Стабилизатор трехфазного напряжения

 

Предлагается устройство для стабилизации напряжения на высокой стороне трансформаторных подстанций объектов промышленности, агропромышленного комплекса, предусматривающих подключение электронагревательных элементов для отопления помещений, нагрева воды и т. п. Технический результат - повышение энергетических показателей подстанции. Стабилизатор трехфазного напряжения содержит вольтодобавочный трансформатор и трехфазный тиристорный ключ, включенный в рассечку звезды вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, подключенной к вторичной обмотке главного трансформатора. Первичные обмотки главного и вольтодобавочного трансформаторов соединены последовательно. К зажимам трансформаторного тиристорного ключа подключен еще один нагревательный элемент, который дополняет работу основных нагревателей, имеющихся у потребителей трансформаторных подстанций. 1 ил.

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.

Известен стабилизатор трехфазного напряжения по а. с. СССР 1056394, 6 Н 02 М 5/257, 1983, который взят за прототип. Он содержит вольтодобавочный и вольтовычетающий трансформаторы и трехфазный тиристорный ключ, подключающий вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора к выходным зажимам трансформаторной подстанции или к зажимам нагрузки, между которыми включены последовательно соединенные первичные обмотки вольтодобавочного и вольтовычетающего трансформаторов.

При изменении длительности проводящего состояния трехфазного тиристорного 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 главного трансформатора подстанции вследствие включения стабилизатора на его низкой стороне, а также увеличение потерь в вольтовычетающем трансформаторе и возникновение перенапряжений на тиристорном ключе на каждом полупериоде сетевого напряжения вследствие работы вольтовычетающего трансформатора в дроссельном режиме.

Задачей изобретения является повышение коэффициентов мощности и полезного действия главного трансформатора подстанции, рациональное использование энергии потерь вольтодобавочного трансформатора, устранение перенапряжении на тиристорном ключе и упрощение устройства.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в повышении энергетических показателей подстанции, снижении массы и габаритов стабилизатора и ограничении величины обратного напряжения на тиристорном ключе.

Решение поставленной задачи достигается тем, что трехфазный тиристорный ключ шунтирован дополнительным электронагревательным элементом, а первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена в цепь первичной обмотки главного трансформатора.

Стабилизатор трехфазного напряжения представлен на чертеже.

Он содержит главный 1 и вольтодобавочный 2 трансформаторы подстанции, трехфазный тиристорный ключ 3 с системой управления 4, датчик отклонения напряжения 5 нагрузки, электронагреватель 6 с основным 7 и дополнительным 8 элементами, сеть 9 и нагрузку 10.

Первичные обмотки главного и вольтодобавочного трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно и подключены к сети 9. Вторичная обмотка главного трансформатора 1 соединена в звезду с нулевым проводом и подключена к нагрузке 10, в состав которой входит электронагреватель 6 с основным элементом 7. Одни выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора 2 подключены к нагрузке 10, а другие - к трехфазному тиристорному ключу 3 и к дополнительному элементу 8 электронагревателя 6. Выход датчика 5 отклонения напряжения нагрузки подключен к управляющему входу системы управления 4 трехфазным тиристорным ключом 3. В зависимости от типа применяемого в устройстве трехфазного тиристорного ключа 3 система управления 4 может быть асинхронной или синхронизированной (см. на чертеже пунктирную линию) с сетью.

Устройство работает следующим образом.

При пониженном напряжении в сети 9 трехфазный тиристорный ключ 3 включен и вольтодобавочный трансформатор 2 повышает напряжение на входе главного 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 отсутствует.

При повышении напряжения в сети 9 устройство уменьшает длительность проводящего состояния трехфазного тиристорного 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 тиристоров трехфазного тиристорного 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.

Формула изобретения

Стабилизатор трехфазного напряжения на высокой стороне главного трансформатора подстанции, в состав потребителей которой входят основные электронагревательные элементы, содержащий вольтодобавочный трансформатор с вторичной обмоткой, подключенной к нагрузке посредством трехфазного тиристорного ключа с асинхронной или синхронизированной с сетью системой управления, отличающийся тем, что трехфазный тиристорный ключ шунтирован дополнительным электронагревательным элементом, а первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора включена в цепь первичной обмотки главного трансформатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1