Пересувна шахтна трансформаторна підстанція

Пересувна шахтна трансформаторна підстанція, що містить вимикальний апарат у колі високої 3 нульової точки вторинної обмотки силового трансформатора або штучної нульової точки, до його входу приєднано вторинну обмотку трансформатора власних потреб, послідовно з якою приєднано первинну обмотку розділового трансформатора, а до його вторинної обмотки - вхід другого випрямляча, до виходу якого приєднано основні чутливі елементи вимикальних апаратів у колі низької напруги (патент України від 25.07.2011, Н02Н 3/17). Особливістю даної підстанції є наявність однієї вторинної обмотки, від якої відходять не менше двох виводів з вимикачами, що дозволяє мати живлення від однієї вторинної обмотки по двох і більше напрямах. Робота підстанції полягає в наступному. Для вмикання в роботу підстанції необхідно вимикальний апарат (роз'єднувач або вимикач) перевести в положення «увімкнено». Після цього висока напруга надходить на первинну обмотку трансформатора і в результаті електромагнітних процесів на вторинній обмотці отримуємо знижену напругу, яка подається на вхід вимикачів першого і другого виводів. Потім уручну здійснюють перемикання вимикачів в увімкнений стан і трансформаторна підстанція як джерело живлення підготовлена до роботи. Від підстанції за допомогою кабелів напруга через магнітні пускачі подається до конкретних струмоприймачів. Вимикання напруги зі струмоприймачів здійснюють як за допомогою магнітних пускачів, так і за допомогою вимикачів в кожному виводі. Для цього необхідно натиснути кнопку «стоп» в колі блока дистанційного вимикання. У разі спрацьовування електричного захисту з боку низької напруги вимикається вимикач пошкодженого виводу, і подача напруги припиняється. При пошкодженні в колі живлення високої напруги відбувається вимикання комплектного розподільного пристрою і підстанція повністю знеструмлюється. Розглянутій підстанції, визначеній за найближчий аналог, властиві наступні недоліки. 1. Електрична схема підстанції з однією вторинною обмоткою трансформатора не дозволяє понизити струми к. з. при пошкодженні в приєднанні електричної мережі, а також не дозволяє забезпечити вимикання приєднання в режимі к. з. за допомогою магнітних пускачів. 2. У підстанціях підвищеної потужності для забезпечення розриву електричного кола в разі пошкодження приєднання в одному з виводів, необхідно одночасно вимкнути обидва вимикачі, що знижує працездатність такої підстанції, як джерела живлення. 3. Неможливо розділити вихідну потужність між виводами, тому в режимі к. з. всю потужність прикладено до пошкодженої ділянки і вимикач цього виводу не здатний вимкнути споживача. 4. Потужні підстанції з однією вторинною обмоткою мають значні втрати потужності в магнітопроводі і обмотках у зв'язку зі зростанням струму навантаження і, крім того, в них різко збільшується струм к. з., тепловиділення (пропорційно квадрату робочого струму) і механічні зусилля між обмотка 67063 4 ми. Останнє негативно позначається на стані ізоляції, знижуючи її механічну і електричну міцність і, в цілому, ізоляційні властивості. У основу корисної моделі поставлено задачу зі створення пересувної шахтної трансформаторної підстанції, в якій зміна схемного вирішення вторинної обмотки трансформатора дозволить підвищити сумарну потужність підстанції та струмоприймачів, що підключаються, що, у свою чергу, значно знизить струми короткого замикання, втрати потужності, тепловиділення і механічні зусилля між обмотками, і, отже, підвищить безпеку використання електроенергії в підземних умовах шахт. Крім того, така підстанція дозволить знизити витрати, необхідні для забезпечення електропостачання ділянок шахт. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пересувній шахтній трансформаторній підстанції, що містить вимикальний апарат у колі високої напруги, силовий знижуючий трансформатор, вихідні вимикальні апарати в колі виводів нижчої напруги, кожний з яких оснащений блоками електричного захисту і блоком дистанційного керування, згідно з корисною моделлю, низьку сторону знижувального трансформатора виконано з двома і більше обмотками, до виводів яких приєднано вихідні вимикальні апарати, при цьому обмотки електрично розділені. Оцінюючи досвід використання пересувних шахтних трансформаторних підстанцій, їх електричні параметри і умови використання потужності трансформатора, запропоновано нову концепцію електричної схеми підстанції, яка полягає в розділенні вихідної потужності трансформатора шляхом введення з боку низької напруги двох і більше обмоток, при цьому останні між собою розділені електрично. Такий підхід дозволить: - знизити струми к. з. в кабельних приєднаннях до струмоприймачів; - зменшити втрати потужності в магнітопроводі і обмотках трансформатора; - оптимально розподілити потужність підстанції між підключеними струмоприймачами; - знизити тепловиділення трансформатора; - зменшити у два рази кількість підстанцій в структурі системи електропостачання, наприклад, очисного комплексу; - зменшити механічні зусилля в обмотках при поштовхах навантаження і в режимі к. з.; - поліпшити умови роботи ізоляції обмоток трансформатора; - знизити витрати на обладнання і кабелі при улаштуванні системи електропостачання в шахтах; - підвищити безпеку вживання електричної енергії в шахтах. За допомогою окремих вторинних обмоток і підключених до них вимикачів утворюються декілька відособлених (незалежних) ліній живлення. Таке рішення дозволяє розділити вихідну потужність трансформатора в різних співвідношеннях з урахуванням реальної встановленої потужності споживачів. 5 Зниження вихідної потужності дозволяє значно зменшити струм к. з. і втрати потужності в обмотках і магнітопроводі. Крім того, забезпечується робота підстанції зі зниженою одиничною потужністю кожної обмотки, проте підвищеною сумарною потужністю підстанції. На кресленні наведено принципову схему запропонованої підстанції. Підстанція містить відділення 1 високої напруги, в якому розміщено вимикальний апарат 2, приєднаний до кола напругою 6000 В, відділення 3, в якому розміщений силовий знижуючий трансформатор 4 з вторинними обмотками 5 і 6, відділення 7 низької напруги. У відділенні 7 розміщені знижуючий трансформатор 8, апарат 9 для захисту від витоку струму на землю, трансформатори струму 10 і вимикачі 11. Як видно, в кожному виводі передбачені однакові пристрої захисту і вимикання. Підстанція працює так. Напруга 6 кВ від комплектного розподільного пристрою (на кресленні не наведено) подається на вхід підстанції. При вмиканні апарату 2 напруга 6 кВ подається на первинну обмотку трансформатора 4. У його вторинних обмотках 5 і 6 отримуємо знижену напругу 660 та/або 1140 В, яка поступає до вимикачів 11. Вмикання будь-якого вимикача 11 забезпечує подачу напруги до розподільного пункту ділянки шахти. Вимикачі 11 можуть бути з ручним або дистанційним вмиканням. Вимикання постійно здійснюється дистанційно з пульта управління, встановленого згідно зі структурою системи управління. Встановлені у відділенні 7 блоки електричного захисту і управління не наведено, оскільки вони не є новими і відповідають тим блокам, які передбачені у відомих підстанціях. На кресленні лише наведені знижуючий трансформатор 8, від якого живляться блоки електричних захистів і блок управління вимикачем 11, а також приєднання до силового кола кожної обмотки апарата 9 для захисту від витоків струму на землю. Трансформатори струму 10 є первинними датчиками в блоці захисту від струмів короткого замикання. Вперше в трансформаторі шахтної підстанції з боку низької напруги введено дві обмотки 5 і 6, які не сполучені між собою електрично. Наявність двох і більше обмоток дозволяє мати два і більше незалежних напрями живлення і, що особливо важливо, розділити вихідну потужність в потрібному співвідношенні з урахуванням конкретного навантаження споживачів. Це дозволяє зберегти існуючу структуру відділення низької напруги з вимикачами, підключеними до кожної обмотки. Вимикачі до 1000 кВА в даний час серійно випускаються. 67063 6 До теперішнього часу в схемі потужних підстанцій вимикачі з боку низької напруги відсутні. Це пояснюється тим, що вони не випускаються на потужність більше 1000 кВА. Тому в потужних підстанціях вимикач встановлюють лише з боку високої напруги, що суперечить вимогам державного стандарту на підстанції (ГОСТ 16837 Подстанции рудничные комплектные трансформаторные взрывобезопасные передвижные. Общие технические условия). При використанні запропонованого технічного рішення досягається наступний позитивний ефект, що полягає в тому, що: а) запропонована нова стратегія конструювання трансформаторних підстанцій, в якій зроблено перехід від одиничної корисної потужності до повної потужності, яка є сумою потужностей не менше двох вторинних обмоток знижувального трансформатора, що дозволяє: - зменшити вихідну потужність кожного виводу і, тим самим, знизити навантаження на конструктивні елементи і пристрої електричного кола підстанції, у тому числі електродинамічні; - знизити струми к. з., що полегшує передачу електроенергії кабелями і забезпечує стійке вимикання електричного кола магнітними пускачами в режимі к. з.; - використовувати вимикачі, що серійно випускаються, у виводах з боку низької напруги; - здійснювати розробку підстанцій відповідно до діючого стандарту; - зберегти традиції, що склалися, при експлуатації і обслуговуванні підстанцій; - знизити економічні витрати при улаштуванні електропостачання у шахтах; - зменшити довжину РП ділянки шахти, оскільки замість двох підстанцій використовується одна; - підвищити безпеку експлуатації підстанції з огляду на те, що з боку високої напруги в підстанції розміщено лише вимикальний апарат і відсутні інші електричні пристрої; - передбачати оптимальні співвідношення вихідної потужності у виводах з боку низької напруги з урахуванням конкретного навантаження споживачів; - застосовувати одну підстанцію замість двох в структурі електропостачання тупикових виробок, в яких потрібне резервування живлення вентиляторів місцевого провітрювання; - знизити трудомісткість робіт і економічні витрати при виготовленні підстанцій на заводі; б) покращені умови експлуатації ізоляції за рахунок зниження тепловиділення і електродинамічного впливу на обмотки, що забезпечує підвищення терміну служби підстанції. В цілому запропоноване рішення вперше відкриває новий напрям в створенні пересувних шахтних трансформаторних підстанцій. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 67063 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601