Устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам стабилизации тока мощных преобразовательных подстанций алюминиевой промышленности. Технический результат - создание устройства для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, обладающего оптимальными массогабаритными показателями, уменьшенной себестоимостью изготовления, а также пониженным уровнем электрических потерь. Для получения технического результата в устройстве для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, содержащем трехфазный вольтодобавочный трансформатор, имеющий, по меньшей мере, две обмотки, реактивные элементы, представляющие собой трехфазный резонансный реактор и три однофазные конденсаторные установки; трехфазный автотрансформатор, содержащий, по меньшей мере, две обмотки, с одной из которых соединен, по меньшей мере, один из реактивных элементов; обмотки фаз первой обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора, обмотки фаз трехфазного резонансного реактора и однофазные конденсаторные установки соединены в три трехлучевые звезды; обмотки фаз второй обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора подключены к питающей сети и к нагрузке, предложено, согласно настоящему изобретению, в автотрансформатор ввести, по меньшей мере, одну дополнительную фазоповоротную обмотку, начало каждой из обмоток фаз которой подключить к питающей сети, а ее конец соединить, по меньшей мере с одной обмоткой другой фазы другой обмотки автотрансформатора; кроме того, в устройстве для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции автотрансформатор может содержать, по меньшей мере, один переключатель для регулирования напряжения; при этом, по меньшей мере, одна из обмоток автотрансформатора может содержать регулировочные секции, соединенные, по меньшей мере, с одним из реактивных элементов и с введенным переключателем для регулирования напряжения; кроме того, устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции может содержать, по меньшей мере, один управляемый трехфазный реактор, при этом в автотрансформатор может быть введена дополнительная обмотка, соединенная с введенным управляемым трехфазным реактором. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к системам стабилизации тока мощных преобразовательных подстанций алюминиевой промышленности.

Известно устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, содержащее трехфазный вольтодобавочный трансформатор, имеющий, по меньшей мере, две обмотки, фазоповоротный трансформатор, реактивные элементы, представляющие собой трехфазный резонансный реактор и три однофазные конденсаторные установки, трехфазный автотрансформатор, содержащий, по меньшей мере, две обмотки, с одной из которых соединен, по меньшей мере, один из реактивных элементов; обмотки фаз первой обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора, обмотки фаз трехфазного резонансного реактора и однофазные конденсаторные установки соединены в три трехлучевые звезды; обмотки фаз второй обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора подключены к питающей сети и нагрузке; при этом одна из обмоток фазоповоротного трансформатора подключена к питающей сети, а другая - к обмоткам автотрансформатора [Л.1].

Описанное в [Л.1] устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции принципиально позволяет осуществлять стабилизацию при различных токах преобразовательной подстанции и нестабильности параметров питающей сети. К его недостаткам, однако, следует отнести недостаточно оптимальный уровень массогабаритных показателей, определяемый всем перечнем элементов, входящих в устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, в том числе и фазоповоротным трансформатором, а также повышенный уровень потерь электроэнергии, обусловленный в том числе и наличием фазоповоротного трансформатора.

Изобретением решается задача устранения отмеченных выше недостатков, в частности: создания устройства для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, обладающего оптимальными массогабаритными показателями, уменьшенной себестоимостью изготовления, а также пониженным уровнем электрических потерь.

Для решения поставленной задачи в устройстве для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, содержащем трехфазный вольтодобавочный трансформатор, имеющий, по меньшей мере, две обмотки, реактивные элементы, представляющие собой трехфазный резонансный реактор и три однофазные конденсаторные установки; трехфазный автотрансформатор, содержащий, по меньшей мере, две обмотки, с одной из которых соединен, по меньшей мере, один из реактивных элементов; обмотки фаз первой обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора, обмотки фаз трехфазного резонансного реактора и однофазные конденсаторные установки соединены в три трехлучевые звезды; обмотки фаз второй обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора подключены к питающей сети и к нагрузке, предложено, согласно настоящему изобретению, в автотрансформатор ввести, по меньшей мере, одну дополнительную фазоповоротную обмотку, начало каждой из обмоток фаз которой подключить к питающей сети, а ее конец соединить, по меньшей мере, с одной обмоткой другой фазы другой обмотки автотрансформатора; кроме того, в устройстве для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции автотрансформатор может содержать, по меньшей мере, один переключатель для регулирования напряжения; при этом, по меньшей мере, одна из обмоток автотрансформатора может содержать регулировочные секции, соединенные, по меньшей мере, с одним из реактивных элементов и с введенным переключателем для регулирования напряжения; кроме того, устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции может содержать, по меньшей мере, один управляемый трехфазный реактор, при этом в автотрансформатор может быть введена дополнительная обмотка, соединенная с введенным управляемым трехфазным реактором.

Изобретение поясняется на примере выполнения чертежом, на котором представлена принципиальная электрическая схема заявляемого устройства для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции.

Устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции содержит трехфазный вольтодобавочный трансформатор 1.

Трехфазный вольтодобавочный трансформатор 1 содержит две обмотки: первую обмотку 2 и вторую обмотку 3. Первая обмотка 1 имеет три обмотки фаз: 4, 5, 6 соответственно; вторая обмотка 3 имеет также три обмотки фаз: 7, 8, 9.

Устройство содержит реактивные элементы: трехфазный реактор 10 с обмотками фаз 11, 12, 13 и три однофазные конденсаторные установки: 14, 15, 16.

В состав устройства для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции входит трехфазный автотрансформатор 17, содержащий обмотку 18, имеющую обмотки фаз 19, 20, 21; обмотку 22, имеющую обмотки фаз 23, 24, 25; обмотку 26, имеющую обмотки фаз 27, 28, 29.

Обмотки фаз 11, 12, 13 резонансного реактора 10 соединены с обмотками фаз соответственно 27, 28, 29 обмотки 26 автотрансформатора 17.

Обмотки фаз 4, 5, 6 первой обмотки 2 трехфазного вольтодобавочного трансформатора 1, обмотки фаз 11, 12, 13 резонансного реактора 10 и однофазные конденсаторные установки 14, 15, 16 соединены в три трехлучевые "звезды".

Так, первую трехлучевую "звезду" образуют: обмотка фазы 4 первой обмотки 2 трехфазного вольтодобавочного трансформатора 1, обмотка фазы 12 резонансного реактора 10 и однофазная конденсаторная установка 15.

Вторую трехлучевую "звезду" образуют: обмотка фазы 5 первой обмотки 2 вольтодобавочного трансформатора 1, обмотка фазы 13 резонансного реактора 10 и однофазная конденсаторная установка 14.

Третью трехлучевую "звезду" образуют: обмотка фазы 6 первой обмотки 2 трехфазного вольтодобавочного трансформатора 1, обмотка фазы 11 резонансного реактора 10 и однофазная конденсаторная установка 16.

Обмотки фаз 7, 8, 9 второй обмотки 3 трехфазного вольтодобавочного трансформатора 1 подключены к нагрузке 30, которой является преобразовательная подстанция, питающая серию электролиза, и к питающей сети 31.

В автотрансформаторе 17 имеется дополнительная фазоповоротная обмотка 32, обмотки фаз которой 33, 34, 35 своими началами подключены к питающей сети 31, а концами - к обмоткам других фаз другой обмотки автотрансформатора 17. Так, конец обмотки фазы 33 (фаза "а") фазоповоротной обмотки 32 соединен с концом обмотки фазы 21 (фаза "с") обмотки 18 автотрансформатора 17 и с началом обмотки фазы 20 (фаза "b") обмотки 18 автотрансформатора 17. Конец обмотки фазы 34 (фаза "b") фазоповоротной обмотки 32 соединен с концом обмотки фазы 19 (фаза "а") обмотки 18 автотрансформатора 17 и с началом обмотки фазы 21 (фаза "с") обмотки 18 автотрансформатора 17.

Конец обмотки фазы 35 (фаза "с") фазоповоротной обмотки 32 соединен с концом обмотки фазы 20 (фаза "b") и началом обмотки фазы 19 (фаза "a") обмотки 18 автотрансформатора 17.

Необходимо отметить, что понятия начала и конца обмотки фазы условны. Таким образом, под началом понимается один из двух отводов фазоповоротной обмотки, подключаемый к сети, а под концом -, соответственно, другой отвод.

Обмотка 26 автотрансформатора 17 содержит регулировочные секции, и ее обмотки фаз 27, 28, 29 соединены с переключающим устройством 36 и соответственно с обмотками фаз 11, 12, 13 резонансного реактора 10.

В устройстве для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции имеется также управляемый трехфазный реактор 37, подключенный к дополнительной обмотке 38 автотрансформатора 17.

Такое выполнение устройства для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции позволит по сравнению с аналогичным устройством, описанным в [Л.1], отказаться от применения в нем фазоповоротного трансформатора и благодаря этому улучшить массогабаритные показатели устройства, снизить себестоимость его изготовления и повысить к.п.д.

При этом все функции, выполняемые устройством для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции по [Л.1], сохраняются.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет выполнять стабилизацию тока преобразовательной подстанции заданного уровня, который обеспечивается переключателем для регулирования напряжения. Точность стабилизации обеспечивается трехфазным реактором.

Введенная в автотрансформатор фазоповоротная обмотка обеспечивает необходимый сдвиг по фазе векторов напряжений, при котором достигается минимизация масс всех составляющих устройство элементов.

Необходимо заметить, что для более точного выполнения угла фазового сдвига в фазоповоротной обмотке целесообразно иметь несколько отпаек.

Дополнительная минимизация массы устройства и его упрощение могут быть достигнуты размещением активных частей автотрансформатора, вольтодобавочного трансформатора и реакторов в одном баке, заполненном изолирующей жидкостью. В этом случае силовая часть устройства будет состоять из этого бака и конденсаторных батарей.

Как показали проведенные расчеты, выполнение автотрансформатора с фазоповоротной обмоткой по сравнению с аналогичным решением в соответствии с [Л.1] позволит на 20% улучшит массогабаритные показатели и на 15% уменьшить потери электроэнергии в устройстве.

По сравнению с техническим решением, в котором отсутствуют фазовые сдвиги, заявляемое решение позволяет улучшить массогабаритные показатели устройства в 2,5÷3,0 раза.

В настоящее время готовится предложение по использованию заявляемого решения на ряде алюминиевых заводов России.

Литература

1. Патент РФ на полезную модель №39232, МКИ⁷ Н02J 3/00, 2004 г.

1. Устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции, содержащее трехфазный вольтодобавочный трансформатор, имеющий, по меньшей мере, две обмотки, реактивные элементы, представляющие собой трехфазный резонансный реактор и три однофазные конденсаторные установки; трехфазный автотрансформатор, содержащий, по меньшей мере, две обмотки, с одной из которых соединен, по меньшей мере, один из реактивных элементов; обмотки фаз первой обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора, обмотки фаз трехфазного резонансного реактора и однофазные конденсаторные установки соединены в три трехлучевые звезды; обмотки фаз второй обмотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора подключены к питающей сети и к нагрузке, отличающееся тем, что каждая из упомянутых трехлучевых звезд образована одной из фаз трехфазного резонансного реактора и одной из конденсаторных установок, по меньшей мере, одна из обмоток трехфазного автотрансформатора содержит регулировочные секции, соединенные с переключающим устройством для регулирования напряжения и с одним из реактивных элементов, при этом трехфазный автотрансформатор содержит, по меньшей мере, одну дополнительную, фазоповоротную обмотку, начало каждой из обмоток фаз которой подключено к питающей сети, а ее конец соединен, по меньшей мере, с одной обмоткой другой фазы другой обмотки автотрансформатора.

2. Устройство для стабилизации тока мощной преобразовательной подстанции по п.1, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один управляемый трехфазный реактор, при этом в автотрансформатор введена дополнительная обмотка, соединенная с введенным управляемым трехфазным реактором.