Устройство защиты силового трансформатора Российский патент 2021 года по МПК H02P13/06 G05F1/14 

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетике, и может быть использовано при электроснабжении потребителей в условиях утяжеленного режима работы силовых трансформаторов.

Известно устройство переключения ответвлений обмотки трансформатора (патент РФ на полезную модель №158346, МПК Н02Р 13/06, опубл. 27.12.2015, бюл. 36), содержащее преобразовательный трансформатор с ответвлением обмоток повышенного и пониженного выходного напряжения, два датчика напряжения, входы которых подсоединены к выводам источника переменного тока, цепи управления "выше" и "ниже", подключенные ко вторым входам соответственно первого и второго логических элементов 2И, выходы которых подключены соответственно к R- и S-входам триггера, два логических элемента НЕ, два симистора, исполняющих роль ключей, две одновыводные согласующие цепи.

Недостатком данного технического решения является низкая надежность работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство управления напряжением трансформатора под нагрузкой (патент РФ на изобретение №2711587, МПК Н02Р 13/06, опубл. 17.01.2020, бюл. №2), в котором силовой трансформатор с отпайками со стороны высшего напряжения связан с цифровой системой управления, которая содержит в себе алгоритмы переключения отпаек силового трансформатора под нагрузкой, системы мониторинга и диагностики тиристорного коммутатора и параметров сети, которая подает сигнал на тиристорный коммутатор на основе двунаправленных тиристорных ключей.

Недостатком данного технического решения является низкая надежность электроснабжения потребителей, связанная с ограниченной возможностью использования свободной мощности в сети для электроснабжения перегруженных потребителей из-за ограничения пропускной способности силовых трансформаторов, расположенных на понижающих подстанциях.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей за счет предотвращения принудительного отключения перегруженного силового трансформатора посредством снижения выходного напряжения и пропорционального ему снижения нагрузки.

Технический результат заключается в обеспечении бесперебойного электроснабжения потребителей.

Это достигается тем, что в устройстве защиты силового трансформатора, содержащем цифровую систему управления, выход которой соединен с входом тиристорного коммутатора, датчик тока, входы которого соединены с первым и вторым выходами тиристорного коммутатора, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими вводами силового трансформатора под нагрузкой, согласно изобретению снабженном компаратором, блоком учета параметров, контактором и устройством сигнализации, при этом контактор соединен своим первым выходом со входом устройства сигнализации, а вторым выходом со входом цифровой системы управления, при этом первый вход компаратора подключен к выходу датчика тока, а второй вход компаратора подключен к выходу блока учета параметров.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства защиты силового трансформатора, на фиг. 2 - структурная схема блока учета параметров.

Устройство защиты силового трансформатора включает в себя датчик тока 1, выход которого подключен к первому входу компаратора 2, контактор 3, вход которого соединен с выходом компаратора 2, а первый выход - с устройством сигнализации 4, блок учета параметров 5, выход которого соединен со вторым входом компаратора 2, силовой трансформатор 6 с отпайками, соединенный своими выводами с нагрузкой 7 потребителей, цифровую систему управления 8, выход которой соединен с тиристорным коммутатором 9, а вход - со вторым выходом контактора 3, при этом первый и второй выходы тиристорного коммутатора 9, подключены к первому и второму входам датчика тока 1, а третий и четвертый выходы - к соответствующим вводам силового трансформатора 6.

Блок учета параметров 5 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, один или нескольких микропроцессоров 11, память 12, информационный дисплей 13 и панель управления 14.

Устройство защиты силового трансформатора работает следующим образом.

При наличии достаточной свободной мощности в сети появляется возможность кратковременной работы силового трансформатора 6 в условиях утяжеленного режима для предотвращения отключения потребителей электроэнергии. Блок учета параметров 5, на основе заложенных в нем параметров силового трансформатора 6 (параметры проводниковых материалов и материалов изоляции вводов силового трансформатора 6 и его срока эксплуатации, наружная температура, предварительная загрузка силового трансформатора 6), формирует уставку по максимально допустимой температуре нагрева токопроводящей части вводов силового трансформатора 6 на пределе возможности, в том числе по условиям механической прочности и сохранения допустимых температур нагрева изоляции. Фактическое значение температуры токопроводящей части вводов силового трансформатора 6, измеренное в токовом эквиваленте посредством датчика тока 1, поступает на компаратор 2 и сравнивается со значением уставки, заданной блоком учета параметров 5. Как только значение температуры токопроводящей части вводов силового трансформатора 6 становится равным уставке, срабатывает контактор 3 и подает управляющий сигнал на цифровую систему управления 8 с целью автоматизированного снижения значения напряжения для разрешения кратковременной работы силового трансформатора 6 в условиях перегрузок. Цифровая система управления 8, в свою очередь, подает сигнал на тиристорный коммутатор 9, который переключает положение отпаек регулировочной обмотки силового трансформатора 6. При снижении значения напряжения на выводах силового трансформатора 6 некоторые потребители, посредством срабатывания реле напряжения, установленных на каждом конкретном потребителе, отключаются по условию недопустимого снижения напряжения, либо переводятся на питание от резервного источника. На потребителях, для которых текущее снижение значения напряжения является допустимым, происходит пропорциональное снижение нагрузки. При отключении нагрузки 7 потребителей срабатывает контактор 3 и подает сигнал на устройство сигнализации 4, которое оповещает об отключении потребителей. Как только значение температуры токопроводящей части вводов силового трансформатора 6 станет ниже уставки, происходит обратный процесс регулирования напряжения и подключения всей нагрузки 7 потребителей.

Блоком учета параметров 5 задаются сведения о силовом трансформаторе 6, необходимые для расчета допустимых параметров суммарной тепловой нагрузки силового трансформатора 6, с помощью которых можно задать максимально эффективную текущую уставку наибольшего рабочего тока. Сведения о силовом трансформаторе 6 задаются с помощью информационного дисплея 13 и панели управления 14.

Использование изобретения позволяет обеспечивать бесперебойное электроснабжения потребителей за счет временной эксплуатации силового трансформатора в условиях утяжеленного режима работы с максимально допустимой температурой нагрева токопроводящей части вводов, в том числе на пределе возможностей по условиям прочности изоляции и допустимой температуры по условию нагрева основных частей трансформатора, этим повышается надежность электроснабжения потребителей в случае дефицита мощности в электросети.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - обеспечение бесперебойного электроснабжения потребителей. Устройство содержит цифровую систему управления (8), тиристорный коммутатор (9), датчик тока (1), силовой трансформатор (6) под нагрузкой (7). Согласно изобретению устройство снабжено компаратором (2), блоком учета параметров (5), контактором (3) и устройством сигнализации (4). Бесперебойное электроснабжения потребителей достигается за счет временной эксплуатации силового трансформатора в условиях утяжеленного режима работы с максимально допустимой температурой нагрева токопроводящей части вводов, на пределе возможностей по условиям прочности изоляции и допустимой температуры по условию нагрева основных частей трансформатора. 2 ил.

Устройство защиты силового трансформатора, содержащее цифровую систему управления, выход которой соединен с входом тиристорного коммутатора, датчик тока, входы которого соединены с первым и вторым выходами тиристорного коммутатора, третий и четвертый выходы которого соединены с соответствующими вводами силового трансформатора под нагрузкой, отличающееся тем, что снабжено компаратором, блоком учета параметров, контактором и устройством сигнализации, при этом контактор соединен своим первым выходом с входом устройства сигнализации, а вторым выходом с входом цифровой системы управления, при этом первый вход компаратора подключен к выходу датчика тока, а второй вход компаратора подключен к выходу блока учета параметров.