Система фільтрокомпенсації з енергозберігаючою теплорекуперацією

Система фільтрокомпенсації з енергозберігаючою теплорекуперацією із декількох резонансних контурів - послідовних LC-фільтрів з секцій конденсаторних батарей підключених до керованих відгалужень реакторів, які приєднані до затискачів паралельно за допомогою тиристорного комутатора для підключення, до електроспоживача і датчиків миттєвих значень напруги та струму в ланцюгах електроспоживача, яка відрізняється тим, що на магнітних осердях розташовані однофазні багатообмоткові з відпайками реактори-трансформатори, до відпайок первинних обмоток постійно та з допомогою керованих ключів приєднані ступені конденсаторних батарей, а первинні обмотки трьох фаз тиристорними регуляторами з'єднані в трипроменеву зірку, до перших вторинних обмоток трьох фаз за допомогою тиристорних регуляторів підключені проточні індукційні теплоенергорекуператори (ІТЕР), корпуси і перегородки проточних каналів яких з'єднані в ланцюги послідовних RL-нагрівальних елементів, частина яких приєднана до відпайок вторинних обмоток постійно, а приєднані до ІТЕР конденсаторні батареї зібрані з ними в схеми комбінованих RLCфільтрів, при цьому паралельно приєднані до RL-елементів за допомогою керованих ключів конденсатори налагоджені в режим резонансу, а при різких тимчасових зростаннях реактивних навантажень всі конденсатори RLC-фільтрів тимчасово паралельно підключаються до вторинних обмоток, другі вторинні обмотки трьох фаз з'єднані між собою в схему трикутника, а до них приєднані додаткові ІТЕР і конденсаторні батареї, які за допомогою керованих ключів включені між собою в схему трипроменевої зірки, при різких зростаннях реактивних навантажень підключені паралельно до вторинних обмоток, треті вторинні обмотки фаз між собою і з конденсаторною батареєю включені послідовно в схему відкритого трикутника, а в розрив схеми включений за допомогою тиристорного регулятора автономний ІТЕР з підключеною до частини його RL-елементів конденсаторною батареєю, яка налагоджена в режим резонансу з індуктивністю цих RLелементів, а при різкому тимчасовому зростанні реактивного навантаження підключається паралельно ІТЕР, датчики миттєвих значень струму до і після місця підключення до електромережі фільтро-компенсуючої та теплорекуперуючої установки, а також датчики миттєвих значень напруги в ланцюзі навантаження підключені до мікропроцесорної системи авторегулювання, до якої приєднані всі регульовані ключі в ланцюгах конденсаторних батарей і тиристорні регулятори в ланцюгах первинних обмоток реакторівтрансформаторів і в ланцюгах підключення ІТЕР, а також ключі підключення до даного вузла резервних чи тимчасово незавантажених конденсаторних батарей, установлених в інших вузлах фільтрокомпенсації, вводи і виводи рекупераційних каналів основного та додаткового ІТЕР включені між собою послідовно, та як і автономний ІТЕР, підключені до накопичувальної ємності системи теплорекуперації через зворотні клапани, циркуляційні пристрої і ізолюючі теплостійкі вставки. Галузь техніки до якої належить корисна модель - електротеплоенергетика, схеми і установоки фільтро-компенсації в електромережах, системи та пристрої зниження енергії тепловтрат в установках фільтро-компенсації, її рекуперація для наступного використання. Галузь застосування - енерго-теплозберігаючі фільтро-компенсуючі рекуперуючі установки; сис Г Ю СО 00 8357 теми енергозабезпечення змінних і нелінійних навантажень . Рівень техніки - в галузі якісного енергозабезпечення енергоємних та нелінійних енергонавантажень, фільтро-компенсації і енерготеплозбереження, ефективних систем відбору енергії тепловтрат та її рекуперації. В вітчизняній та зарубіжній практиці відомі ефективні способи та пристрої забезпечення фільтро-компенсації, аналогічні описаним в [авторських свідоцтвах: №2127108, №2001468, №1343496, №1206878, №1050036, №1012388, №817858 та інші]. Але в плані їх функціональних можливостей та енерго-теплозбереження всім їм присущі такі суттєві недоліки, як обмежена універсальність схем та низькі енергетичні характеристики з-за значного виділення тепла в реакторах фільтрокомпенсуючи установок, яке ніяким чином не використовується. Не розроблені системи та пристрої рекуперації енергії тепловтрат іншим технологіям, тощо. Відомі і устройства нагріва теплоносія (повітря, рідина), в яких через проточну конструкцію з розташованими в середині нагрівальним елементом пропускають теплоносій, що омиває електронагрівач, нагрівається ним, та потім використовується для технічних потреб [автор, свід. №1541788, №1206974, №352367]. Аналіз показує, що значне підвищення енергетичних характеристик фільтро-компенсуючих установки на основі звичайних реакторів без їх модернізації технічно неможливо. Використання з цією метою різновидів реакторів з масляним, водомаслянимта повітря-масляним охолодженням [1] також проблематично з-за громіздкості цих систем, та їх непристосованості безпосередньо для цих цілей. Із розглянутих способів, систем та пристроїв фільтро-компенсації, спосіб [по автор, свід. №2001468 (Спосіб компенсації обмінної потужності і пристрій для його здійснення H02J3/18, 15.10.93 р.)], як різновидність використання LCфільтрів на основі реакторів з регульованими відгалуженнями, паралельно приєднаних до навантажника - найбільше відповідає в якості прототипа заявленій корисній моделі, як системи фільтрокомпенсації з енергозберігаючою теплорекуперацією по суті призначення та сукупності заявлених ознак. Суть корисної моделі і заявлених ознак в частині системи фільтро-екомпенсації з енергозберігаючою теплорекуперацією. Технічні задачі в частині системи фільтрокомпенсації з енергозберігаючою теплорекуперацією зводяться до: - розширення функціональних можливостей схем фільтро-компенсації в частині забезпечення оптимальної ступенево-плавної компенсації реактивної енергії, а також стабілізації фільтрації гармонік напруги та широкого спектра гармонік струму, та їх локалізація в вузлі енергозабезпечення енергоспоживачів; - поліпшення умов обміну енергіями в вузлах фільтро-компенсації; - підвищення енергетичних характеристик фі льтро-компенсуючих устройств ФКУ в часті забезпечення режимів енерго-теплозбереження, та зниження непродуктивних тепловтрат в системі фільтро-компенсаціїі та їх рекуперація для наступного використання. Перераховані технічні задачі досягаються слідуючими рішеннями: 1. На відміну від використання декількох резонансних контурів (LC-фільтрів) з секцій конденсаторних батарей приєднаних до регульованих відгалужень реакторів [по авторському свід. №2001486] використані на магнітних осердях однофазні багатообмоткові з відпайками реакторитрансформатори, що поліпшує умови обміну енергіями в місті приєднання до електромережі ФКУ, розширює функції фільтро-компенсації за рахунок можливості перерозподілу функцій фільтрокомпенсації між первинними та вторинними обмотками реакторів-трансформаторів. 2. Первинні обмотки реакторівтрансформаторів з'єднані послідовно з секціями конденсаторних батарей для здійснення функцій часткової фільтро-компенсації. 3. Частина функцій фільтро-компенсації реалізована за допомогою вторинних обмоток реакторів-трансформаторів, до яких приєднані різні за схемами RLC-фільтри, що розширює можливості фільтро-компенсуючих установок ФКУ, та підвищує їх енергетичні характеристики і рівень їх електробезпеки. 4. В схемах RLC-фільтрів в якості реакторів використані проточні індукційні теплоенергорекуператори ІТЕР (на схемі позначені IP), за допомогою яких здійснюють відбір і рекуперацію теплоенергії виділеної при їх роботі. 5. Використання однофазних багатообмоткових реакторів-трансформаторів з керованими переключеннями в ланцюгах конденсаторних батарей, обмоток і індукційних теплореку-ператорів та автоматичне регулювання режимів роботи за допомогою системи автоматичного регулювання САРМ позволяє забезпечити оптимальну фазну фільтро-компенсацію в однофазних і багатофазних мережах з симетричними та несиметричними навантаженнями , а також локалізацію гармонік кратних трьом. Суттєві нові ознаки корисної моделі, які корисну модель від прототипу: - використання однофазних багатообмоткових з відпайками реакторів-трансформаторів замість реакторів з регульованими відгалуженнями; - можливість автоматичного підключення до даного вузла резервних, чи тимчасово незагружених конденсаторних батарей, установлених в інших вузлах; - підключення до вторинних обмоток реакторів-трансформаторів багатофункціональних комбінованих RLC-фільтрів, в яких в якості RLелементів використані проточні, індукційні теплорекуператори, які підключені до системи теплорекуперащї; - включення до одних із вторинних обмоток реакторів-трансформаторів з підключеними до них комбінованих RLC-фільтрів в схему трикутника для локалізації гармонік кратних трьом; 8357 - використання схеми підвищення частоти питаючого струму для питання автономного теплорекуператора; - використання мікропроцесорної системи авторегулювання САРМ для забезпечення нею оптимального режиму компенсації реактивної потужності при симетричних і не симетричних навантаженнях, фільтрації гармонік, та енерготеплозберігаючого режиму рекуперації енергії тепловтрат. Суть корисної моделі і заявлених ознак в частині системи фільтро-компенсації з енергозберігаючою теплорекуперацією поясняються схемою на Фіг. Схеми фаз В і С аналогічні схемі фази А і тому приводяться скорочено. До відпайок первинних обмоток однофазних реакторью-трансформаторів Рта, Ртв і Ртс приєднані постійно конденсаторні батареї СЗ-С4 та за допомогою керованих ключів К2-КЗ секції конденсаторних батарей С1-С2 в схеми LC-фільтрів для часткової компенсації реактивної енергії і настроєних на фільтрацію очікуваних найбільш виражених гармонік напруги і спектра гармонік струму, а самі первинні обмотки реакторів-трансформаторів трьох фаз за допомогою тиристорних регуляторів V1 включені в трьохпроменеву зірку. Для компенсації тимчасових різких реактивних навантажень в вузлі підключення системи фільтро-компенсації, при тимчасовому дефіциті конденсаторної потужності, використовуються додаткові резервні, або тимчасово не завантажені конденсаторні батареї Ср установлені в інших вузлах навантажень, які включаються за допомогою керованих ключів К1. Для відбору енергії тепловтрат при фільтрокомпенсації та рекуперації її другим теплоспоживачам до вторинних обмоток w1 за допомогою керованих ключів 4 приєднані послідовно з конденсаторними батареями С 8 рекуператори IP за схемою комбінованих RLC-фільтрів. Конденсаторні батареї С9 з допомогою керованих ключів 3 підключені паралельно ІР1 - в режимі забезпечення енергозбереження теплорекуперації, або паралельно С8 - в режимі компенсації короткочасних тимчасових різких підвищень реактивних навантажень у вузлі компенсації. Для фільтрації широкого спектру гармонік струму, локалізації гармонік кратних трьом вторинні обмотки w2 включені в схему трикутника, а для додаткової тешіорекупенації до вторинних обмоток w2 приєднані додаткові теплорекуператори ІР2 по комбінованим схемам з конденсаторними батареями С6, котрі з допомогою керованих ключів 1 включені в трьохпроменеву зірку - в режимі фільтрації гармонік, або паралельно вторинним обмоткам - в режимі компенсації тимчасових зростань реактивних навантажень. Вторинні обмотки w3 трьох фаз послідовно з конденсаторною батареєю С5 включені в схему відкритого трикутника, а в розрив схеми ввімкнутий теплорекуператор ІРЗ. За допомогою керуємого ключа 2 конденсаторна батарея С7 підключається паралельно частині RL-елементів теллорекуператора ІРЗ для забезпечення енергозбереження теплорекуперації, або в розрив схеми відкритого трикутника - при компенсації зростань реактивних навантажень. Конденсаторні батареї С9 з допомогою керованих ключів 3 підключені паралельно ІР1 - в режимі забезпечення енергозбереження теплорекуперації, або паралельно С8 - в режимі компенсації короткочасних тимчасових різких підвищень реактивних навантажень у вузлі компенсації. Для забезпечення оптимального ступневоплавного регулювання фільтро-компенсації з теплорекуперацією до мікропроцесорної системи авторегулювання САРМ підключені: - датчики миттєвих значень струму у постачаючій електромережі Іс (по місця підключення фільтро-компенсуючої установки) і в ланцюзі навантаження Ін; - датчики миттєвих значень напруги ІІн в ланцюзі навантажника; - керовані ключі К1-КЗ в ланцюгах конденсаторних батарей С1, С2 та Ср, ключі 1-4 у ланцюгах конденсаторних батарей С6-С9 та тиристорні регулятори V1, V2, V3. Теплорекупераційні канали ІР1 и ІР2 кожної фази з'єднані між собою послідовно та підключені до накопичувальної ємності 6, а вводи та виводи теплорекупераційних каналів ІРЗ підключені до накопичувальної 6 автономно і послідовно зі зворотними клапанами 5, циркуляційними пристроями 7, та прокладками фв. Прийняті до уваги джерела: 1. УДК 621.313. Петров Г.Н. Электрические машины, часть 1, 1974г, «Энергия», стр. 200-202. 2. Авторське свідоцтво СРСР: №2001486, кл. H02J3/18, 1993р., (Прототип). 8357 Комп'ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 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 - 4 2 , 01601