Комбінований багатофункціональний пристрій обмеження електромагнітних і ємнісних процесів в електричній мережі плазмотрона

Комбінований багатофункціональний пристрій обмеження електромагнітних і ємнісних процесів в електричній мережі плазмотрона, що містить індивідуальну живильну секцію, трифазний силовий трансформатор з живильною обмоткою, з'єднаною по схемі "зигзаг", і живленою обмоткою, з'єднаною по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю, комутаційні апарати живильної і живленої трансформаторних обмоток, трифазний трансформаторнореакторний компенсуючий пристрій з первинною і вторинною обмотками, з'єднаними по схемах "зірка" з виведеною нейтраллю і розімкнений "трикутник", регульованим компенсуючим реактором, приєднаним вводом в нейтраль первинної обмотки, а виводом до контуру заземлення при одночасному шунтуванні розімкнених виводів вторинної обмотки, і індивідуальними фазними роз'єднувачами, трифазні некеровані випрямлячі, що регулюють згладжуючий реактор і активний опір, плазмотрон, який відрізняється тим, що містить комбінований обмежувач фазних і лінійних пере U 2 41307 1 3 стабілізації горіння дуги плазмотрона при режимах змінних навантажень вказаних печей і роботах парових казанів при переходах на вказані види палива. Як прототип прийнята корисна модель "Багатофункціональний компенсуючий і симетрируючий пристрій обмеження електромагнітних і ємнісних процесів у електричній мережі плазмотрона" [див. патент України на корисну модель № , Кл. Н02Н, 2008]. Відносне підвищення ефективності пристрою забезпечується певною стабілізацією роботи плазмотрона завдяки наявності вже двох трифазних некерованих випрямлячів, з'єднаних паралельно між собою і живленим плазмотроном, які при функціональних зв'язках з пропонованими стандартними елементами забезпечують ефективність пристрою не лише в промислових, але і енергозабезпечуючих мережах 6-10-35кВ, включаючи власні потреби до 1000Вт з наявністю на підприємствах і в енергосистемах відповідних пристроїв релейного захисту і автоматики традиційних електромагнітних і ємнісних конструкцій. Проте розробки і впровадження в даний час потужних дугових сталеплавильних і руднотермічних печей не лише змінного, але і постійного струмів, а також парових казанів з підвищеними параметрами - температури і тиску пару блоків турбогенераторів вже мільйонних потужностей в кіловатах при врахуванні вищезгаданих технологічних змін їх режимів і сучасніших захисних пристроїв телемеханіки, комп'ютерних установок, обчислювальної техніки і програмуючих комплексів, заснованих вже на базі напівпровідникової техніки, вимагають комбінованих багатофункціональних випрямних пристроїв, відповідних змінюючих не лише в мережах вказаної напруги, але також в розподільних 110-150-220кВ і магістральних 330500-750кВ електричних мережах відповідно. Вказані вимоги можна забезпечити при послідовних, паралельних або індивідуальних режимах роботи трифазних некерованих випрямлячів, найбільш надійних в експлуатації завдяки наявності відповідних додаткових конструктивних елементів, що забезпечують функціональні зв'язки між ними і вказаними випрямлячами. У основу пропонованої корисної моделі поставлено завдання розробки найбільш ефективного пристрою для електричних мереж вказаної напруги, яке містить індивідуальну живлячу секцію з наявністю двообмотувального силового трансформатора, що живлять первинні обмотки якого з'єднані по схемі "зігзаг" з виведеною нейтраллю і живлені вторинні обмотки з'єднані теж по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю за наявності заземленого робочого нульового проводу, з'єднаного безпосередньо з нейтраллю вторинної обмотки і захисного нульового проводу з індивідуальним заземленням при відповідних лінійних комутаційних апаратах в первинній і вторинній мережі. До фаз живлячої мережі приєднані розроблені комбінований нелінійний обмежувач фазних і лінійних перенапружень із заземлюючим нелінійним опором в його нейтралі і трансформаторнореакторний компенсуючий пристрій з індивідуаль 41307 4 ними фазними роз'єднувачами, що складається з первинних обмоток, з'єднаних по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю і вторинних обмоток, з'єднаних по схемі розімкнений "трикутник" за наявності компенсуючого реактора з регулювальними відпаюваннями між нейтраллю первинних і розімкненими виводами вторинних обмоток за наявності регульованого шунтуючого активного опору і заземлюючого нелінійного опору, причому між нейтраллю первинної обмотки і нелінійним опором пристрою виконаний електричний зв'язок з наявністю індивідуального нульового роз'єднувача. До фаз живленої мережі приєднані теж розроблені нелінійний комбінований обмежувач фазних перенапружень з наявністю між його нейтраллю робочим і захисним нульовими проводам відповідних додаткових індивідуальних обмежувачів з ефективнішими нелінійними характеристиками, регульована конденсаторна батарея, з'єднана по схемі "зірка" при з'єднанні її нейтралі з вказаними нульовими проводами через індивідуальні роз'єднувачі, а також нелінійні реактори безпосередньо у фазах з відповідними характеристиками. До пропонованих вперше роздвоєних живлених фаз приєднані індивідуально трифазні некеровані випрямлячі з послідовно з'єднаним між ними роз'єднувачем, а між їх вводами і виводами теж приєднані індивідуальні роз'єднувачі за наявності регульованих згладжуючих реактора і активного опору з наявністю індивідуальних роз'єднувачів, приєднаних паралельно вказаним випрямлячам, а також вводу і заземленому виводу плазмотрона. На кресленні приведена електрична схема комбінованого і багатофункціонального пристрою обмеження електромагнітних і ємнісних процесів в електричній мережі плазмотрона, яке містить індивідуальну живлячу секцію 1, лінійні комутаційні апарати 2, комбінований нелінійний обмежувач 3 фазних і лінійних перенапружень, що заземляє нелінійний активний опір 4 в нейтралі обмежувача, трансформаторно-реакторний компенсуючий пристрій, що складається з первинних обмоток 5, з'єднаних по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю, вторинних обмоток 6, з'єднаних по схемі розімкнений "трикутник", компенсуючого реактора 7 з регулювальними відпаюваннями між нейтраллю первинних і розімкненими виводами вторинних обмоток, регульованого шунтуючого активного опору 8 і заземлюючого нелінійного активного опору 9 з індивідуальними фазними роз'єднувачами 10, первинні обмотки 11 силового трансформатора, з'єднані по схемі "зігзаг" з виведеною нейтраллю, електричний зв'язок 12 нейтралі первинних обмоток силового трансформатора із заземлюючим нелінійним активним опором за наявності в ній нульового роз'єднувача 13, вторинні обмотки 14 силового трансформатора, з'єднані по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю, робочий нульовий провід 15 і захисний нульовий провід 16 із стандартними позначеннями N і РЕ відповідно, лінійні комутаційні апарати 17, комбінований нелінійний обмежувач 18 фазних перенапружень з наявністю між його нейтраллю і нульовими проводами відповідних додаткових обмежувачів 19 і 20, нелінійні реактори 21 у фазах, трифазну регульовану конденсаторну 5 батарею 22, з'єднану по схемі "зірка" при з'єднанні її нейтралі з робочим і захисним нульовими проводами через роз'єднувачі 23 і 24, роздвоєні фази 25 і 26 з приєднаними індивідуально трифазними некерованими випрямлячами 27 і 28 з послідовно з'єднаними між ними роз'єднувачем 29, а між їх вводами і виводами приєднані роз'єднувачі 30 і 31, регульовані згладжуючий реактор 32 і активний опір 33 з наявністю індивідуальних роз'єднувачів 34 і 35, приєднані паралельно вказаним випрямлячам, а також вводу і заземленому виводу плазмотрона 36. Пристрій працює в декількох варіантах стосовно металургійних підприємств, особливо з дуговими сталеплавильними і рудно-термічними печами, а також тепловим електростанціям з традиційними паровими казанами, що обігріваються газом, мазутом або вугіллям. З врахуванням нестабільних технологічних режимів в початкових стадіях розплаву конгломерату при виникненнях короткочасних несиметричних і неповнофазних режимів, стабільного режиму плавлення і окислення перед випуском готової продукції з використанням від 15 до 20 відсотків споживаної проектної потужності, а також роботі парових казанів при неробочому режимі в процесі запуску і від мінімально допустимих до проектних потужностей енергоблоків при їх експлуатації, виникає необхідність в змінах параметрів плазмової дуги з метою збереження стабільності її горіння. У початковій стадії пічного розплаву або при роботі енергоблоку з проектною потужністю, необхідні максимальні проектні струми із стабільними характеристиками за відсутності стандартних частот 3, 5, 7, 11 гармонік не лише в струмі, але і при напрузі дуги плазмотрона 36, які забезпечуються послідовним з'єднанням трифазних некерованих вентилів 27, 28 при відключених роз'єднувачах 30, 31 з включеними роз'єднувачами 29, 34, 35, що забезпечують оптимальну величину на дузі з усуненням розривів струмів у випрямлячах, виключенням перехідних і коливальних процесів в результаті дій відповідних регульованих величин згладжуючого реактора 32 і активного опору 33 відповідно. Що стосується технологічних процесів стабілізації плавлення конгломерату в печі або режиму набору потужності енергоблоком при його запуску і необхідності забезпечення якості електричної енергії зниженням коливання, відхилення, несиметрії і несинусоїдальності вже напруги і відповідного струму, що не перевищують допустимі регламентовані величини, доцільно вказані випрямлячі 27, 28 з'єднати паралельно відхиленням роз'єднувача 29 і включенням роз'єднувачем 30, 31 при збереженні включеними роз'єднувачі 34, 35 з метою збереження вказаних ефективностей згладжуючим реактором 32 і активним опором 33 при горінні дуги плазмотрона 36. При окисленні металу перед випуском його з печі або роботі блоку в неробочому режимі при запуску, наборі потужності або зупинці виникає необхідність комбінованих регулювань змінних величин струмів і напруги в дузі плазмотрона 36, які можуть забезпечуватися індивідуальним вико 41307 6 ристанням нелінійних згладжуючого реактора 32 або активного опору 33, а також їх відключень роз'єднувачами 34, 35, включаючи можливість індивідуальних робіт некерованих випрямляча 27 або 28 при включеному роз'єднувачі 31 і відключених роз'єднувачах 29, 30 або навпаки включеному роз'єднувачі 30 і відключених роз'єднувачах 29, 31 відповідно завдяки роздвоєним фазам 25, 26, що забезпечують достатню стабілізацію напруги і струмів, особливо при живленні малопотужних вакуумних дугових печей або установок дугової електричної зварки. Трифазна регульована конденсаторна батарея 22, з'єднана по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю, яка з'єднана роз'єднувачами 23, 24 із заземленими робочим 15 і захисним 16 нульовими проводами при з'єднанні робочого проводу з нейтраллю вторинної обмотки 14 силового трансформатора забезпечує необхідне симетрування і обмежує величини фазної напруги при неповнофазних режимах в електричних мережах з ізольованою, компенсованою або ефективно заземленою нейтралями. Нелінійні реактори 21 знижують величини ударних струмів, що виникають при коротких замиканнях між електродами в трифазних електричних печах до безпечних величин з точки зору допустимості не лише динамічних, але і статичних струмів короткого замикання. Комбінований обмежувач 18 фазних перенапружень, з'єднаний по схемі "зірка" з наявністю між його нейтраллю і нульовими проводами 15, 16 відповідних індивідуальних обмежувачів 19, 20 забезпечує практично весь комплекс внутрішніх перенапружень, що виникають особливо при дугових замиканнях, ферорезонансних явищах і комутаційних процесах. При електричних пошкодженнях ізоляції вказаного електрообладнання, що живиться від вторинних обмоток 14 силового трансформатора, з'єднаного по схемі "зірка" з виведеною нейтраллю, відключаються комутаційні апарати 17, вказана обмотка опиняється в неробочому режимі, але наявність електричного зв'язку вказаної нейтралі із заземленим робочим нульовим проводом 15 унеможливлює зсув нейтралі мережі і явища перекидання фаз. З'єднання первинної обмотки 11 силового трансформатора по відомій схемі "зігзаг" з мінімальними результуючими індуктивними в обмотках і ємнісними між ними і землею опорами при виведеній нейтралі, заземленій за допомогою електричного зв'язку 12 і замкнутого нульового роз'єднувача 13 через заземлюючий нелінійний опір 9 вже забезпечують обмеження електричних, магнітних, електромагнітних і ємнісних режимів, що впливають з боку джерела живлення, тобто індивідуальній живлячій секції 1 при включених лінійних комутаційних апаратів 2. Більш того, наявністю трансформаторнореакторного компенсуючого пристрою, приєднаного до живлячих фаз індивідуальними роз'єднувачами 10 з первинною 5 і вторинною 6 обмотками, з'єднаними по схемах "зірка" з виведеною нейтраллю і розімкнений "трикутник" відповідно за на 7 41307 явності компенсуючого реактора 7 з регулювальними відпаюваннями між нейтраллю первинних і розімкненими виводами вторинних обмоток, регульованого шунтуючого активного опору 8 з вже вказаним заземлюючим нелінійним опором 9 забезпечуються практично повністю усунення не лише вказаних внутрішніх перенапружень, але і резонансних явищ при всіх можливих низьких, промисловою і високих частотах. Підвищена захисна ефективність і надійність комбінованого обмежувача 3, що забезпечує автоматично одночасні обмеження фазних і лінійних, не лише внутрішніх, але і імпульсних перенапружень, включаючи грозяні, при достатньому спрацьовуванні тільки фазних або лінійних елементів, полягає в наявності вперше введеного заземлюючого нелінійного опору 4, який забезпечує підвищену термічну стійкість нелінійних елементів завдяки обмеженню струмів спрацьовування при промислових і вказаних стандартних частотах або імпульсних діях відповідними змінними величинами нелінійних опорів. При можливому пошкодженні елементів трансформаторно-реакторного компенсуючого пристрою і його відключенні від живлячої мережі фазними роз'єднувачами 10, відключається роз'єднувач 13, що переводить первинну обмотку 11 силового трансформатора в допустимий режим з ізольованою нейтраллю з можливим автоматичним відключенням при необхідності лінійних комутаційних апаратів 2 від живлячої секції 1. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 8 Доцільно відзначити взаємні функціональні зв'язки між вказаними елементами, що забезпечують додаткове усунення нульових і зворотних потужностей при вказаних режимах роботи некерованих випрямлячів, виключення перетікань реактивних потужностей, а отже ефективні обмеження електричних втрат із забезпеченням підвищення рівня енергопостачання. Отже, захисний пристрій виключає безпосередні виникнення, а також взаємні трансформації вищезгаданих процесів в повному об'ємі між промисловими, розподільними і магістральними мережами високої напруги, включаючи їх низьковольтні мережі власних потреб, не лише при порушеннях технологічних процесів, але навіть можливих аварійних режимів і послідовних ситуацій. Джерела інформації: 1. Патент України на корисну модель №29231. Комбінований пристрій по обмеженню параметрів електромагнітних і ємкісних процесів в електричній мережі плазмотрона. Автори: Боровик Є.В., Журавльов Д.В., Назаров A.I. 2008p. 2. Патент України на корисну модель № . Багатофункціональний компенсуючий і симетрируючий пристрій обмеження електромагнітних і ємнісних процесів в електричній мережі плазмотрона. Автори: Боровик Є.В., Журавльов Д.В., Назаров A.I. 2008p. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601