the utility model is to simplify the design and reduce the size and weight of the device.

Это достигается тем, что в устройстве отбора малой мощности из высоковольтной сети, конденсатор большей емкости и согласующий реактор переносится из цепи первичной обмотки электромагнитного трансформатора в цепь вторичной обмотки, с соответствующим подбором емкости конденсатора и индуктивности согласующего реактора, с учетом коэффициента трансформации электромагнитного трансформатора. При этом конденсатор, установленный во вторичной цепи электромагнитного трансформатора, хоть и будет иметь еще большую емкость, но ввиду низкого номинального напряжения, будет иметь меньшие габариты и массу, чем высоковольтный конденсатор. Высоковольтная изоляция среднего вывода емкостного делителя и согласующего реактора в этом случае вообще не нужна, что также упрощает конструкцию и снижает его габариты и массу.This is achieved by the fact that in a device for selecting low power from a high voltage network, a capacitor of a larger capacity and a matching reactor are transferred from the primary winding of the electromagnetic transformer to the secondary winding circuit, with appropriate selection of the capacitor and inductance of the matching reactor, taking into account the transformation coefficient of the electromagnetic transformer. In this case, the capacitor installed in the secondary circuit of the electromagnetic transformer, although it will have an even larger capacity, but due to the low rated voltage, will have smaller dimensions and mass than a high voltage capacitor. In this case, high-voltage isolation of the middle terminal of the capacitive divider and matching reactor is not needed at all, which also simplifies the design and reduces its dimensions and weight.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре 2 изображен эскиз патентуемого устройства.The utility model is illustrated by the drawing, where figure 2 shows a sketch of a patentable device.

Устройство отбора малой мощности из высоковольтной сети состоит из:A device for selecting low power from a high voltage network consists of:

- Высоковольтного конденсатора небольшой емкости C1;- High-voltage capacitor of small capacity C1;

- Электромагнитного трансформатора T;- electromagnetic transformer T;

- Согласующего реактора LR;- Matching reactor LR;

Низковольтного конденсатора C2, подключенного непосредственно на нагрузку потребителей мощности Rн.A low-voltage capacitor C2 connected directly to the load of power consumers Rн.

Устройство отбора малой мощности из высоковольтной сети работает следующим образом. Высоковольтный конденсатор C1 и первичная обмотка электромагнитного трансформатора T, подключенные последовательно к высоковольтной сети, образуют токовую цепь, через которую протекает переменный ток, величина которого задается емкостью конденсатора C1. Электромагнитный трансформатор в этом случае работает как трансформатор тока. На вторичной обмотке электромагнитного трансформатор индуцируется напряжение, которое вызывает появление тока. Если нагрузки потребителей Rн нет, то ток замыкается на через согласующий реактор LR на конденсатор C2. Если включается нагрузка потребителей Rн, то ток замыкается как на конденсатор C2, так и на нагрузку потребителей Rн. Для того, чтобы напряжение на нагрузке потребителей Rн не изменялось при изменении величины нагрузки, параметры согласующего реактора LR должны быть подобраны под электрические параметры электромагнитного трансформатора T и конденсатора C2.A device for selecting low power from a high voltage network operates as follows. The high-voltage capacitor C1 and the primary winding of the electromagnetic transformer T, connected in series to the high-voltage network, form a current circuit through which an alternating current flows, the value of which is set by the capacitance of the capacitor C1. An electromagnetic transformer in this case acts as a current transformer. A voltage is induced on the secondary side of the electromagnetic transformer, which causes a current to appear. If there is no consumer load Rн, then the current is closed on through the matching reactor LR to capacitor C2. If the load of consumers Rн is switched on, then the current closes both to the capacitor C2 and to the load of consumers Rн. In order to ensure that the voltage at the load of consumers Rн does not change when the load value changes, the parameters of the matching reactor LR must be matched to the electrical parameters of the electromagnetic transformer T and capacitor C2.

Таким образом, создано устройство отбора малой мощности из высоковольтной сети, обладающее более простой конструкцией, меньшей массой и габаритами по сравнению с существующими аналогами.Thus, a device for the selection of low power from a high-voltage network has been created, which has a simpler design, lower weight and dimensions compared to existing analogues.

Claims (1)

Устройство отбора мощности из высоковольтной сети, содержащее высоковольтный конденсатор, низковольтный конденсатор, трансформатор, согласующий реактор, отличающееся тем, что высоковольтный конденсатор и первичная обмотка трансформатора подключены к высоковольтной сети последовательно, согласующий реактор подключен последовательно нагрузке, а низковольтный конденсатор подключен непосредственно на нагрузку.

A power take-off device from a high-voltage network containing a high-voltage capacitor, a low-voltage capacitor, a transformer, a matching reactor, characterized in that the high-voltage capacitor and the primary winding of the transformer are connected in series to the high-voltage network, the matching reactor is connected in series to the load, and the low-voltage capacitor is connected directly to the load.

Images