Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции Российский патент 2025 года по МПК H02M5/257 

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для включения, выключения и регулирования напряжения силового трансформатора при отклонении и колебании напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки от номинального уровня.

Известен способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции (патент РФ на изобретение № 2622890, Бюл. №18, 21.06.17), согласно которому включение силового трансформатора выполняется специальным способом дополнительными тиристорными ключами с естественной коммутацией, где в завершении процесса включения силового трансформатора с одновременной подготовкой его к регулированию напряжения, параллельно полностью открытых дополнительных тиристорных ключей силовым контактором подключают реактор к питающей сети, в результате чего производится регулирование напряжения на входе силового трансформатора подстанции для стабилизации напряжения у потребителей на номинальном уровне, где максимальный уровень регулирования напряжения задается сопротивлением реактора при повышенном напряжении питающей сети и(или) пониженном токе нагрузки при включенном контакторе и полностью закрытых дополнительных тиристорных ключах, а номинальный уровень регулирования напряжения задается сопротивлением реактора при не полностью включенных дополнительных тиристорных ключей при номинальном напряжении питающей сети и(или) токе нагрузки, а минимальный уровень регулирования напряжения задается коэффициентом трансформации силового трансформатора подстанции дополнительными тиристорными ключами, которые полностью шунтируют силовой контактор и реактор при пониженном напряжении питающей сети и(или) повышенном токе нагрузки. Выключение силового трансформатора подстанции, как и операции его включения, выполняется специальным способом, причем при выключении силового трансформатора сначала дополнительно-промежуточные тиристорные ключи переводят в полностью открытое состояние, а затем силовым контактором отключают реактор, и в завершение процесса выключения силового трансформатора снимают управляющие импульсы с дополнительных тиристорных ключей с естественной коммутацией.

К недостаткам известного способа управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции можно отнести узкие пределы (диапазоны) регулирования напряжения, большие искажения тока и напряжения на входе силового трансформатора и у потребителей, особенно при номинальном напряжении питающей сети и(или) токе нагрузки, и при регулировании напряжения в промежуточных диапазонах. К недостаткам известного способа управления также можно отнести включение и выключение силового трансформатора на повышенном и пониженном напряжении на входе силового трансформатора и на нагрузке.

Наиболее целесообразной областью применения известного способа являются печные трансформаторы.

Наиболее близким по физической сущности к предлагаемому способу является способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции (патент РФ на изобретение № 2667095, Бюл. №26, 14.09.2018), который взят за прототип.

Способ-прототип выполняет операции включения, выключения и регулирование напряжения на входе силового трансформатора подстанции в следующей последовательности.

При включении силового трансформатора сначала двумя дополнительно-промежуточными (дополнительными) тиристорными ключами подключают две фазы его первичной обмотки к соответствующим фазам сети в момент перехода фазного напряжения третьей фазы сети через ноль, затем третьим дополнительно-промежуточным (дополнительным) тиристорным ключом подключают третью фазу первичной обмотки силового трансформатора к третьей фазе сети в момент перехода линейного напряжения двух других фаз сети через ноль и в завершение процесса включения силового трансформатора с одновременной подготовкой подстанции к регулированию напряжения, параллельно полностью открытых дополнительно-промежуточных (дополнительных) тиристорных ключей посредством трехфазного силового контактора подключают дополнительный реактор.

Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции обеспечивает регулирование напряжения на входе силового трансформатора относительно напряжения сети и у потребителей при максимальном, номинальном и минимальном уровнях напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки, а также между этими уровнями.

Способ-прототип при максимальном уровне напряжения питающей сети и(или) минимальном уровне тока нагрузки сохраняет напряжения у потребителей на номинальном значении за счет заданного суммарного сопротивления дополнительного и дополнительно-промежуточного реакторов при включенном силовом контакторе и полностью закрытых как дополнительных, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах, а поддержание напряжения у потребителей на заданном значении при номинальном уровне напряжения питающей сети и тока нагрузки задается сопротивлением дополнительно-промежуточного реактора дополнительно-промежуточными тиристорными ключами при выключенных силовом контакторе и дополнительном реакторе, а также полностью закрытых дополнительных тиристорных ключах, а при минимальном уровне напряжения питающей сети и(или) максимальном уровне тока нагрузки напряжение у потребителей поддерживается на номинальном значении при помощи коэффициента трансформации силового трансформатора дополнительными тиристорными ключами, которые полностью шунтируют силовой контактор, дополнительный и дополнительно-промежуточный реакторы, а также дополнительно-промежуточные тиристорные ключи. Обеспечение номинального напряжения у потребителей на заданном уровне при отклонении и колебании напряжения между номинальным и максимальным уровнями напряжения питающей сети и(или) номинальным и минимальным током нагрузки (промежуточно-максимальный диапазон регулирования напряжения) достигается за счет частичного расшунтирования дополнительного реактора дополнительно-промежуточными тиристорными ключами и создания падения напряжения на дополнительно-промежуточном реакторе при включенном силовом контакторе и полностью закрытых дополнительных тиристорных ключах, а поддержание напряжения у потребителей на номинальном значении при отклонении и колебании напряжения между номинальным и минимальным уровнями напряжения питающей сети и(или) номинальным и максимальным током нагрузки (промежуточно-минимальный диапазон регулирования напряжения) осуществляется дополнительными и дополнительно-промежуточными тиристорными ключами за счет частичного шунтирования дополнительно-промежуточного реактора при выключенных силовом контакторе и дополнительном реакторе.

Выключение силового трансформатора подстанции с сохранением высокого значения энергетических показателей выполняется следующим образом. Перед выключением силового трансформатора сначала переводят дополнительно-промежуточные (дополнительные) тиристорные ключи в полностью открытое состояние и обнуляют ток через контакты силового контактора и дополнительного (дополнительно-промежуточного) реактора, а затем силовым контактором отключают обесточенный дополнительный реактор без возникновения электрической дуги, коммутационных потерь и перенапряжений, после чего на завершающей операции способа снимают управляющие импульсы с дополнительно-промежуточных (дополнительных) тиристорных ключей с естественной коммутацией, и они выключаются естественным путем без коммутационных потерь.

Положительные стороны способа-прототипа заключаются в отсутствии несинусоидальности тока и напряжения при максимальном, номинальном и минимальном напряжении питающей сети и(или) токе нагрузки, а также в сохранении высокого значения энергетических показателей системы электроснабжения при включении и выключении силового трансформатора при номинальном и минимальном напряжении питающей сети и(или) токе нагрузки.

В качестве недостатков способа-прототипа можно отнести узкие пределы (диапазоны) регулирования напряжения, наличие сравнительно большие искажения напряжения на входе силового трансформатора и у потребителей при регулировании напряжения в промежуточных диапазонах, а также включение и выключение силового трансформатора, которые производятся при повышенном (пониженном) напряжении на входе силового трансформатора и на нагрузке при максимальном уровне и промежуточных диапазонах регулирования напряжения.

Вышеперечисленные недостатки известного способа и способа прототипа не только усложняют работы электрооборудования, но и снижают энергетические показатели систем электроснабжения в стационарных и динамических процессах.

Задачей изобретения является улучшение энергетических показателей систем электроснабжения за счет расширения предела (диапазона) регулирования напряжения на высокой стороне силового трансформатора подстанции и улучшения синусоидальности напряжения на входе и выходе силового трансформатора, а также расширения возможности включения и выключения силового трансформатора несмотря на нестабильности напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки с высокими энергетическими показателями.

В результате решения поставленной задачи между максимальным и минимальным уровнями регулирования напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки относительно номинального уровня выводится соответствующий промежуточный уровень регулирования напряжения разделенными соответствующими диапазонами регулирования напряжения, где диапазоны регулирования напряжения делятся на верхний и нижний. Кроме этого, создаются возможности обеспечения включения и выключения силового трансформатора без возникновения негативных влияний на нормальную работу электрооборудования систем электроснабжения несмотря на нестабильности напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке.

Решение поставленной задачи достигается тем, что между заданными уровнями регулирования напряжения минимальным и максимальным относительно номинального уровня выведены промежуточно-максимальный и промежуточно-минимальный уровни регулирования напряжения, где номинальный уровень регулирования напряжения в цепи первичной обмотки силового трансформатора задают суммарным сопротивлением дополнительного и дополнительно-промежуточного реакторов при полностью открытых основных тиристорных ключах и полностью закрытых как дополнительных, так и основно-промежуточных и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основном и основно-промежуточном реакторах при номинальном напряжении питающей сети и токе нагрузки, а максимальный уровень регулирования напряжения задают суммарным сопротивлением основного, дополнительного, основно-промежуточного и дополнительно-промежуточного реакторов при включенном силовом контакторе и полностью закрытых как основных и дополнительных тиристорных ключах, так и основно-промежуточных и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах при повышенном напряжении питающей сети и(или) пониженном токе нагрузки, а промежуточно-максимальный уровень регулирования напряжения на входе силового трансформатора задают суммарным сопротивлением дополнительно-промежуточного, основного и дополнительного реакторов при полностью открытых основно-промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как основных и дополнительных, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе и основно-промежуточном реакторе при промежуточно-повышенном напряжении питающей сети и(или) промежуточно-пониженном токе нагрузки, а промежуточно-минимальный уровень регулирования напряжения задают сопротивлением дополнительно-промежуточного реактора при полностью открытых дополнительно-промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых основно-промежуточных, основных и дополнительных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основно-промежуточном, основном и дополнительном реакторах при промежуточно-пониженном напряжении питающей сети и(или) промежуточно-повышенном токе нагрузки, при этом промежуточно-максимальный уровень регулирования напряжения разделены на два диапазона - верхний и нижний, где верхний промежуточно-максимальный диапазон регулирования напряжения находится между максимальным и промежуточно-максимальным уровнями, который задают суммарным сопротивлением основного и дополнительного, основно-промежуточного и дополнительно-промежуточного реакторов при включенном силовом контакторе и не полностью открытых основно-промежуточных тиристорных ключах при полностью закрытых как основных, так и дополнительных и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах при отклонении напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, а нижний промежуточно-максимальный диапазон регулирования напряжения находится между промежуточно-максимальным и номинальным уровнями регулирования напряжения на входе силового трансформатора, и задают суммарным сопротивлением дополнительно-промежуточного, основного и дополнительного реакторов при не полностью открытых как основных, так и основно-промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как дополнительных, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе и основно-промежуточном реакторе при возникновении нестабильности напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, кроме этого, также рассматривается разделение промежуточно-минимального уровня регулирования напряжения на два диапазона - верхний и нижний, где верхний промежуточно-минимальный диапазон регулирования напряжения находится между номинальным и промежуточно-минимальным уровнями, который задают суммарным сопротивлением дополнительного и дополнительно-промежуточного реакторов при не полностью открытых как основных, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как основно-промежуточных, так и дополнительных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основном и основно-промежуточном реакторах в случае возникновения отклонения напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, а нижний промежуточно-минимальный диапазон регулирования напряжения находится между промежуточно-минимальным и минимальным уровнями, который задают сопротивлением дополнительно-промежуточного реактора при не полностью открытых как дополнительных, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как основных, так и основно-промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основно-промежуточном, основном и дополнительном реакторах при нестабильности напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, причем между уровнями и диапазонами регулирования напряжения введены зоны нечувствительности на изменение проводящего состояния как основных и дополнительных, так и основно-промежуточных и дополнительно-промежуточных тиристорных ключей, при которой отклонение напряжения на входе силового трансформатора и на нагрузке не превышает 0,45% от номинального уровня, кроме этого, также обеспечивается включение и выключение силового трансформатора при пяти уровнях и двух промежуточных диапазонах регулирования с высокими технико-экономическими показателями, где включение и выключение силового трансформатора при максимальном и промежуточно-максимальном напряжении питающей сети и(или) минимальном и промежуточно-минимальном токе нагрузки выполняется основно-промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как основных, так и дополнительных и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора при номинальном напряжении питающей сети и(или) номинальном токе нагрузки достигается основными тиристорными ключами при выключенных как дополнительных, так и основно-промежуточных и дополнительно-промежуточных тиристорных ключей, а включение и выключение силового трансформатора при промежуточно-минимальном напряжении питающей сети и(или) промежуточно-максимальном токе нагрузки осуществляется дополнительно-промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как основных и дополнительных, так и основно-промежуточных тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора с высокими энергетическими показателями также обеспечивается и при верхних и нижних промежуточных диапазонах регулирования напряжения, где включение и выключение силового трансформатора при промежуточно-максимальном диапазоне напряжения в питающей сети и(или) промежуточно-минимальном диапазоне тока на нагрузке выполняются основными и основно-промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как дополнительных, так и дополнительно-тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора при промежуточно-минимальном диапазоне напряжения в питающей сети и(или) промежуточно-максимальном диапазоне тока на нагрузке выполняются дополнительными и дополнительно-промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как основных, так и основно-промежуточных тиристорных ключах.

Сущность заявляемого способа управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 в однолинейном исполнении приведены трехфазные элементы трансформаторной подстанции, включая элементы многоступенчатого реакторно-тиристорного пускорегулирующего устройства, при помощи которых выполняются операции способа, а на фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6 и фиг 7 показаны осциллограммы напряжений и токов иллюстрирующих влияния способа прототипа (фиг. 2а, фиг. 3а, фиг. 4а, фиг. 5а, фиг. 6а и фиг. 7а) и заявляемого способа (фиг. 2б, фиг. 3б, фиг. 4б, фиг. 5б, фиг. 6б и фиг. 7б) на синусоидальности токов и напряжений системы электроснабжения при непрерывном регулировании напряжения на высокой стороне трансформаторной подстанции при отклонении и колебании напряжения питающей сети в пределах ±16% от номинального уровня. Осциллограммы напряжений и токов, приведенные на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4, получены при повышенном напряжении питающей сети на +5% (фиг. 2), на +12,5% (фиг. 3) и при промежуточно-максимальном уровне (фиг. 4) напряжения питающей сети, т.е. при повышении напряжения питающей сети на +7,5% от номинального уровня, а на осциллограммах фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7 приведены результаты исследования напряжений и токов при снижении напряжения питающей сети на -5% (фиг. 5), на -12,5% (фиг. 6) и при промежуточно-минимальном уровне (фиг. 7) напряжения питающей сети, т.е. при пониженном напряжении питающей сети на -7,5% от номинального уровня. Кривые, представленные на осциллограммах фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7, обозначают мгновенные значения фазных напряжений питающей сети (u_с) первичной (u₁) и вторичной (u₂) обмотки силового трансформатора, действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки силового трансформатора (U₂), а также мгновенные значения фазных токов питающей сети (i_c), первичной (i₁) и вторичной (i₂) обмотки силового трансформатора. Исследование непрерывного регулирования напряжения на высокой стороне трансформаторной подстанции проводилось в среде Matlab на трансформаторной подстанции мощностью 1000 кВА напряжениями 6/0,4 кВ при активно-индуктивном характере нагрузки (ϕ=45 град). Полученные результаты исследования по способу прототипа и предлагаемому способу при номинальном напряжении питающей сети, а также при повышенном на +16% и пониженном на -16% подтверждали, что сохраняются синусоидальности тока и напряжения силового трансформатора и потребителей электроэнергии при непрерывном регулировании напряжения питающей сети. Фиг. 1 состоит из питающей сети 1, сетевого высоковольтного выключателя 2, трансформаторной подстанции 3 с силовым трансформатором 4 и нагрузкой 5, силового контактора 6, основного 8 и дополнительного 9 реакторов, основно-промежуточного 7 и дополнительно-промежуточного 10 реакторов, основных 11 и дополнительных 12 тиристорных ключей, основно-промежуточных 13 и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключей, системы импульсно-фазового управления 15 тиристорных ключей 11-14.

Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции включает в себя известные и вновь введенные операции и взаимодействие между ними, характеризующие принцип работы.

Ниже рассматриваем операции способа управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции при отклонении и колебании напряжения в питающей сети в пределах ±16% от номинального уровня.

Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции в зависимости от отклонения и колебания напряжения питающей сети 1 и(или) тока нагрузки 5 обеспечивает включение и выключение силового трансформатора 4 подстанции 3 соответствующими тиристорными ключами 11-14 с высокими энергетическими показателями. Включение и выключение силового трансформатора 4 выполняются после включения сетевого высоковольтного выключателя 2 при выключенном силовом контакторе 6 следующим образом.

Включение и выключение силового трансформатора 4 подстанции 3 при повышенном и промежуточно-повышенном напряжении питающей сети и(или) пониженном (номинальном) и промежуточно-пониженном токе нагрузки 5 достигается основно-промежуточными тиристорными ключами через основной 8, дополнительный 9 и дополнительно-промежуточный 10 реакторы при выключенных силовом контакторе 6, основно-промежуточном реакторе 7, основных 11 и дополнительных 12 тиристорных ключах, а также дополнительно-промежуточных тиристорных ключей 14. Обеспечение включения и выключения силового трансформатора 4 при номинальном напряжении питающей сети и токе нагрузки 5 выполняется основными тиристорными ключами 11 через дополнительный 9 и дополнительно-промежуточный 10 реакторы при полностью закрытых как основно-промежуточных 13, так и дополнительных 12 и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключах, а также при выключенных силовом контакторе 6, основном 8 и основно-промежуточном 7 реакторах. Включение и выключение силового трансформатора 4 при промежуточно-пониженном напряжении питающей сети и(или) промежуточно-повышенном токе нагрузки 5 осуществляются дополнительно-промежуточными тиристорными ключами 14 через дополнительно-промежуточный реактор 10 при выключенных силовом контакторе 6, основно-промежуточном реакторе 7, основном 8 и дополнительном 9 реакторах, а также при полностью выключенных основно-промежуточных тиристорных ключей 13, основных 11 и дополнительных 12 тиристорных ключей, а включение и выключение силового трансформатора 4 подстанции 3 при пониженном напряжении питающей сети и(или) повышенном (номинальном) токе нагрузки 5 достигается дополнительными тиристорными ключами 12, которые полностью шунтируют силовой контактор 6, реакторы 7-10, а также основные 11, основно-промежуточные 13 и дополнительно-промежуточные 14 тиристорные ключи.

Кроме этого, предлагаемый способ также обеспечивает включение и выключение силового трансформатора 4 при возникновении отклонения и колебании напряжения питающей сети 1 и(или) тока нагрузки 5 между номынальным и промежуточно-повышенным напряжением питающей сети и(или) номынальным и промежуточно-пониженным током нагрузки 5, который достигается основными 11 и основно-промежуточными 13 тиристорными ключами через основной 8, дополнительный 9 и дополнительно-промежуточный 10 реакторы при выключенных силовом контакторе 6 и основно-промежуточном реакторе 7, а также при полностью закрытых как дополнительных 12, так и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора 4 при возникновении нестабильности напряжения в питающей сети 1 и(или) тока на нагрузке 5 между номынальным и промежуточно-пониженным напряжением питающей сети и(или) номынальным и промежуточно-повышенным током нагрузки 5 осуществляется основными 11 и дополнительно-промежуточными 13 тиристорными ключами через дополнительный 9 и дополнительно-промежуточный 10 реакторы при выключенных силовом контакторе 6, основном 8 и основно-промежуточном 7 реакторах, а также при полностью закрытых как дополнительных 12, так и основно-промежуточных 13 тиристорных ключах. Включение и выключение силового трансформатора 4 подстанции 3 при возникновении отклонения напряжения в питающей сети 1 и(или) тока на нагрузке 5 между пониженным и промежуточно-пониженным напряжением питающей сети и(или) повышенным и промежуточно-повышенным током нагрузки 5 достигается дополнительными 12 и дополнительно-промежуточными 13 тиристорными ключами через дополнительно-промежуточный реактор 10 при выключенных силовом контакторе 6, основно-промежуточном реакторе 7, основном 8 и дополнительном 9 реакторах, а также при полностью закрытых как основных 11, так и основно-промежуточных 13 тиристорных ключах.

Включение и выключение силового трансформатора 4 подстанции 3 выполняются в зависимости от величины отклонения и колебания напряжения питающей сети 1 и(или) тока нагрузки 5 после формирования импульсов в системе импукльсно-фазавого управления 15 и подачи их специальным способом на управляющие входы соответствующих тиристорных ключах 11-14. Ниже рассмотриваем способ включения и выключения силового трансформатора 4 подстанции 3 при пониженном напряжении в питающей сети 1 и(или) повышенном токе на нагрузке 5, который достигается дополнительными тиристорными ключами 12.

При включении силового трансформатора 4 сначала двумя дополнительными тиристорными ключами 12 подключают две фазы его первичной обмотки к соответствующим фазам питающей сети 1 в момент перехода фазного напряжения третьей фазы питающей сети 1 через ноль, затем третьим дополнительным тиристорным ключам 12 подключают третью фазу первичной обмотки силового трансформатора 4 к третьей фазе питающей сети 1 в момент перехода линейного напряжения двух других фаз питающей сети 1 через ноль.

При выключении силового трансформатора 4 подстанции 3, также в зависимости от величины напряжения питающей сети 1 и(или) тока нагрузки 5, система импульсно-фазового управления 15 тиристорных ключей 11-14 формирует управляющие импульсы, и в обратной последовательности способа включения формируемые импульсы подаются на управляющие входы соответствующих тиристорных ключах 11-14 для выключения силового трансформатора 4 без возникновения электрической дуги, коммутационных потерь и перенапряжений.

После включения силового трансформатора 4 по мере отклонения и колебания напряжения в питающей сети 1 и(или) тока на нагрузке 5 в системе импульсно-фазового управления 15 тиристорных ключей 11-14 поступает информация об отклонении и колебании напряжения у потребителей, в результате чего она формирует управляющие импульсы и подает их на управляющие входы соответствующих тиристорных ключах 11-14 для поддержания напряжения у потребителей на заданном (номинальном) уровне.

Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции обеспечивает регулирование напряжения на высокой стороне силового трансформатора 4 подстанции 3 при нестабильности напряжения питающей сети 1 и(или) тока нагрузки 5 относительно номинального уровня регулирования напряжения, между заданными уровнями регулирования минимальным и максимальным выведены промежуточно-минимальный и промежуточно-максимальный уровни регулирования напряжения.

Минимальный уровень регулирования напряжения на высокой стороне силового трансформатора 4 задают коэффициентом трансформации силового трансформатора дополнительными тиристорными ключами 12 при полностью выключенных силовом контакторе 6, основном 8 и дополнительном 9 реакторах, основно-промежуточном 7 и дополнительно-промежуточном 10 реакторах, основных тиристорных ключах 11, а также основно-промежуточных 13 и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключах при пониженном напряжении питающей сети 1 и(или) повышенном токе нагрузки 5. Угол проводящего состояния дополнительных тиристорных ключей 12 при этом уровне регулирования напряжения составляет α=15 град.

Номинальный уровень регулирования напряжения на высокой стороне силового трансформатора 4 задают суммарным сопротивлением дополнительного 9 и дополнительно-промежуточного 10 реакторов основными тиристорными ключами 11 при полностью выключенных силовом контакторе 6, основно-промежуточном 7 и основном 8 реакторах, а также основно-промежуточных тиристорных ключах 13, и полностью закрытых как дополнительных 12, так и основно-промежуточных 13 и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключах при номинальном напряжении питающей сети 1 и(или) токе нагрузки 5. Угол проводящего состояния основных тиристорных ключей 11 при номинальном уровне регулирования напряжения составляет α=15 град.

Максимальный уровень регулирования напряжения на высокой стороне силового трансформатора 4 задают суммарным сопротивлением основного 8, дополнительного 9, основно-промежуточного 7 и дополнительно-промежуточного 10 реакторов при включенном силовом контакторе 6 и полностью выключенных как основных 11 и дополнительных 12, так и основно-промежуточных 13 и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключах при повышенном напряжении питающей сети 1 и(или) пониженном токе нагрузки 5.

Промежуточно-минимальный уровень регулирования напряжения на входе силового трансформатора 4 задают сопротивлением дополнительно-промежуточного реактора 10 дополнительно-промежуточными тиристорными ключами 14 при выключенных дополнительных тиристорных ключах 12 и полностью шунтированных силовой контактор 6, основно-промежуточный реактор 7, основной 8 и дополнительный 9 реакторы, основные 11 и основно-промежуточные 13 тиристорные ключи при промежуточно-пониженном напряжении питающей сети 1 и(или) промежуточно-повышенном токе нагрузки 5. Дополнительно-промежуточные тиристорные ключи 14 при этом уровне регулирования напряжения стабилизирует напряжения у потребителей на заданном значении при угле управления α=15 град. Под промежуточно-пониженном напряжении питающей сети 1 и(или) промежуточно-повышенном токе нагрузки 5 понимается возникновение отклонения напряжения в питающей сети 1 и(или) тока на нагрузке 5 между номинальным и минимальным уровнями регулирования напряжения.

Промежуточно-максимальный уровень регулирования напряжения на входе силового трансформатора 4 задают суммарным сопротивлением основного 8, дополнительного 9 и дополнительно-промежуточного 10 реакторов при полностью шунтированных силовой контактор 6 и основно-промежуточыый реактор 7 основно-промежуточными тиристорными ключами 13 при полностью закрытых как основных 11 и дополнительных 12, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах 14 при промежуточно-повышенном напряжении питающей сети 1 и(или) промежуточно-пониженном токе нагрузки 5. Угол проводящего состояния основно-промежуточных тиристорных ключей 13 при этом уровне регулирования напряжения составляет α=15 град. Под промежуточно-повышенном напряжении питающей сети 1 и(или) промежуточно-пониженном токе нагрузки 5 понимается возникновение отклонения напряжения в питающей сети 1 и(или) тока на нагрузке 5 между максимальным и номинальным уровнями регулирования напряжения.

Предлагаемый способ предусматривает разделение промежуточно-максимального уровня регулирования напряжения на двух диапазонах: нижний и верхний.

Поддержание напряжения у потребителей на заданном значении при нижним и верхним промежуточно-максимальном диапазоне регулирования напряжения выполняется следующим образом.

Под нижним промежуточно-максимальным диапазонном регулировании напряжения в цепи первичной обмотки трансформатора понимается регулирование напряжения между промежуточно-максимальным и номинальным уровнями регулирования напряжения, который задается сопротивлением основного 8, дополнительного 9 и дополнительно-промежуточного 10 реакторов основными 11 и основно-промежуточными 13 тиристорными ключами при выключенных силовом контакторе 6 и основно-промежуточном реакторе 7 и полностью закрытых как дополнительных 12, так и дополнительно-промежуточных 14 тиристорных ключах. Основные тиристорные ключи 11 в этом диапазоне регулирования напряжения с целью снижения падения напряжения на входе силового трансформатора 4 при угле управления α=150 град. до α=15 град. плавно (дискретно) шунтируют основно-промежуточные тиристорные ключи 13 и основной реактор 8, в результате чего поддерживают напряжения у потребителей на номинальном уровне. Угол проводящего состояния основно-промежуточных тиристорных ключей 13 при этом диапазоне регулирования напряжения меняется в пределах от α=15 град. до α=150 град.

Под верхним промежуточно-максимальным диапазонном регулирования напряжения на входе силового трансформатора 4 понимается регулирование напряжения между максимальным и промежуточно-максимальным уровнями регулирования напряжения, который достигается основно-промежуточными тиристорными ключами 13, основным 8, дополнительным 9, основно-промежуточным 7 и дополнительно-промежуточным 10 реакторами при включенном силовом контакторе 6 и полностью закрытых как основных 11 и дополнительных 12, так и дополнительно-промежуточных тиристорных ключах 14 при возникновении отклонения напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения. Основно-промежуточные тиристорные ключи 13 в этом диапазоне регулирования напряжения при угле управления α=135 град. до α=15 град., плавно (дискретно) меняя сопротивление основно-промежуточного реактора 7, поддерживают напряжения у потребителей на заданном уровне.

Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции также предусматривает разделение промежуточно-минимального уровня регулирования напряжения в цепи первичной обмотке силового трансформатора 4 на двух диапазонах: нижний и верхний.

Под нижним промежуточно-минимальным диапазонном регулировании напряжения понимается регулирование напряжения между промежуточно-минимальным и минимальным уровнями регулирования напряжения, и достигается при помощи дополнительно-промежуточных 14 и дополнительных 12 тиристорных ключей, а также дополнительно-промежуточного реактора 10 при выключенных силовом контакторе 6, основно-промежуточном реакторе 7, основном 8 и дополнительном 9 реакторах, и полностью закрытых как основных 11, так и основно-промежуточных 13 тиристорных ключах. Дополнительно-промежуточные тиристорные ключи 14 в этом диапазоне регулирования напряжения работают при угле управления α=15 град., а угол проводящего состояния дополнительных тиристорных ключей 12 при этом составляет α=135 град., которые частично шунтируют дополнительно-промежуточные тиристорные ключи 14 и дополнительно-промежуточный реактор 10. Дополнительные тиристорные ключи 12 при этом диапазоне регулирования напряжения обеспечивают напряжения у потребителей на заданном значении при угле управления α=135 град. до α=15 град.

Под верхним промежуточно-минимальным диапазонном регулировании напряжения на входе силового трансформатора 4 понимается регулирование напряжения между номинальным и промежуточно-минимальным уровнями регулирования напряжения, который достигается основными 11 и дополнительно-промежуточными 14 тиристорными ключами, а также дополнительным 9 и дополнительно-промежуточным 10 реакторами при выключенных силовом контакторе 6, основном 8 и основно-промежуточном 7 реакторах, дополнительных 12 и основно-промежуточных 13 тиристорных ключах. Дополнительно-промежуточные тиристорные ключи 14 в этом диапазоне регулирования напряжения при угле управления α=150 град. до α=15 град., снижая падения напряжения на индуктивном сопротивлении дополнительного реактора 9, поддерживают напряжения у потребителей на номинальном значении.

При регулировании напряжения между уровнями и диапазонами введена зона нечувствительности на изменение проводящего состояния тиристорных ключей 11-14, при которой отклонения напряжения на нагрузке 5 не превышают 0,45% от номинального уровня.

Предлагаемый способ, кроме этого, позволяет также поддерживать напряжения у потребителей на номинальном уровне при возникновении отклонения и колебания напряжения в питающей сети и в пределах ±40% от номинального уровня, но при этом создает несинусоидальность напряжения на входе и выходе силового трансформатора, который не выходят за допустимые нормы, установленные отечественным и международным стандартами (нормами).

Целесообразной областью применения предлагаемого способа управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции и устройство для его реализации являются трансформаторные подстанции всех отраслей систем электроснабжения мощностью до 63 МВ⋅А напряжениями 35/(10-6) кВ и мощностью до 2,5 MB⋅А напряжениями (10-6)/0,4 кВ.

Наиболее целесообразной областью применения предлагаемого способа являются трансформаторные подстанции систем электроснабжения, где возникает необходимость обеспечения многоступенчатого узкоподдиапазонного регулирования напряжения в пределах ±16% относительно номинального уровня напряжения на входе силового трансформатора и на нагрузке с высокими технико-экономическими показателями.

Техническое решение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для включения, выключения и регулирования напряжения силового трансформатора при отклонении и колебании напряжения питающей сети и(или) тока нагрузки от номинального уровня. Задачей изобретения является улучшение энергетических показателей систем электроснабжения за счет расширения предела (диапазона) регулирования напряжения на высокой стороне силового трансформатора подстанции и улучшения синусоидальности напряжения на входе и выходе силового трансформатора. Между максимальным и минимальным уровнями регулирования напряжения питающей сети и/или тока нагрузки относительно номинального уровня выводится соответствующий промежуточный уровень регулирования напряжения разделенными соответствующими диапазонами регулирования напряжения, где диапазоны регулирования напряжения делятся на верхний и нижний. Кроме этого, создаются возможности обеспечения включения и выключения силового трансформатора без возникновения негативных влияний на нормальную работу электрооборудования систем электроснабжения, несмотря на нестабильности напряжения в питающей сети и(или) тока на нагрузке. Областью применения предлагаемого способа управления являются трансформаторные подстанции всех отраслей систем электроснабжения мощностью до 63 МВ⋅А напряжениями 35/(10-6) кВ и мощностью до 2,5 MB⋅А напряжениями (10-6)/0,4 кВ. Наиболее целесообразной областью применения предлагаемого способа являются трансформаторные подстанции систем электроснабжения, где возникает необходимость обеспечения многоступенчатого узкоподдиапазонного регулирования напряжения в пределах ±16% относительно номинального уровня напряжения на входе силового трансформатора и на нагрузке с высокими технико-экономическими показателями. 7 ил.

Способ управления многоступенчатым реакторно-тиристорным пускорегулирующим устройством трансформаторной подстанции, в состав которого входят три дополнительных и дополнительных промежуточных тиристорных ключа с естественной коммутацией, силовой контактор, дополнительный и дополнительный промежуточный реакторы на высокой стороне силового трансформатора, заключающийся в том, что в зависимости от нестабильности величины напряжения питающей сети и/или тока нагрузки включение и выключение силового трансформатора производят дополнительными промежуточными и/или дополнительными тиристорными ключами с естественной коммутацией, причем при включении силового трансформатора сначала двумя дополнительными промежуточными и/или дополнительными тиристорными ключами подключают две фазы его первичной обмотки к соответствующим фазам сети в момент перехода фазного напряжения третьей фазы сети через ноль, затем третьим дополнительным промежуточным и/или дополнительным тиристорным ключом подключают третью фазу первичной обмотки силового трансформатора к третьей фазе сети в момент перехода линейного напряжения двух других фаз сети через ноль, завершая процесс включения силового трансформатора с одновременной подготовкой его к регулированию напряжения, параллельно полностью открытым дополнительными промежуточными и/или дополнительными тиристорными ключами, посредством силового контактора, подключают дополнительный реактор, после чего производят регулирование напряжения на первичной обмотке силового трансформатора и поддерживают напряжения у потребителей на заданном уровне, а при выключении силового трансформатора сначала дополнительные промежуточные и/или дополнительные тиристорные ключи переводят в полностью открытое состояние, затем силовым контактором отключают дополнительный реактор и, в завершение процесса выключения силового трансформатора, снимают управляющие импульсы с дополнительных промежуточных и/или дополнительных тиристорных ключей с естественной коммутацией, при этом минимальный уровень регулирования напряжения на высокой стороне силового трансформатора задают коэффициентом трансформации силового трансформатора дополнительными тиристорными ключами при минимальном напряжении питающей сети и/или максимальном токе нагрузки при полностью выключенных реакторах и дополнительных промежуточных тиристорных ключах, отличающийся тем, что между заданными уровнями регулирования напряжения минимальным и максимальным относительно номинального уровня выведены промежуточный максимальный и промежуточный минимальный уровни регулирования напряжения, номинальный уровень регулирования напряжения в цепи первичной обмотки силового трансформатора задают суммарным сопротивлением дополнительного и дополнительного промежуточного реакторов при полностью открытых основных тиристорных ключах и полностью закрытых как дополнительных, так и основных промежуточных и дополнительных промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основном и основном промежуточном реакторах при номинальном напряжении питающей сети и токе нагрузки, а максимальный уровень регулирования напряжения задают суммарным сопротивлением основного, дополнительного, основного промежуточного и дополнительного промежуточного реакторов при включенном силовом контакторе и полностью закрытых как основных и дополнительных тиристорных ключах, так и основных промежуточных и дополнительных промежуточных тиристорных ключах при повышенном напряжении питающей сети и/или пониженном токе нагрузки, а промежуточный максимальный уровень регулирования напряжения на входе силового трансформатора задают суммарным сопротивлением дополнительного промежуточного, основного и дополнительного реакторов при полностью открытых основных промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как основных и дополнительных, так и дополнительных промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе и основном промежуточном реакторе при промежуточном повышенном напряжении питающей сети и/или промежуточном пониженном токе нагрузки, а промежуточный минимальный уровень регулирования напряжения задают сопротивлением дополнительного промежуточного реактора при полностью открытых дополнительных промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых основных промежуточных, основных и дополнительных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основном промежуточном, основном и дополнительном реакторах при промежуточном пониженном напряжении питающей сети и/или промежуточном повышенном токе нагрузки, при этом промежуточный максимальный уровень регулирования напряжения разделен на два диапазона - верхний и нижний, где верхний промежуточный максимальный диапазон регулирования напряжения находится между максимальным и промежуточным максимальным уровнями, который задают суммарным сопротивлением основного и дополнительного, основного промежуточного и дополнительного промежуточного реакторов при включенном силовом контакторе и не полностью открытых основных промежуточных тиристорных ключах при полностью закрытых как основных, так и дополнительных и дополнительных промежуточных тиристорных ключах при отклонении напряжения в питающей сети и/или тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, а нижний промежуточный максимальный диапазон регулирования напряжения находится между промежуточным максимальным и номинальным уровнями регулирования напряжения на входе силового трансформатора, и задают суммарным сопротивлением дополнительного промежуточного, основного и дополнительного реакторов при не полностью открытых как основных, так и основных промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как дополнительных, так и дополнительных промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе и основном промежуточном реакторе при возникновении нестабильности напряжения в питающей сети и/или тока в нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, кроме того, разделяют промежуточный минимальный уровень регулирования напряжения на два диапазона - верхний и нижний, где верхний промежуточный минимальный диапазон регулирования напряжения находится между номинальным и промежуточным минимальным уровнями, который задают суммарным сопротивлением дополнительного и дополнительного промежуточного реакторов при не полностью открытых как основных, так и дополнительных промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как основных промежуточных, так и дополнительных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основном и основном промежуточном реакторах в случае возникновения отклонения напряжения в питающей сети и/или тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, а нижний промежуточный минимальный диапазон регулирования напряжения находится между промежуточным минимальным и минимальным уровнями, который задают сопротивлением дополнительного промежуточного реактора при не полностью открытых как дополнительных, так и дополнительных промежуточных тиристорных ключах и полностью закрытых как основных, так и основных промежуточных тиристорных ключах при выключенных силовом контакторе, основном промежуточном, основном и дополнительном реакторах при нестабильности напряжения в питающей сети и/или тока на нагрузке между этими уровнями регулирования напряжения, причем между уровнями и диапазонами регулирования напряжения введена зона нечувствительности на изменение проводящего состояния как основных и дополнительных, так и основных промежуточных и дополнительных промежуточных тиристорных ключей, при которой отклонение напряжения на входе силового трансформатора и на нагрузке не превышает 0,45% от номинального уровня, кроме того, обеспечивается включение и выключение силового трансформатора при пяти уровнях и двух промежуточных диапазонах регулирования с высокими технико-экономическими показателями, где включение и выключение силового трансформатора при максимальном и промежуточном максимальном напряжении питающей сети и/или минимальном и промежуточном минимальном токе нагрузки выполняется основными промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как основных, так и дополнительных и дополнительных промежуточных тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора при номинальном напряжении питающей сети и/или номинальном токе нагрузки достигается основными тиристорными ключами при выключенных как дополнительных, так и основных промежуточных и дополнительных промежуточных тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора при промежуточном минимальном напряжении питающей сети и/или промежуточном максимальном токе нагрузки осуществляется дополнительными промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как основных и дополнительных, так и основных промежуточных тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора с высокими энергетическими показателями обеспечивается и при верхних и нижних промежуточных диапазонах регулирования напряжения, где включение и выключение силового трансформатора при промежуточном максимальном диапазоне напряжения в питающей сети и/или промежуточном минимальном диапазоне тока на нагрузке выполняются основными и основными промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как дополнительных, так и дополнительных промежуточных тиристорных ключах, а включение и выключение силового трансформатора при промежуточном минимальном диапазоне напряжения в питающей сети и/или промежуточном максимальном диапазоне тока на нагрузке выполняются дополнительными и дополнительными промежуточными тиристорными ключами при полностью закрытых как основных, так и основных промежуточных тиристорных ключах.