МАЧТОВАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ Российский патент 2003 года по МПК H02B5/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству, преобразованию и распределению электрической энергии, и может найти применение в конструкциях открытых подстанций, устанавливаемых на столбах (мачтах).

Известна мачтовая трансформаторная подстанция, содержащая в каждой фазе соединенные электрически ограничитель перенапряжений, предохранитель и подключенный к нагрузке силовой трансформатор, установленные на металлической раме, закрепленной на мачтовой опоре с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом между вторичной обмоткой трансформатора и нагрузкой включен блок защиты, выполненный в виде автоматического выключателя типа АВМ-1 либо плавкого предохранителя, установленный непосредственно на мачтовой опоре [1].

Описанная в [1] мачтовая трансформаторная подстанция характеризуется определенной эксплуатационной надежностью, т.к. блок защиты, выполненный в виде выключателя типа АВМ-1, снабженного термическим расцепителем в виде биметаллической пластины, включенной последовательно с защищаемой электрической цепью, обеспечивает при перегрузках и коротких замыканиях нагрев биметаллической пластины, ее изгиб и разрыв токовой цепи. Однако после остывания биметаллическая пластина выпрямляется и вновь замыкает токовую цепь. Поэтому при устойчиком к.з. процесс отключения и включения может происходить многократно, что может привести к повреждению силового трансформатора и цепей нагрузки [2]. Кроме того, закрепление металлической рамы на мачтовой опоре с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а блока защиты непосредственно на мачтовой опоре снижает механическую надежность оборудования.

Изобретением решается задача создания мачтовой трансформаторной подстанции, характеризующейся высокой эксплуатационной надежностью при минимальных затратах на обслуживание.

Для решения поставленной задачи в мачтовую трансформаторную подстанцию, содержащую в каждой фазе соединенные электрически ограничитель перенапряжений, предохранитель и подключенный к нагрузке силовой трансформатор, установленные на металлической раме, закрепленной на мачтовой опоре, предложено, согласно настоящему изобретению, ввести блок управления, включенный между трансформатором и нагрузкой и установленный на металлической раме, жестко закрепленной на опоре, и обеспечивающий поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах, защиту вторичной обмотки силового трансформатора от перегрузки и токов короткого замыкания в цепи нагрузки, отключение от нагрузки и автоматическое повторное включение, передачу информации о положении переключателя ответвлений вторичной обмотки силового трансформатора, наличии напряжения на ней, о режиме работы силового трансформатора, количестве перегрузок и коротких замыканий в цепях нагрузки, а также хранение и передачу информации о работе мачтовой трансформаторной подстанции.

Изобретение поясняется на примере выполнения. На фиг.1 и 2 схематично изображена заявляемая мачтовая трансформаторная подстанция: на фиг.1 - ее вид спереди; на фиг. 2 - ее вид сбоку; на фиг.3 - принципиальная электрическая схема мачтовой трансформаторной подстанции.

Мачтовая трансформаторная подстанция содержит в каждой фазе соединенные электрически ограничитель перенапряжений 1 и предохранитель 2, подключенные к первичной обмотке силового трансформатора 3.

Блок управления 4., включен между вторичной обмоткой трансформатора 3 и нагрузкой.

К регулировочным ответвлениям 5 трансформатора 3 и к свободному выводу 6 его вторичной обмотки подключен блок управления 4. Нагрузка включена между выводом блока управления 4 и свободным выводом 6 вторичной обмотки трансформатора 3. Ограничитель перенапряжений 1 и магнитопровод трансформатора 3 через металлическую раму 7 подсоединены к контуру заземления.

Все перечисленные выше конструктивные элементы: ограничитель перенапряжений 1, предохранитель 2, силовой трансформатор 3 и блок управления 4 установлены на металлической раме 7. Металлическая рама 7 жестко закреплена на мачтовой опоре 8 посредством полухомутов 9.

Блок управления 4 предназначен для:
- автоматического переключения регулировочных ответвлений трансформатора 3, обеспечивающего поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах;
- защиты вторичной обмотки трансформатора 3 от перегрузки и от токов к. з. в цепи нагрузки;
- автоматического повторного включения при отсутствии устойчивого к.з. в цепи нагрузки;
- передачи информации о положении переключателя ответвлений вторичной обмотки трансформатора 3, о наличии напряжения на вторичной обмотке трансформатора, о режиме работы трансформатора (холостой ход, режим нагрузки), о количестве перегрузок и коротких замыканий в цепях нагрузки.

Поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах осуществляется аналогично работе устройства регулирования напряжения, описанного в [3].

Защита вторичной обмотки трансформатора от перегрузки и токов короткого замыкания осуществляется аналогично действию защитной коммутационной аппаратуры и плавких предохранителей согласно [4].

Автоматическое повторное включение производится аналогично действию устройств, описанных в [5].

Передача информации может осуществляться по радиоканалу, по проводам (т. е. электрически), по инфракрасному каналу, аналогично передаче команд пульта дистанционного управления телевизором в соответствии с [6].

Управляет работой блока управления микроконтроллер, например микроконтроллер PIC фирмы Microchip [7].

Мачтовая трансформаторная подстанция работает следующим образом.

От высоковольтной линии напряжение через предохранитель 2 подается на первичную обмотку трансформатора 3, который защищен от перенапряжений при помощи ограничителя перенапряжений 1.

При перегрузках и коротких замыканиях блок управления 4 отключает цепи нагрузки от трансформатора.

Если короткое замыкание в линии устойчивое, то блок управления будет находиться в отключенном положении.

Если короткое замыкание неустойчивое и после отключения блока управления (снятия напряжения) короткое замыкание самоликвидируется, блок управления осуществляет автоматическое повторное включение, восстанавливая напряжение в цепях нагрузки. Вся информация о работе на мачтовой трансформаторной подстанции хранится в памяти блока управления и при необходимости может быть передана на любое приемное устройство.

В соответствии с заявляемым решением авторами разработана техническая документация оборудования мачтовой трансформаторной подстанции, изготовление которого начнется в ближайшее время.

Оборудование мачтовой трансформаторной подстанции, изготовленное по этой документации, позволит повысить надежность электроснабжения устройств сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте и свести к минимуму затраты на обслуживание этого оборудования.

Литература
1. Патент РФ 2119219, Н 02 В 5/00, 1998.

2. Л. А. Герман, М.И. Векслер, И.А. Шелом. Устройства и линии энергоснабжения автоблокировки, Москва, Транспорт, 1987 г., с.100.

3. Я. Л. Фишлер, Р.Н. Урманов. Преобразовательные трансформаторы. М., Энергия, 1974, рис.1-12б.

4. А. А. Прохорский. Тяговые и трансформаторные подстанции: Учебник для техникумов железнодорожного транспорта. М., Транспорт, 1983, с.35-40.

5. Автоматизация систем электроснабжения, под редакцией Сухопрудского Н. Д., М., Транспорт, 1990, с.283-292.

6. С. А. Ельяшкевич, А.Е. Пескин. Телевизоры 3УСЦТ, 4УСЦТ, 5УСЦТ. Устройство, регулировка, ремонт. М., МП "Символ-Р", 1993, с.166-176.

7. Журнал "Радио", 1995, 10, с.47.

Использование: в конструкциях открытых подстанций, устанавливаемых на столбах (мачтах). Технический результат заключается в высокой эксплуатационной надежности при минимальных затратах на обслуживание. Мачтовая трансформаторная подстанция содержит в каждой фазе соединенные электрически ограничитель перенапряжений, предохранитель и подключенный к нагрузке силовой трансформатор. Они установлены на металлической раме, закрепленной на мачтовой опоре. Блок управления включен между трансформатором и нагрузкой и установлен на металлический раме, жестко закрепленной на опоре. Он обеспечивает поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах, защиту вторичной обмотки силового трансформатора от перегрузки и токов короткого замыкания в цепи нагрузки, отключение от нее и автоматическое повторное включение, передачу информации о положении переключателя ответвлений вторичной обмотки силового трансформатора и т.д. 3 ил.

Мачтовая трансформаторная подстанция, содержащая в каждой фазе соединенные электрически ограничитель перенапряжений, предохранитель и подключенный к нагрузке силовой трансформатор, установленные на металлической раме, закрепленной на мачтовой опоре, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен блок управления, включенный между трансформатором и нагрузкой, установленный на металлической раме, жестко закрепленной на мачтовой опоре и обеспечивающий поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах, защиту вторичной обмотки силового трансформатора от перегрузки и токов короткого замыкания в цепи нагрузки, отключение от нагрузки и автоматическое повторное включение, передачу информации о положении переключателя ответвлений вторичной обмотки силового трансформатора, наличии напряжения на ней, о режиме работы силового трансформатора, количестве перегрузок и коротких замыканий в цепях нагрузки, а также хранение и передачу информации о работе мачтовой трансформаторной подстанции.