×
19.01.2018
218.016.0ab6

Результат интеллектуальной деятельности: ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002632194
Дата охранного документа
03.10.2017
Аннотация: Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении нагрузки на полупроводниковые коммутационные элементы переключателя. В трансформаторе первичная или вторичная сторона по выбору регулируется посредством ступенчатого переключателя. С регулируемой стороны трансформатора предусмотрены основная обмотка и, по меньшей мере, одна регулировочная обмотка, коммутируемая ступенчатым переключателем. Основная обмотка разделена на две части (1, 2). По меньшей мере одна регулировочная обмотка и коммутирующий ее ступенчатый переключатель (3) электрически включены между обеими частями (1, 2) основной обмотки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к трансформатору со ступенчатым переключателем для безразрывного переключения между частями регулировочной обмотки трансформатора.

Устройства для безразрывного переключения между ответвлениями обмоток ступенчатого трансформатора давно известны из уровня техники. Соответствующие ступенчатые трансформаторы, которые должны регулироваться, содержат ступенчатую регулировочную обмотку с первичной или с вторичной стороны. Обмотка с регулируемой стороны трансформатора, в общем, состоит из постоянной части основной обмотки, и собственно регулировочной обмотки, имеющей несколько ответвлений. Это подробно пояснено, например, в публикации «Axel Krдmer: On-Load Tap-Changers for Power Transformers», опубликованной в 2000 г.

Таким образом, к известному уровню техники относится тот факт, что регулируемый ступенчатый трансформатор содержит со своей регулируемой стороны основную обмотку и последовательно включенную с ней ступенчатую регулировочную обмотку.

После того как в предшествующие ступенчатые устройства были введены механические коммутационные элементы для переключения между отдельными ответвлениями регулировочной обмотки, уже много лет назад получили распространение вакуумные коммутационные элементы. Наконец, в последнее время предложены также полупроводниковые коммутационные элементы для безразрывного переключения между такими ответвлениями обмоток. Такие полупроводниковые коммутационные элементы имеют множество преимуществ: возможно переключение без механических конструктивных элементов, однако они относительно чувствительны к перенапряжениям. В уровне техники такие полупроводниковые коммутационные элементы постоянно подвержены большой нагрузке при нагрузке грозовым напряжением во время испытания трансформатора, а также при переходных режимах в сети (например, при переключении элегазовых вакуумных силовых переключателей (SF6).

Задача изобретения состоит в создании трансформатора, в котором электрическая нагрузка полупроводниковых коммутационных элементов, используемых в ступенчатом переключателе, минимизирована.

Эта задача решается с помощью изобретения согласно пункту 1 формулы изобретения. Дополнительные пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным усовершенствованным вариантам изобретения.

В основу изобретения положена общая идея - основную обмотку, являющуюся единой согласно уровню техники, разделять с регулируемой стороны трансформатора на две одинаковые части и предусмотреть между этими частями обмоток регулировочную обмотку, а на ней, в свою очередь, соответствующий ступенчатый переключатель.

Это изобретение по сравнению с уровнем техники имеет множество преимуществ. Прежде всего, с одной стороны, полупроводниковые коммутационные элементы больше не нагружаются полной амплитудой волны грозового напряжения, поскольку предварительно включен соответствующий импеданс половины основной обмотки. Поскольку квази-предвключенная часть основной обмотки также поглощает энергию волны грозового напряжения, схема защиты коммутационных элементов также может быть упрощена, что ведет к экономии затрат и места. Кроме того, полупроводниковые коммутационные элементы могут использоваться с меньшим блокирующим/запирающим напряжением, поскольку они в первую очередь рассчитываются по нагрузке грозовым напряжением, а не максимальным импульсным переменным напряжением.

Предвключенная часть разделенной основной обмотки согласно изобретению действует как дроссель для быстрых переходов на сетевом проводе, полупроводниковые коммутационные элементы и в этом случае не нагружаются полной амплитудой и крутизной фронта, поскольку отдельные части обмотки оказывают демпфирующее воздействие как предвключенный дроссель.

Особенно предпочтительно, чтобы конструкция обмотки для разделенной основной обмотки была рассчитана симметричной; благодаря этому силовое воздействие в случае короткого замыкания минимизируется.

Изготовление обеих частей разделенной основной обмотки, согласно изобретению, предпочтительно, может быть разделено на отдельные слои.

Ниже изобретение еще более подробно поясняется со ссылкой на чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - вариант осуществления трансформатора согласно изобретению со ступенчатым переключателем,

фиг. 2 - другой вариант осуществления изобретения,

фиг. 3 - таблица ступеней напряжения, получаемая при варианте осуществления согласно фиг. 2,

фиг. 4 - третий вариант осуществления изобретения.

На фиг. 1 в первом варианте осуществления изобретения изображен трансформатор, первичная и вторичная стороны которого отделены друг от друга штрихпунктирной линией. С левой стороны изображения показана первичная сторона, на которой должно осуществляться регулирование. Согласно изобретению предусмотрена разделенная обмотка, состоящая из двух идентичных частей 1, 2 основной обмотки. Между ними установлен ступенчатый переключатель 3, выделенный штриховой линией. Ступенчатый переключатель 3 содержит на данной фиг., как простейший случай, регулировочную обмотку 4, окруженную коммутационными элементами S в виде моста. В качестве коммутационных элементов S используются антипараллельные пары тиристоров, IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором) или тому подобные полупроводниковые коммутационные элементы. В этом простейшем случае изобретения регулировочная обмотка 4 может подключаться и отключаться. На данной фиг. изображен еще один переключатель 5, так называемый переключатель аварийного запуска (Black-Start), обеспечивающий продолжение работы трансформатора даже при выходе из строя регулятора или полупроводниковых коммутационных элементов. С правой стороны изображена вторичная обмотка 6. С помощью ссылочных позиций 7 и 8 обозначены начало и конец всей структуры обмотки с первичной стороны.

На фиг. 2 изображен усовершенствованный вариант изобретения. При этом ступенчатый переключатель 3 состоит из нескольких частей W1, W2, W3 регулировочной обмотки. На данной фиг. ступенчатый переключатель 3 состоит из трех отдельных модулей М1, М2, М3. Первый модуль М1 содержит первую часть W1 обмотки, а также две шунтирующие цепи по обе стороны от нее, содержащие каждая по схеме последовательного соединения, состоящей из двух полупроводниковых коммутационных элементов S1.1 и S1.2, или соответственно S1.3, или соответственно S1.4. Между обоими последовательно включенными коммутационными элементами предусмотрено соответствующее ответвление М1.1 или соответственно М1.2 от середины. Отдельные полупроводниковые коммутационные элементы на данной фиг. и на последующих фигурах показаны лишь схематично как простые переключатели. На практике они содержат параллельно включенные пары тиристоров, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или других полупроводниковых коммутационных элементов. Они могут также содержать, соответственно, схему последовательного или параллельного соединения из нескольких таких отдельных полупроводниковых коммутационных элементов.

Одно ответвление М1.2 от середины электрически соединено с частью 2 основной обмотки. Другое ответвление М1.1 от середины соединено с ответвлением М2.1 от середины второго модуля М2. Этот второй модуль М2 сконструирован идентично, он также содержит часть W2 обмотки, а также обе схемы последовательного соединения, состоящие из двух полупроводниковых коммутационных элементов S2.1 и S2.2 и S2.3, S2.4, соответственно. Точно так же между соответствующими схемами последовательного соединения снова предусмотрены ответвления М2.1 и М2.2 от середины. Коммутация ответвления М2.1 от середины с первым модулем М1 уже была пояснена, второе ответвление М2.2 от середины, со своей стороны, соединено с ответвлением М3.2 от середины третьего модуля М3.

Этот третий модуль М3, в свою очередь, сконструирован идентично. Он, в свою очередь, содержит часть W3 обмотки, а также обе схемы последовательного включения, состоящей из полупроводниковых коммутационных элементов S3.1 и S3.2 или соответственно S3.3 и S3.4, а также расположенные между ними ответвления М3.1 и М3.2 от середины. Еще не упомянутое до сих пор ответвление М3.1 от середины третьего и в данном случае последнего модуля М3 электрически соединено с частью 1 основной обмотки.

Три описанных здесь модуля М1…М3 отличаются лишь размерами соответствующих частей W1…W3 обмоток.

Часть W2 обмотки во втором модуле М2 в данном случае содержит трехкратное число витков части W1 обмотки в первом модуле М1. Часть W3 обмотки в третьем модуле М3 в данном случае содержит шестикратное число витков части W1 обмотки в первом модуле М1.

На фиг. 3 изображена коммутационная таблица ступенчатого переключателя 3 согласно изобретению, показанного на фиг. 2. Символ «0» означает, что соответствующая часть обмотки не включена, то есть шунтирована. Символ «+» означает, что соответствующая часть обмотки подключена к обмотке 2 высшего напряжения в том же направлении. Наконец, символ «-» означает, что соответствующая часть обмотки подключена к обмотке 2 высшего напряжения в противоположном направлении.

В коммутационной таблице изображены десять ступеней напряжения, получающиеся, если к напряжению ступени обмотки 2 высшего напряжения добавить другие частичные напряжения. Эти частичные напряжения получаются из-за различного согласного включения, встречного включения или шунтирования отдельных частей W1…W3 обмоток. Показано, что определенные ступени напряжения являются излишними, то есть генерируются в результате различных коммутационных состояний.

Точно так же возможно, однако в таблице это не показано, из напряжения в обмотке 2 высшего напряжения вычитать соответствующие частичные ступенчатые напряжения в другом направлении. Следовательно, в общей сложности в этом варианте осуществления получается двадцать одна возможная ступень напряжения. Ступенчатый переключатель находится в среднем положении, обозначенном в данном случае через N. В этом случае части 1 и 2 основной обмотки соединены друг с другом непосредственно.

Показанное согласное включение или соответственно встречное включение, или шунтирование отдельных частей W1…W3 обмоток производится соответствующим коммутированием полупроводниковых коммутационных элементов S1.1…S3.4.

На фиг. 4 изображен очередной вариант осуществления изобретения.

Между частями 1 и 2 основной обмотки установлено в данном случае не показанный ступенчатый переключатель 3. Он содержит два последовательно включенных коммутационных узла А и В. Первый коммутационный узел А, со своей стороны, содержит схему параллельного включения из двух ветвей 9 и 10. В первой ветви 9 предусмотрены два полупроводниковых коммутационных блока S1, S2, включенные последовательно друг с другом. Во второй параллельной ветви 10 по схеме последовательного включения друг с другом предусмотрены два других полупроводниковых коммутационных блока S3, S4. Между обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S1, S2 в первой ветви 9 и обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S3, S4 во второй ветви 10 установлена первая часть W1 регулировочной обмотки.

Второй коммутационный узел В содержит схему параллельного включения трех ветвей 11, 12 и 13. В третьей ветви 11 по схеме последовательного включения друг с другом предусмотрены два полупроводниковых коммутационных блока S5, S6, в четвертой ветви 12 по схеме последовательного включения друг с другом - два полупроводниковых коммутационных блока S7, S8 и в пятой ветви 13 по схеме последовательного включения друг с другом - два полупроводниковых коммутационных блока S9, S10. Между обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S5, S6 в третьей ветви 11 и обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S7, S8 в четвертой ветви 12 установлена вторая часть W2 регулировочной обмотки, а между обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S7, S8 в четвертой ветви 12 и обоими последовательно включенными полупроводниковыми коммутационными блоками S9, S10 в пятой ветви 13 - третья часть W3 обмотки. В этом варианте осуществления второй коммутационный узел В электрически соединен с частью 2 основной обмотки.

В рамках изобретения возможны самые разные варианты осуществления ступенчатого переключателя 3 с самым разным числом регулируемых частей обмотки и с самыми разными соединениями посредством полупроводниковых коммутационных элементов. Во всех этих вариантах осуществления важно только, чтобы со стороны трансформатора был предусмотрен соответствующий ступенчатый переключатель 3 между обеими частями 1, 2 разделенной основной обмотки согласно изобретению, подлежащей регулированию.


ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
ТРАНСФОРМАТОР СО СТУПЕНЧАТЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 21-30 из 48.
29.12.2017
№217.015.fddc

Переключатель ступеней нагрузки

Данное изобретение относится к переключателю ступеней нагрузки для безразрывного переключения между различными ответвлениями обмотки ступенчатого трансформатора. При этом как блок (7) контактов селектора, так и переключательные средства (16, 17) для безразрывного переключения нагрузки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638037
Дата охранного документа: 11.12.2017
19.01.2018
№218.015.ffd5

Способ контроля переключателя ступеней

Изобретение относится к способу контроля переключателя ступеней. Для синхронизации непрерывно определяется ток (I) на переключателе нагрузки, находится эффективное значение (I), и это значение дифференцируется. Соответствующий момент (t) времени, в который наступает максимум или минимум...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629566
Дата охранного документа: 30.08.2017
20.01.2018
№218.016.16e0

Устройство для калибровки системы измерения мощности для силовых трансформаторов

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройству для калибровки системы измерения мощности для силовых трансформаторов. Устройство содержит трансформатор высокого напряжения, преобразователь контрольного напряжения, контрольный измерительный кабель, устройство оценки контрольных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635833
Дата охранного документа: 16.11.2017
17.02.2018
№218.016.2d2b

Способ настройки переключателя ступеней нагрузки

Изобретение относится к способу настройки переключателя ступеней нагрузки для переключения между различными отводами обмотки ступенчатого трансформатора. Техническим результатом является достижение предопределенного рабочего положения переключателя ступеней нагрузки, при этом после ввода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643509
Дата охранного документа: 02.02.2018
04.04.2018
№218.016.33e5

Способ и устройство для контроля проходных изоляторов конденсатора для трехфазной сети переменного тока

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу и устройству для контроля проходных изоляторов конденсатора для трехфазной цепи переменного тока. Способ контроля проходных изоляторов конденсатора (2a, 2b, 2c) для трехфазной сети переменного тока, выполненных с проводником...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645715
Дата охранного документа: 28.02.2018
29.05.2018
№218.016.566d

Устройство и способ для уменьшения обратных воздействий на электрическую сеть при эксплуатации электродуговой печи

Раскрыто устройство и способ для уменьшения обратных воздействий на электрическую сеть при эксплуатации электродуговой печи (10). Электродуговая печь (10) имеет три ветви (7) в каждом случае с одним электродом (4). В каждой ветви предусмотрен датчик (15) для измерения протекающего в данный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654524
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.5694

Устройство и способ для основанной на протекающем процессе регулировки мощности электродуговой печи

Раскрыто устройство и способ для основанной на процессе регулировки мощности электродуговой печи (10). При помощи нескольких типов (15, 16, 17) датчиков регистрируются текущие рабочие параметры электродуговой печи (10) в зависимости от времени. Из результатов измерений блок (30) управления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654519
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.56c1

Устройство и способ для регулировки электродуговой печи на начальной фазе процесса расплавления

Раскрыто устройство и способ для регулировки электродуговой печи (10) на начальной фазе процесса расплавления. В каждой ветви (7) электродуговой печи (10) предусмотрен датчик (16) для измерения текущего напряжения и датчик (15) для измерения протекающего в данный момент тока. При помощи блока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654520
Дата охранного документа: 21.05.2018
25.06.2018
№218.016.6758

Способ осуществления процесса переключения в переключателе ступеней нагрузки

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. В способе осуществления процесса переключения в переключателе ступеней нагрузки между ответвлениями обмоток ступенчатого трансформатора процесс переключения переключателя ступеней нагрузки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658290
Дата охранного документа: 20.06.2018
05.09.2018
№218.016.837a

Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и надежности поддержания общей устойчивости системы местной электросети внутри заданных предельных значений, достигается за счет устройства (1) и способа для управления устойчивостью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665700
Дата охранного документа: 04.09.2018
Показаны записи 21-29 из 29.
29.12.2017
№217.015.fddc

Переключатель ступеней нагрузки

Данное изобретение относится к переключателю ступеней нагрузки для безразрывного переключения между различными ответвлениями обмотки ступенчатого трансформатора. При этом как блок (7) контактов селектора, так и переключательные средства (16, 17) для безразрывного переключения нагрузки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638037
Дата охранного документа: 11.12.2017
19.01.2018
№218.015.ffd5

Способ контроля переключателя ступеней

Изобретение относится к способу контроля переключателя ступеней. Для синхронизации непрерывно определяется ток (I) на переключателе нагрузки, находится эффективное значение (I), и это значение дифференцируется. Соответствующий момент (t) времени, в который наступает максимум или минимум...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629566
Дата охранного документа: 30.08.2017
20.01.2018
№218.016.16e0

Устройство для калибровки системы измерения мощности для силовых трансформаторов

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройству для калибровки системы измерения мощности для силовых трансформаторов. Устройство содержит трансформатор высокого напряжения, преобразователь контрольного напряжения, контрольный измерительный кабель, устройство оценки контрольных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635833
Дата охранного документа: 16.11.2017
17.02.2018
№218.016.2d2b

Способ настройки переключателя ступеней нагрузки

Изобретение относится к способу настройки переключателя ступеней нагрузки для переключения между различными отводами обмотки ступенчатого трансформатора. Техническим результатом является достижение предопределенного рабочего положения переключателя ступеней нагрузки, при этом после ввода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643509
Дата охранного документа: 02.02.2018
04.04.2018
№218.016.33e5

Способ и устройство для контроля проходных изоляторов конденсатора для трехфазной сети переменного тока

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу и устройству для контроля проходных изоляторов конденсатора для трехфазной цепи переменного тока. Способ контроля проходных изоляторов конденсатора (2a, 2b, 2c) для трехфазной сети переменного тока, выполненных с проводником...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645715
Дата охранного документа: 28.02.2018
29.05.2018
№218.016.566d

Устройство и способ для уменьшения обратных воздействий на электрическую сеть при эксплуатации электродуговой печи

Раскрыто устройство и способ для уменьшения обратных воздействий на электрическую сеть при эксплуатации электродуговой печи (10). Электродуговая печь (10) имеет три ветви (7) в каждом случае с одним электродом (4). В каждой ветви предусмотрен датчик (15) для измерения протекающего в данный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654524
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.5694

Устройство и способ для основанной на протекающем процессе регулировки мощности электродуговой печи

Раскрыто устройство и способ для основанной на процессе регулировки мощности электродуговой печи (10). При помощи нескольких типов (15, 16, 17) датчиков регистрируются текущие рабочие параметры электродуговой печи (10) в зависимости от времени. Из результатов измерений блок (30) управления и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654519
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.56c1

Устройство и способ для регулировки электродуговой печи на начальной фазе процесса расплавления

Раскрыто устройство и способ для регулировки электродуговой печи (10) на начальной фазе процесса расплавления. В каждой ветви (7) электродуговой печи (10) предусмотрен датчик (16) для измерения текущего напряжения и датчик (15) для измерения протекающего в данный момент тока. При помощи блока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654520
Дата охранного документа: 21.05.2018
01.03.2019
№219.016.cda7

Ступенчатый переключатель

Изобретения относятся к ступенчатым переключателям для переключения без разрыва цепи между различными ответвлениями обмоток трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения по принципу быстродействующего переключателя с шунтирующими резисторами или по принципу реакторного переключателя....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002324994
Дата охранного документа: 20.05.2008
+ добавить свой РИД